CN100576681C - 大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法 - Google Patents
大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，采用自上而下分为调度中心站、控制主站、控制子站和控制执行站的四层结构，包括下列控制步骤：1.安全稳定控制系统上传运行数据到调度中心站，2.调度中心站控制决策计算，得到在线策略表，3.调度中心站下发在线策略到控制主站，由控制主站进一步下发到相关控制子站，4.控制子站、执行站根据有关故障、过载判据进行故障和过载的判断，5.控制子站、执行站逐层向上一层控制站发送故障信息，6.控制主站进行故障组合匹配，7.控制主站向相应的控制子站发出切机或切负荷命令，8.控制子站再处理后转发到执行站，9.执行站切机、切负荷出口。
Description
技术领域
本发明属电力系统稳定控制领域，更准确地说本发明涉及大电网解决多重故障、连锁故障等严重故障的一种控制方法。
背景技术
随着电网规模日益庞大，安全稳定问题日趋复杂，自然与社会因素破袭电网的危害性不断增大。如何避免因严重故障和连锁故障引起的电网瓦解是公认的难题。如何建立完整的全网协调防御自动控制体系，是当今世界电网安全控制理论与实践的巅峰。
目前电力系统安全稳定控制系统可分为局部稳定控制系统、区域电网稳定控制系统和大区互联电网稳定控制系统三类。
在控制结构上，一般设有一个主站、多个子站和执行站，主站一般设在枢纽变电所或处于枢纽位置的发电厂，负责汇总各站的运行工况信息，识别区域电网的运行方式，并将有关运行方式信息传送到各个子站。在实际系统中尚未见包含调度中心站、控制主站、控制子站和执行站的四层控制结构。
在决策模式上，大部分区域性的安全稳定控制系统都采用集中决策和分散决策相结合的控制方式。各子站普遍采用分散决策方式，每个站都存放有自己的控制策略表，当本站出线及站内设备发生故障时，根据故障类型、事故前的运行方式，做出决策，在本站执行就地控制(包括远切本站所属的终端站的机组或负荷)，也可将控制命令上送给主站，在主站或其它子站执行。主站采用集中决策方式，控制策略表只存放在主站装置内，各子站的故障信息要上送到主站，由主站集中决策，控制命令在主站及有关子站执行，集中决策方式下的控制系统只有一个“大脑”进行判断决策，因此对通信的速度和可靠性比分散决策方式要求更高，技术的难度相对也较大。集中决策方式应用较少。但目前所采用的控制策略主要针对电网N-1故障，在实际应用系统中，尚未见处理多重故障、连锁故障等严重故障控制策略的报道。
迄今为止，国内外安全稳定控制系统的应用主要还停留在针对电网N-1故障的处理措施上，应对多重故障、连锁故障等严重故障的安全稳定控制仍处在研究阶段，本发明所提出的采用大电网“集中协调、分层控制”的控制结构，从全网角度实施闭环自适应紧急控制还没有先例。
发明内容
本发明的是，针对现有技术的不足，提出一种大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，解决大电网发生本地N-2及同一送电方向上异地两站N-1故障下引起的暂态稳定问题，以及大电网发生线路N-2及以上跳闸引起相关设备过载热稳定问题。
为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：
安全稳定控制系统采用“集中协调、分层控制”的控制结构，自上而下分为调度中心站、控制主站、控制子站和控制执行站四层结构。其中：
(1)调度中心站
调度中心站根据能量管理系统(EMS)和稳控装置上送的实测数据进行在线控制策略计算，向稳控主站下发在线控制策略表。
(2)控制主站
控制主站具有离线决策模式和在线决策模式两种决策模式：
离线决策模式下，根据主站中的离线策略表，进行同一送电方向上异地两站同时发生N-1故障下的稳定控制，以及本地N-2故障导致其他站元件过载的稳定控制；在线决策模式下，根据主站中的在线策略表，进行同一送电方向上异地两站同时发生N-1故障下的稳定控制，本地N-2故障导致其他站元件过载的稳定控制，以及稳控子站离线控制量不足时的追加控制。
