[發明專利]一種基于安全域的電力系統熱穩定安全優化控制方法

有效

• 申請號: 201610838264.3
• 申請日: 2016-09-20
• 公開（公告）號: CN106655201B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 曾沅;周寶柱;秦超;蘇寅生;李鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14;H02J3/48
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 李麗萍<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于熱穩定安全域的電力系統熱穩定安全優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、根據電網參數及結構分析確定電網可能發生的N-1故障，計算各種可能的N-1故障狀態對應的電力系統的熱穩定安全域，得到每一個N-1故障下電力系統中各條線路對應的超平面系數；

步驟二、由電力系統初始運行點和步驟一中的超平面系數計算電力系統中各線路的傳輸功率，并判斷各線路的傳輸功率是否超過其極限值，若均沒超過極限值，則跳至步驟五，否則，該初始運行點為失穩運行點，篩選出超過極限值的線路，超過極限值的線路即為過載線路，并計算過載線路的過載率；

步驟三、篩選出步驟二中過載率最大的線路及其對應的超平面系數，然后，基于熱穩定安全域的最小發電調整量的計算方法計算失穩運行點的最小發電調整量，并判斷調整后電力系統中各線路是否不再過載，若不再過載，跳至步驟五，否則執行步驟四；

步驟四、基于熱穩定安全域的最小切負荷量計算方法對步驟三中調整后的電力系統的運行點進行切負荷調整；

步驟五、從而得到穩定的運行點。

2.根據權利要求1所述基于熱穩定安全域的電力系統熱穩定安全優化控制方法，其特征在于，所述步驟三和步驟四中根據同步發電機出力調整以及電力系統切負荷調整的先后順序，并基于熱穩定安全域的最小切負荷量和最小發電調整量的計算方法，計算失穩運行點的最小切負荷量和最小發電調整量的的具體內容如下：

步驟1)若電網發生N-1故障后出現線路過載的現象，通過同步發電機出力調整和切負荷調整來使電力系統恢復穩定，基于有功功率注入空間的熱穩定安全域超平面，其數學表達式為：

α₁P₁+α₂P₂+α₃P₃+…α_nP_n＝1 (1)

式(1)中，P_i是電力系統節點i的有功功率注入，i＝1,2,3,…,n；α_i是電力系統節點i的超平面系數；n是電力系統節點的個數；

若運行點P(P₁，P₂，…，P_n)位于熱穩定安全域邊界之外，則該運行點P(P₁，P₂，…，P_n)到熱穩定安全域邊界超平面HP的距離即為最小切負荷量或最小發電調整量ΔP，其等于失穩運行點與調整后的穩定運行點間各個有功功率注入之差，記ΔP＝[ΔP₁,ΔP₂,…,ΔP_n]，最小切負荷量或最小發電調整量ΔP與熱穩定安全域邊界超平面HP正交，因此：

ΔP₁:ΔP₂:...:ΔP_n＝α₁:α₂...:...:α_n (2)

切負荷調整后的運行點P’(P₁’，P₂’，…，P_n’)，此時PP’所在直線表示為：

聯立求解式(1)和式(3)得到切負荷調整后的運行點P’(P₁’，P₂’，…，P_n’)；

步驟2)令各同步發電機節點的標志位Flag均為0；調整同步發電機出力，是在基于同步發電機節點有功功率注入的熱穩定安全域空間中進行的，基于同步發電機節點有功功率注入的熱穩定安全域的邊界表示為：

∑α_gP_g＝1-∑α_lP_l (4)

式(4)中，P_g為同步發電機節點的有功功率注入，P_l為負荷節點的有功功率注入，α_g為同步發電機節點的熱穩定安全域邊界超平面系數，α_l為負荷節點的穩定安全域邊界超平面系數；

并只選取式(3)中含有同步發電機有功功率注入的項，即

N_g表示公式(3)中的同步發電機個數，P_g(N_g)表示第N_g個同步發電機節點的有功功率注入，P’(N_g)表示切負荷調整后的第N_g個同步發電機節點的有功功率注入，α_g(N_g)表示第N_g個同步發電機節點的熱穩定安全域邊界超平面系數；

步驟3)依次判斷各同步發電機節點的標志位Flag是否為0，同時判斷同步發電機節點的出力是否大于0，選取第一個滿足這兩個條件的同步發電機節點作為參考機組ref，并聯立式(4)和式(5)：

P_g(ref)表示參考機組ref中同步發電機的有功功率注入，α_g(ref)表示參考機組ref中同步發電機的熱穩定安全域邊界超平面系數；

由式(6)得到經調整后的運行點中的同步發電機節點有功功率注入向量P_g’；

步驟4)依次檢驗同步發電機節點的出力是否越限，若出力越限，則其標志位設置為1，并將該同步發電機節點的出力固定為其極限值，繼續檢驗下一個；若出力沒有越限，則檢驗下一個，直到檢驗完為止；

步驟5)將步驟3)和步驟4)中得到的結果在調整后的運行點中的同步發電機節點有功功率注入向量P_g’中進行更新；判斷各同步發電機節點的標志位之和sum(Flag)是否等于0，同時判斷參考機組的標志位Flag(ref)是否等于1，若有一個條件滿足，則跳到步驟6)，若兩個條件均不滿足，則跳至步驟3)；

步驟6)判斷各同步發電機節點的標志位之和sum(Flag)是否等于0，若滿足該條件，則通過調整同步發電機出力達到了運行點恢復穩定，至此獲取對應運行點P的控制方法；否則，判斷參考機組的標志位Flag(ref)是否等于1，若滿足該條件則進行切負荷調整；

步驟7)因電力系統中的負荷不能可控地增加，篩選出超平面系數為負的N_l個負荷節點以及對應的標志位flag，N_l個負荷節點的有功功率注入向量P_l；

步驟8)如果運行點的負荷節點掛有負荷，則該負荷節點的有功功率注入為負值，若沒有負荷則為0，依次判斷各負荷節點的出力是否小于0，同時判斷各負荷節點的標志位是否為0，選取第一個同時滿足上述這兩個條件的負荷節點作為參考負荷ref；由式(7)計算切負荷后的運行點中各同步發電機節點的有功功率注入；

P_l(N_l)表示第N_l個負荷節點的有功功率注入，P’_l(N_l)表示調整后的第N_l個負荷節點的有功功率注入，α_l(N_l)表示第N_l個負荷節點的的熱穩定安全域邊界超平面系數；P_l(ref)表示參考負荷ref中負荷節點的有功功率注入，α_l(ref)表示參考負荷ref中參考負荷節點的熱穩定安全域邊界超平面系數；

步驟9)令各負荷節點的標志位flag均為0；依次檢驗負荷節點的有功功率注入是否越下限，若出力越下限，則負荷節點的標志位設置為1，并將該負荷節點的有功功率注入固定為其下限值，繼續檢驗下一個；若出力沒有越限，則檢驗下一個，直到將所有的負荷節點檢驗完為止；

步驟10)將步驟9)中得到的運行點中各同步發電機節點的有功功率注入在調整后的運行點中的負荷節點的有功功率注入向量P_l’進行更新；判斷各負荷節點的標志位之和sum(flag)是否等于0，同時判斷是否已經沒有線路過載，若兩個條件都滿足，則達到了運行點恢復穩定，至此獲取對應運行點P的控制方法；否則返回步驟8)。