CN101771277A - 区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法和系统，能在区域电网发生故障时，指导、约束各共享控制区域的补偿和评测。其技术方案为：方法包括：(1)判别是否出现频率故障；(2)判别是否存在关联区外来电损失；(3)确认故障发生并添加到当前故障列表；(4)扫描当前故障列表，计算出各共享控制区域对损失功率的分摊补偿；(5)计算控制性能评价标准；(6)向各方下发补偿功率的数据。本发明应用于电力系统。

Description

区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种电力系统的自动化调度方法和系统，尤其涉及应用于区域电网调度控制中心、针对当区域电网发生区外电源缺失后，进行损失功率分摊，电网快速恢复的方法和系统。

背景技术

现代电网已发展为多控制区域构成的互联系统，以实现大范围内的能源资源优化配置和提高电网的整体经济效益。为了使电力系统安全、优质、经济的运行，区域电网调度控制中心需要有一定的调节能力，并且能对各个控制区域对电网的贡献进行评测。当前对于各个控制区域的考评一般采用电网控制性能评价标准(Control Performance Standard，CPS)，但当发生电网故障，特别是区域电网外的电源故障时，各个共享控制区域并没有相应的补偿义务，区域电网缺乏恢复、评测手段。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种区域电网事故状况下共享控制区损失分摊及评测的方法，能够在区域电网发生故障时，指导、约束各个共享控制区域进行快速补偿，并进行评测。

本发明的另一目的在于提供了一种区域电网事故状况下共享控制区损失分摊及评测的系统。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，包括：

(1)判别是否出现频率故障，如果出现频率故障则进入步骤(2)，如果没有出现频率故障则进入步骤(4)；

(2)判别是否存在关联区外来电损失，如果存在则进入步骤(3)，如果不存在则进入步骤(4)；

(3)确认故障的发生并添加该故障到当前故障列表；

(4)扫描当前故障列表，对于所有的当前故障列表，计算出各共享控制区域对损失功率的分摊补偿：

其中

为根据叠加计算得到的各共享控制区域分摊功率之和，e_i为各个共享控制区域的分摊系数；

(5)计算控制性能评价标准：

$\mathrm{CPS}=(2-\mathrm{CF})*100\%=(2-\frac{\mathrm{ACE}\·\mathrm{\Δf}}{K*{{\mathrm{\ϵ}}_1}^2})*100\%,$

其中在故障恢复阶段动态区域控制偏差

其中ΔP＝P_t-P₀，Δf＝f_t-f₀，其中P_t为各方的联络线口子功率实际值，P₀为各方的联络线口子功率计划值，K是控制区域设定的频率偏差系数，f_t为系统实测频率，f₀为系统基准频率，

为各共享控制区域分摊功率之和；

(6)向各方下发补偿功率的数据。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，其中，步骤(1)中的频率故障的判别方式为：

实时检测电网频率变化率Δf/Δt，当变化率超过设定限值时向前回溯这段频率的下降时间，将初始下降时间记为t₀；

如果此段频率下降的最低频率低于设定值，则标记此段频率下降为发生频率故障，将初始下降时间t₀记为故障时间。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，其中，步骤(2)中的关联区外来电损失的判别方式为：

对相关时间区间(t₀-τ₁，t₀+τ₂)的范围内，各个区外来电的功率损失超过设定的阈值，则判别发生关联区外来电损失，其中τ₁为前相关时间常数，τ₂为后相关时间常数。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，其中，还包括在步骤(4)中设置分摊补偿的上限值。

本发明揭示了一种区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，包括：

实时数据采样模块，将所监视的区外来电的信息进行实时数据采样并放入系统的实时数据队列中进行判别；

故障检测模块，包括检测频率故障的频率故障检测单元以及检测关联区外来电损失的关联区外来电损失检测单元，确认故障的发生并添加该故障到当前故障列表；

分摊补偿计算模块，扫描当前故障列表，对于所有的当前故障列表，计算出各共享控制区域对损失功率的分摊补偿：

其中

为根据叠加计算得到的各共享控制区域分摊功率之和，e_i为各个共享控制区域的分摊系数；

指标计算模块，计算控制性能评价标准：

$\mathrm{CPS}=(2-\mathrm{CF})*100\%=(2-\frac{\mathrm{ACE}\·\mathrm{\Δf}}{K*{{\mathrm{\ϵ}}_1}^2})*100\%,$