(3)控制子站
稳控子站采集数据，判断过载、故障并上送稳控主站。对于本地检测到的N-2故障，根据离线策略表进行暂稳和热稳控制；当本站离线控制量不足时，接收并执行主站发来的追加控制命令。
(4)执行站功能分配：
采集本站机组或负荷线路数据，判断机组功率大小和投停，上送给子站；执行来自子站的控制命令。
大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，包括下列步骤：
(1)安控系统上传运行数据到中心站
正常运行时，安控系统提供两类数据给中心站决策系统，第一类是用于潮流计算和决策的实时性要求较高的数据，主要包括各元件的P、Q、投停信息等、对于切负荷站则是各轮次可切负荷量、及各轮次无功，这一类信息通过专用的控制通道，逐层上送；第二类是实时性要求不高的数据，提供给在线决策系统用于参考和监视，这一类信息通过电力数据网，上送到调度中心站的安控系统集中管理系统，集中管理系统再将它传送给决策系统。
(2)控制决策计算
由中心站根据安控数据、EMS数据、WAMS数据等进行整合，基于特定故障集进行计算，综合决策得到在线策略表。
(3)中心站下发在线策略到安控系统
中心站首先下发在线策略表到主站，在线策略表包括N-1故障和部分N-2故障，为减轻主站负担，对于N-1故障和同一站内的N-2故障，由主站进一步下发到相关子站，当发生该类故障时，子站根据接收到的这部分在线策略进行控制，对于不同厂站元件的N-2故障，则由主站进行决策控制。
(4)故障判断
安控子站、执行站均可以根据有关故障、过载判据进行故障和过载的判别，并根据需要，逐层向上一层控制站发送故障信息。
(5)故障上传
执行站将判断出的故障信息，上传到子站；子站将本站判出的故障信息以及所属执行站的上送故障信息，进一步上传到主站。
(6)故障组合匹配
对于不同厂站的N-2故障，在主站进行匹配。在特定的时间段内，如果发生两个以上元件故障，则主站搜索现有的在线决策表或离线策略表，如该N-2故障在策略表中有定义，则查找其控制策略，实现控制；如该N-2故障在策略表中没有定义，则不采取措施。
(7)主站下发命令到子站
主站根据在线策略表查找到匹配的N-2故障且该故障有措施时，根据在线决策或离线策略指定的控制对象和控制量或按照一定的规则，向相应的子站发出切机或切负荷命令。切机时，按切机台数形式传送到子站；切负荷时，按切负荷量按一定原则分配到各子站，并传送到子站。为了保证本地控制与主站控制切负荷的适应性，在策略表中给定各子站切负荷量。
(8)子站再处理后转发到执行站
子站收到命令后，对于切机，如果是指定切机命令，则直接向切机执行站发送命令，如果是按台数或按容量切机命令，则根据事先设定的规则，对所属的切机执行站的切机量进行分配，再根据分配结果分别向下属切机执行站发送命令。
对于压出力命令，则根据事先设定的规则，对所属的切机执行站的压出力量进行分配，再根据分配结果分别向下属切机执行站发送命令。对于按容量切负荷命令，子站根据所属各切负荷站1～16轮的实际负荷情况，按一定的分配规则对各执行站切负荷量进行分配，再向各切负荷站发送一定轮次的按轮次切负荷命令。
(9)执行站切机切负荷出口
切机执行站收到切机命令后，如果指定了机组，则直接切除该机组；如果是按容量或台数切机，则按事先设定的规则选择匹配的机组切除。
切机执行站收到压出力命令后，根据所设计的接口进行控制。
切负荷执行站收到按轮次切负荷命令后，对于所有轮次低于该轮(含该轮)的投运且可切的线路和变低开关，执行跳闸出口。
本发明的有益效果如下：采用四层结构方式控制，实现集中控制与分散控制的有机统一，应对电网多重故障、连锁故障等严重故障实现安全稳定控制，解决大电网发生本地N-2及同一送电方向上异地两站N-1故障下引起的暂态稳定问题，以及大电网发生线路N-2及以上跳闸引起相关设备过载热稳定问题，以高通信速度和高可靠性实现全网的闭环自适应紧急控制。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1是大电网“集中协调、分层控制”的四层控制结构图。
