[發明專利]一種基于虛控單元與啟發式搜索的線路過載緊急控制策略

在審

• 申請號: 201610893280.2
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN107959297A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 任建文;易琛;何培成
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14;H02H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力系統保護與安全控制領域，具體地說，是一種基于虛控單元與啟發式搜索的線路過載緊急控制策略。

背景技術

近年來世界各地頻繁發生大停電事故，造成了巨大的經濟損失。其研究資料表明：電力系統中故障線路切除引起的潮流轉移是發生線路連鎖跳閘的重要原因。若能在事前探測到輸送功率變化較大的線路，找出可能發生過載的線路并閉鎖其后備保護，然后采用快速切機切負荷方案消除線路的過載現象，則能有效抑制停電事故進一步擴大。因此，如何采用緊急控制快速消除過載，成為預防大停電策略中亟待解決的問題。

到目前為止，這一方面受廣大學者認可的算法包括優化算法和靈敏度算法，其中優化算法對數學模型進行求解，通過建立合理的目標函數與約束條件，盡量在電網損失代價較小的條件下得到消除過載的調整方案，具有較好的安全性與經濟性，但計算量偏大，還可能存在不收斂情況。較之于優化的方法，靈敏度算法通過輪次計算得到調整方案，因此其在收斂速度和算法復雜度方面的優勢很明顯，并且所得控制方案的調整量和調整設備容易實現最少，這些優點使得靈敏度算法在緊急控制中得到廣泛應用。在傳統的靈敏度控制策略中，單次控制只調整一個節點時，功率的不平衡只能依靠平衡機組承擔，所得結果往往不適用于實際電網。功率反向等量配對方案的提出為減載提供了新的思路，但是由潮流轉移導致多條線路過負荷時，依據過載最嚴重線路的靈敏度大小降序排列的順序來調整節點出力，可能會加重某些線路的過載程度，并且在調整過程中可能出現新的過載線路。

發明內容

本發明的目的是針對現有方法的不足，提出一種基于虛控單元與啟發式搜索的線路過載緊急控制策略，以保證采用緊急控制快速消除過載，有效抑制停電事故進一步擴大。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明引入了虛擬控制單元的概念，并將其作為目標控制單元。然后，給出了啟發式搜索方法，每次搜索得到一個與虛擬控制單元減載效果較為接近，且具有較大減載能力的最優可控單元。經過多次調整計算，逐步朝著最優減載方向進行調整，最終得到消除過載的調整方案。

一種基于虛控單元與啟發式搜索的線路過載緊急控制策略，所述方法包括以下步驟：

步驟1：引入虛擬控制單元的概念：節點的出力調整量等于最大線路過載量時，能夠完全消除線路過載的控制單元；

步驟2：給出了最優可控單元的雙層搜索策略：第一層，通過設置合理的閾值，篩選減載能力較強的控制節點對構成優先控制單元集；第二層，綜合考慮控制單元的減載效果和消除過載能力，給出了基于虛擬控制單元的啟發式搜索步驟，得到優先控制單元集中的最優可控單元；

步驟3：若所選的閾值范圍內無法找到可控單元，則適當擴大第一層搜索范圍，依次類推，直至得到滿足要求的控制單元；

步驟4：考慮正常線路冗余量約束計算調整量，避免了潮流校驗。經過一次調整后，依據靈敏度關系修正線路潮流與節點的最大可調整出力，提高控制速度。

作為進一步描述，步驟1中提到的虛擬控制單元的概念，描述如下：

線路過負荷緊急情況下，選擇調整出力的控制單元時，假設電網中存在這樣一個控制單元：僅通過調整該控制單元出力即能消除線路過載，且節點的出力總調整量為最大線路過載量。則對于當前過載狀態而言，該控制單元為理想控制單元，然而實際電網往往不存在這一控制單元，因此稱之為虛擬控制單元，記為f(a，b)。將實際控制單元調整后過載線路的減載量與f(a，b)進行比較，即可得到控制單元減載效果的優劣程度的排序，并結合控制單元的消除過載能力，綜合得到當前過載狀態下的最優可控單元。

由此引入虛擬控制單元的定義：節點出力調整量等于最大線路過載量時，能夠完全消除線路過載的控制單元。

假設網絡中存在N_m條過載線路，令各線路的過載量組成的向量記為虛擬控制單元f(a，b)對過載線路的組合靈敏度向量記為由f(a，b)的定義可知，滿足如下關系式：

式中：L_m為過載線路集；為線路L_e的過載量。

作為進一步描述，步驟2提到的最優可控單元描述如下：

雖然系統中的控制單元數量眾多，但可以有效降低線路過載功率的控制單元數量較少。因此，本發明首先選出消除過載能力較強的控制節點對構成優先控制單元集H；其次搜索H中的最優可控單元，既限制了控制單元的數量，大大減少了計算量，也選出了消除過載能力較強的控制單元，不影響控制算法的效率。