其中在故障恢复阶段动态区域控制偏差

其中ΔP＝P_t-P₀，Δf＝f_t-f₀，其中P_i为各方的联络线口子功率实际值，P₀为各方的联络线口子功率计划值，K是控制区域设定的频率偏差系数，f_t为系统实测频率，f₀为系统基准频率，

为各共享控制区域分摊功率之和；

实时数据传输模块，实时传输采集的实时数据、计算到的评价标准和功率分摊补偿。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其中，该频率故障检测单元的检测方式为：

实时检测电网频率变化率Δf/Δt，当变化率超过设定限值时向前回溯这段频率的下降时间，将初始下降时间记为t₀；

如果此段频率下降的最低频率低于设定值，则标记此段频率下降为发生频率故障，将初始下降时间t₀记为故障时间。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其中，该关联区外来电损失检测单元的检测方式为：

对相关时间区间(t₀-τ₁，t₀+τ₂)的范围内，各个区外来电的功率损失超过设定的阈值，则判别发生关联区外来电损失，其中τ₁为前相关时间常数，τ₂为后相关时间常数。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其中，该分摊补偿计算模块中还设置分摊补偿的上限值。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其中，该系统还包括：

历史数据存储模块，存储所有采集数据以及计算数据的历史记录。

上述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其中，该系统还包括：

界面监视模块，实时监视所有数据信息并提供各个共享控制区的人工干预设置。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过以频率故障和关联区外来电损失为启动条件，计算各共享控制区域对损失功率的分摊补偿以及计算控制性能评价标准CPS，并向各方下发补偿功率的数据。使得当区域电网大功率区外来电失去时，以备用共享为原则，使各省市共享控制区能合理的分担备用义务，有依据的调集备用支援电网的频率恢复。

附图说明

图1是本发明的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法的较佳实施例的流程图。

图2A和2B是共享控制区域分摊功率和的示意图。

图3是本发明的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统的较佳实施例的框图。

具体实施方式

本发明的损失分摊及评测的方法的实施例

图1示出了本发明的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法的较佳实施例的流程。请参见图1，下面是对该方法中各步骤的详细描述。

步骤S100：实时数据采样。系统频率采样为1秒，潮流数据采样为3秒，可以在系统中存储3分钟的时间序列，以便进行判别评测。

步骤S101：判别是否出现频率故障，如果出现频率故障则进入步骤S102，如果未出现频率故障则进入步骤S104。

如何判别是否出现频率故障的具体技术为：实时检测电网频率变化率Δf/Δt，当变化率超过设定限值时向前回溯这段频率的下降时间，将初始下降时间记为t₀；如果此段频率下降的最低频率低于设定值，则标记此段频率下降为发生频率故障，将初始下降时间t₀记为故障时间。

步骤S102：判别是否存在关联区外来电损失，如果存在关联区外来电损失则进入步骤S103，如果不存在关联区外来电损失则进入步骤S104。

如何判别是否存在关联区外来电损失的具体技术为：对相关时间区间(t₀-τ₁，t₀+τ₂)的范围内，各个区外来电的功率损失超过设定的阈值，则判别发生关联区外来电损失，其中τ₁为前相关时间常数，τ₂为后相关时间常数。

步骤S103：根据步骤S101和步骤S102的信息来确认故障的发生并将这一故障添加到当前故障列表。

步骤S104：扫描当前故障列表。

步骤S105：对于所有的当前故障列表，计算出各个共享控制区域对损失功率的分摊补偿。

共享控制区域分摊功率的容量为其备用容量。假设在时刻t区域外电力发生故障，其损失功率为ΔP_s，则通过叠加得到共享控制区域分摊功率和为

曲线如图2A所示，假设故障发生的时间为t₀，t₀∈(N-1，N)，其中(N-1，N，N+1，N+2，…)为调度计划周期，

在(N+1，N+2)周期内线性归减为0。

各个共享控制区域的分摊补偿功率为其中

为根据叠加计算得到的各共享控制区域分摊功率之和，e_i为各个共享控制区域的分摊系数。

当系统发生连锁故障时，导致共享控制区域备用全部调出也难以补足功率缺额时，则设置分摊补偿上限值，超过次值后不再叠加，如图2B所示。

步骤S106：计算控制性能评价指标：

$\mathrm{CPS}=(2-\mathrm{CF})*100\%=(2-\frac{\mathrm{ACE}\·\mathrm{\Δf}}{K*{{\mathrm{\ϵ}}_1}^2})*100\%,$