图2是本发明方法具体实施过程的流程图。
图3是用以说明采用本方法实现严重故障下紧急控制效果的2005年6月14日江苏500kV主网架简图。
具体实施方式
实施例下面是本发明的一个优选实施例，包括了采用本发明的方法实现的电网在发生严重故障下的闭环自适应紧急控制。本发明的其它的特征、目的和优点也可以从实施例的说明和附图中看出。
下面结合江苏电网2005年6月14日的一起事故(以下简称614事故)，来分析EACCS中实现闭环自适应紧急控制的具体过程。2005年6月14日江苏500kV主网架简图如图2所示。
2005年6月14日晚19:00一21:30，徐州、宿迁、淮阴、连云港等地区遭遇雷雨、飓风和冰雹的袭击，引起500kV任上5237、5238线、宿迁220kV童庄变220kV正母线、连云港双湖变220kV正母线相继故障跳闸，500kV任上5237线路有10基塔倒塔。
采用所发明的方法，安全稳定控制系统可以有效动作并采取措施如下：
(1)本地N-2故障后暂态稳定控制
若任庄-上河双回线发生相继故障跳闸，导致三堡-双泗双回线和双泗-上河等断面的功率超出暂态稳定极限时。故障发生前，安全稳定控制系统调度中心站事先模拟相应的故障形式，并将需要采取的在线控制策略下发给稳定控制主站。
任庄变电站稳定控制子站的装置将会把故障信息及事故前后的状态信息及时发送给上河稳定控制主站。
上河稳定控制主站根据收到的故障信息，在安全稳定控制系统调度中心站下发来的控制策略中寻找到对应的控制策略，并迅速下发到任庄变电站。任庄变再将控制命令下发到相关的发电厂切机执行站执行切机。
通过安全稳定控制系统的快速处理，将会有效避免事故处理完全依靠调度员的状况，事故处理将会更快、更有效，更简单。
(2)异地两个N-1引起的暂态稳定控制
若任庄-上河双回线任一线故障跳闸、双泗-三汊湾双回线任一线故障跳闸，导致堡泗双回线和上河-江都等断面的功率超出暂态稳定极限时。
由调度中心站计算出的预想故障和控制措施对应的策略表下发到控制主站。稳定控制主站根据控制子站上送的故障信息，在安全稳定控制系统调度中心站下发来的控制策略中寻找到对应的控制策略，下发到相应的控制子站任庄和双泗。控制子站按控制主站下发的切机命令下发到相关的发电厂切机执行站执行切机。
(3)本地故障引起的本地线路过载的控制
采用子站就地控制原则。
子站在同一控制站检测到多处同时过载后按过载最严重的线路的切机顺序进行控制。
只要该线路过载未消失且控制轮次未执行完，即使在控制后该线路的过载程度已经比其他线路轻，仍继续按该线路的切机顺序进行后续轮次的控制，直到该线路过载已消失或控制轮次执行完毕。
(4)本地故障引起异地线路过载的控制
采用主站协调控制原则。
主站在不同控制站检测到多处同时过载后按过载最严重的线路的切机顺序进行控制。只要该线路过载未消失且控制轮次未执行完，即使在控制后该线路的过载程度已经比其他线路轻，仍继续按该线路的切机顺序进行后续轮次的控制，直到该线路过载已消失或控制轮次执行完毕。
此后如果仍有其它线路过载，则继续按其它线路的切机顺序进行控制。在出现多处同时过载情况下，子站和主站都有控制措施时，遵循“先子站后主站”的控制顺序。
(5)异地两站N-1故障引起线路过载的控制
采用主站协调控制原则。
主站在不同控制站检测到多处同时过载后按过载最严重的线路的切机顺序进行控制。只要该线路过载未消失且控制轮次未执行完，即使在控制后该线路的过载程度已经比其他线路轻，仍继续按该线路的切机顺序进行后续轮次的控制，直到该线路过载已消失或控制轮次执行完毕。
此后如果仍有其它线路过载，则继续按其它线路的切机顺序进行控制。
在出现多处同时过载情况下，子站和主站都有控制措施时，遵循“先子站后主站”的控制顺序。