其中在故障恢复阶段动态区域控制偏差

其中ΔP＝P_t-P₀，Δf＝f_t-f₀，其中P_t为各方的联络线口子功率实际值，P₀为各方的联络线口子功率计划值，K是控制区域设定的频率偏差系数，f_t为系统实测频率，f₀为系统基准频率，

为各共享控制区域分摊功率之和。

步骤S107：向各方下发补偿功率的数据。

步骤S108：进行下个周期，从步骤S100进行下一个循环。

本发明的损失分摊及评测的系统的实施例

图3示出了本发明的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统的较佳实施例的原理。请参见图3，本实施例的系统包括实时数据采样模块200、故障检测模块201、分摊补偿计算模块202、指标计算模块203、历史数据存储模块204、实时数据传输模块205、界面监视模块206。

对于实时数据采样模块200，将所监视的区外来电的信息进行实时数据采样并放入系统的实时数据队列中进行判别。

故障检测模块201包括频率故障检测单元和关联区外来电损失检测单元，前者完成频率故障的检测，后者完成关联区外来电损失的检测。故障检测模块201用于确认故障的发生并添加该故障到当前故障列表。

频率故障检测单元的检测方式为：实时检测电网频率变化率Δf/Δt，当变化率超过设定限值时向前回溯这段频率的下降时间，将初始下降时间记为t₀；如果此段频率下降的最低频率低于设定值，则标记此段频率下降为发生频率故障，将初始下降时间t₀记为故障时间。

关联区外来电损失检测单元的检测方式为：对相关时间区间(t₀-τ₁，t₀+τ₂)的范围内，各个区外来电的功率损失超过设定的阈值，则判别发生关联区外来电损失，其中τ₁为前相关时间常数，τ₂为后相关时间常数。

接着由分摊补偿计算模块202扫描当前故障列表，对于所有的当前故障列表，计算出各共享控制区域对损失功率的分摊补偿。共享控制区域分摊功率的容量为其备用容量。假设在时刻t区域外电力发生故障，其损失功率为ΔP_s，则通过叠加得到共享控制区域分摊功率和为

曲线如图2A所示，假设故障发生的时间为t₀，t₀∈(N-1，N)，其中(N-1，N，N+1，N+2，…)为调度计划周期，在(N+1，N+2)周期内线性归减为0。各个共享控制区域的分摊补偿功率为

其中

为根据叠加计算得到的各共享控制区域分摊功率之和，e_i为各个共享控制区域的分摊系数。当系统发生连锁故障时，导致共享控制区域备用全部调出也难以补足功率缺额时，则设置分摊补偿上限值，超过次值后不再叠加，如图2B所示。

再由指标计算模块203计算控制性能评价标准：

$\mathrm{CPS}=(2-\mathrm{CF})*100\%=(2-\frac{\mathrm{ACE}\·\mathrm{\Δf}}{K*{{\mathrm{\ϵ}}_1}^2})*100\%,$

其中在故障恢复阶段动态区域控制偏差

其中ΔP＝P_t-P₀，Δf＝f_t-f₀，其中P_t为各方的联络线口子功率实际值，P₀为各方的联络线口子功率计划值，K是控制区域设定的频率偏差系数，f_t为系统实测频率，f₀为系统基准频率，为各共享控制区域分摊功率之和。

而实时数据传输模块205负责实时传输采集到的实时数据、计算得到的评价标准和功率分摊补偿。

历史数据存储模块204负责存储所有采集数据以及计算数据的历史记录。而界面监视模块206负责实时监视所有数据信息并提供人工干预设置给各个共享控制区。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，包括：