本发明按照实际紧急控制的优选实施例进行了说明，应当理解，但上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的结构形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1、大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，其特征是安全稳定控制系统采用自上而下分为调度中心站、控制主站、控制子站和控制执行站的四层结构，包括下列控制步骤：步骤一、安全稳定控制系统上传运行数据到调度中心站，步骤二、调度中心站控制决策计算，得到在线策略表，步骤三、调度中心站下发在线策略表到控制主站，由控制主站进一步下发到相关控制子站，步骤四、控制子站、控制执行站根据有关故障、过载判据进行故障和过载的判断，步骤五、控制子站、控制执行站逐层向上一层控制站发送故障信息，步骤六、控制主站进行故障组合匹配，步骤七、控制主站向相应的控制子站发出切机或切负荷命令，步骤八、控制子站再处理后转发到控制扰行站，步骤九、控制执行站执行切机或切负荷；
所述的步骤六中，对于不同控制子站的N-2故障在控制主站进行匹配，在特定的时间段内，如果发生两个以上元件故障，则控制主站搜索现有的在线策略表或预先存储在控制主站的离线策略表，如该N-2故障在在线策略表或离线策略表中有定义，则查找其控制策略，实现控制；如该N-2故障在在线策略表或离线策略表中没有定义，则不采取措施；
所述的步骤七中，控制主站根据在线策略表或离线策略表查找到匹配的N-2故障且该故障有措施时，根据在线策略表或离线策略表指定的控制对象和控制量或按照一定的规则，向相应的控制子站发出切机或切负荷命令，切机时，按切机台数形式传送到控制子站；切负荷时，将切负荷量按一定原则分配到各控制子站，并传送到控制子站，并在在线策略表或离线策略表中给定各控制子站切负荷量。
2、根据权利要求1所述的大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，其特征是所述的步骤八中，控制子站收到命令后，对于指定切机命令，则直接向切机控制执行站发送命令，对于按台数或按容量切机命令，则根据事先设定的规则，对下属的切机控制执行站的切机量进行分配，再根据分配结果分别向下属切机控制执行站发送命令。
3、根据权利要求2所述的大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，其特征是，对于按容量切负荷命令，控制子站根据下属各切负荷控制执行站1～16轮的实际负荷情况，按一定的分配规则对各切负荷控制执行站切负荷量进行分配，再向各切负荷控制执行站发送一定轮次的按轮次切负荷命令。
4、根据权利要求1所述的大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，其特征是所述的步骤九中，切机控制执行站收到切机命令后，如果指定了机组，则直接切除该机组；如果是按容量或台数切机，则按事先设定的规则选择匹配的机组切除。
5、根据权利要求4所述的大电网“集中协调、分层控制”的闭环自适应紧急控制方法，其特征是切机控制执行站收到切机命令后，根据所设计的接口进行控制，切负荷控制执行站收到按轮次切负荷命令后，对于所有轮次低于该轮的投运且可切的线路和变低开关执行跳闸出口。
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Effective date of registration: 20140102 Address after: 210024 Shanghai Road, Jiangsu, China, No. 215, No. Patentee after: JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Patentee after: NARI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 210024 Shanghai Road, Jiangsu, China, No. 215, No. Patentee before: JIANGSU ELECTRIC POWER Co. Patentee before: STATE GRID ELECTRIC POWER Research Institute |
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