(1)判别是否出现频率故障，如果出现频率故障则进入步骤(2)，如果没有出现频率故障则进入步骤(4)；

(2)判别是否存在关联区外来电损失，如果存在则进入步骤(3)，如果不存在则进入步骤(4)；

(3)确认故障的发生并添加该故障到当前故障列表；

(4)扫描当前故障列表，对于所有的当前故障列表，计算出各共享控制区域对损失功率的分摊补偿：

其中为根据叠加计算得到的各共享控制区域分摊功率之和，e_i为各个共享控制区域的分摊系数；

(5)计算控制性能评价标准：

$\mathrm{CPS}=(2-\mathrm{CF})*100\%=(2-\frac{\mathrm{ACE}\·\mathrm{\Δf}}{K*{{\mathrm{\ϵ}}_1}^2})*100\%,$

其中在故障恢复阶段动态区域控制偏差

其中ΔP＝P_t-P₀，Δf＝f_t-f₀，其中P_t为各方的联络线口子功率实际值，P₀为各方的联络线口子功率计划值，K是控制区域设定的频率偏差系数，f_t为系统实测频率，f₀为系统基准频率，

为各共享控制区域分摊功率之和；

(6)向各方下发补偿功率的数据。

2.根据权利要求1所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，其特征在于，步骤(1)中的频率故障的判别方式为：

实时检测电网频率变化率Δf/Δt，当变化率超过设定限值时向前回溯这段频率的下降时间，将初始下降时间记为t₀；

如果此段频率下降的最低频率低于设定值，则标记此段频率下降为发生频率故障，将初始下降时间t₀记为故障时间。

3.根据权利要求2所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，其特征在于，步骤(2)中的关联区外来电损失的判别方式为：

对相关时间区间(t₀-τ₁，t₀+τ₂)的范围内，各个区外来电的功率损失超过设定的阈值，则判别发生关联区外来电损失，其中τ₁为前相关时间常数，τ₂为后相关时间常数。

4.根据权利要求3所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的方法，其特征在于，还包括在步骤(4)中设置分摊补偿的上限值。

5.一种区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，包括：

实时数据采样模块，将所监视的区外来电的信息进行实时数据采样并放入系统的实时数据队列中进行判别；

故障检测模块，包括检测频率故障的频率故障检测单元以及检测关联区外来电损失的关联区外来电损失检测单元，确认故障的发生并添加该故障到当前故障列表；

分摊补偿计算模块，扫描当前故障列表，对于所有的当前故障列表，计算出各共享控制区域对损失功率的分摊补偿：

其中

为根据叠加计算得到的各共享控制区域分摊功率之和，e_i为各个共享控制区域的分摊系数；

指标计算模块，计算控制性能评价标准：

$\mathrm{CPS}=(2-\mathrm{CF})*100\%=(2-\frac{\mathrm{ACE}\·\mathrm{\Δf}}{K*{{\mathrm{\ϵ}}_1}^2})*100\%,$

其中在故障恢复阶段动态区域控制偏差

其中ΔP＝P_t-P₀，Δf＝f_t-f₀，其中P_t为各方的联络线口子功率实际值，P₀为各方的联络线口子功率计划值，K是控制区域设定的频率偏差系数，f_t为系统实测频率，f₀为系统基准频率，为各共享控制区域分摊功率之和；

实时数据传输模块，实时传输采集的实时数据、计算到的评价标准和功率分摊补偿。

6.根据权利要求5所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其特征在于，该频率故障检测单元的检测方式为：

实时检测电网频率变化率Δf/Δt，当变化率超过设定限值时向前回溯这段频率的下降时间，将初始下降时间记为t₀；

如果此段频率下降的最低频率低于设定值，则标记此段频率下降为发生频率故障，将初始下降时间t₀记为故障时间。

7.根据权利要求6所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其特征在于，该关联区外来电损失检测单元的检测方式为：

对相关时间区间(t₀-τ₁，t₀+τ₂)的范围内，各个区外来电的功率损失超过设定的阈值，则判别发生关联区外来电损失，其中τ₁为前相关时间常数，τ₂为后相关时间常数。

8.根据权利要求7所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其特征在于，该分摊补偿计算模块中还设置分摊补偿的上限值。

9.根据权利要求8所述的区域电网事故状况下共享控制区损失分摊及评测的系统，其特征在于，该系统还包括：

历史数据存储模块，存储所有采集数据以及计算数据的历史记录。

10.根据权利要求8所述的区域电网事故下共享控制区损失分摊及评测的系统，其特征在于，该系统还包括：

界面监视模块，实时监视所有数据信息并提供各个共享控制区的人工干预设置。

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