CN102522748A - 电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，提出了一种电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法。该方法包括同时进行的两个过程，过程1完成基于实时检测的计算进程控制功能，主要步骤是：（1）实时检测扰动场景，识别系统动态；（2）根据实测系统状态对计算进程实施控制。过程2完成计算功能，主要步骤是：（1）当实际系统处于动态过程中，先按照实际扰动场景序列进行系统动态过程的仿真，再在仿真的系统动态过程中施加预想故障场景，进行安全稳定分析与决策计算；（2）当实际系统处于稳态运行时，直接将当前的稳态潮流作为初始平衡点，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算。
Description
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法。
背景技术
研究与实现基于在线计算的安全稳定分析与决策技术，是智能电网建设的重大需求，是解决现代电网运行控制难题、提升驾驭大电网能力的技术出路。二十多年的研究、开发和应用历程表明，我国在本领域一直保持了国际领先地位。
目前已经成熟的实现方法是，根据能量管理系统（EMS）中的状态估计结果，形成稳态潮流数据，作为初始平衡点，进行针对预想故障场景的时域仿真，进而实现电网安全稳定的在线评估和控制决策搜索计算。
但是，电力系统不会总是处于相对静止的运行状态（即稳态）。当遭受到的扰动足够大时，系统就会处于从一个稳态到另一个稳态的过渡阶段（即动态）。已有研究表明，在系统动态过程中，一方面，常常无法形成收敛的状态估计结果；另一方面，即使能够形成一个潮流断面，用它作为初始平衡点进行针对预想故障场景的时域仿真，也会得出错误的分析结论。换句话说，直接将预想故障场景施加在系统稳态模型上进行时域仿真，只适用于对处于稳态运行时的实际系统的分析。
因此，为了解决受扰电力系统在动态过程中的安全稳定在线分析与决策计算问题，急需提出新的计算方法。
发明内容：
本发明的目的在于：提出电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，使其与系统处于稳态时的计算方法纳入统一框架中，并根据系统实际运行状态，选择适用的计算方法，从而为电网运行控制提供正确、完整的技术工具。
本发明的核心思想是：当实际系统处于动态过程中，必须先按照实际扰动场景序列进行系统动态过程的仿真，再在仿真的系统动态过程中施加预想故障场景，进行安全稳定分析与决策计算。
具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括同时进行的两个过程：
过程1完成计算进程的控制功能，包括以下步骤：
1） 采用广域测量系统（WAMS）汇集的实时量测，检测扰动场景，并判断系统运行状态。
2） 根据实测系统状态对计算进程实施控制：如果系统运行处于动态且有新的扰动场景出现，则按照实际扰动场景发生的相对时序，将所有检测到的扰动场景组成实际扰动场景序列，立即中止计算过程2中尚未完成的所有计算，重新启动计算过程2，并置标志FLAG=1；如果系统运行处于动态但无新的扰动场景出现, 则置标志FLAG=2；如果系统运行处于稳态，则清空扰动场景序列，并置标志FLAG=3。
3） 将检测到的实际扰动场景序列和标志FLAG的数值传递给过程2，转过程1的步骤（1）。
过程2完成计算功能，包括以下步骤：
1） 接收过程1传来的实际扰动场景序列和标志FLAG的数值。
2） 根据标志FLAG的数值转向相应的计算流程：如果FLAG=1，则转过程2的步骤（3）；如果FLAG=2, 则转过程2的步骤（6）；如果FLAG=3，则转过程2的步骤（5）。
3） 新生动态过程的计算：根据扰动前的系统稳态潮流、模型和参数，启动时域仿真，在仿真过程中按照实际扰动场景序列，逐个施加所有检测到的扰动场景。
4） 进一步在步骤3）的仿真过程中施加预想故障场景，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
5） 稳态运行过程的计算：根据系统当前的稳态潮流、模型和参数，启动针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
6） 后续动态过程的计算：根据扰动前的系统稳态潮流、模型和参数，进行针对实际扰动场景序列的时域仿真，仿真到系统当前时间点，再施加预想故障场景，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
效果和优点：
本发明的优点和有益效果如下：
1） 本发明按照实际扰动场景序列进行系统动态过程的仿真复现，再在仿真的系统动态过程中实现针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，解决了无法根据电力系统动态过程中状态估计结果进行稳定计算的难题，为受扰系统在动态过程中的分析与决策提供了关键技术，有益于推动智能电网运行控制技术的科技进步和实用化。
2） 本发明将所提出的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法与系统处于稳态时的计算方法纳入统一实现框架中，并根据系统实际运行状态，选择适用的计算方法，从而可以方便地实现与现有技术的有机融合，为电网运行控制提供正确、完整的技术工具。
3） 本发明采用同时进行的两个过程，通过实现基于实时检测的计算进程控制和具体计算功能的并行化，解决了并发或相继的多个扰动场景下系统动态过程中的在线分析与决策计算问题，可为具有出力快速变化特征的新能源接入条件下的电网运行控制提供决策支持。
4） 本发明属于电力系统及其自动化技术领域的核心技术，但同样适用于其他非自治非线性运动系统的在线分析与决策计算。
附图说明
图1和图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图1和图2，对本发明方法进行详细描述。
图1主要描述了本发明方法中过程1的行为，包括下述步骤：
图1中步骤1描述的是，采用广域测量系统（WAMS）汇集的实时量测，检测扰动场景，并判断系统运行状态。
图1中步骤2描述的是，根据实测系统状态对计算进程实施控制：如果系统运行处于动态且有新的扰动场景出现，则按照实际扰动场景发生的相对时序，将所有检测到的扰动场景组成实际扰动场景序列，立即中止计算过程2中尚未完成的所有计算，重新启动计算过程2，并置标志FLAG=1；如果系统运行处于动态但无新的扰动场景出现, 则置标志FLAG=2；如果系统运行处于稳态，则清空扰动场景序列，并置标志FLAG=3。
图1中步骤3描述的是，将检测到的实际扰动场景序列和标志FLAG的数值传递给过程2，转过程1的步骤（1）。
图2主要描述了本发明方法中过程2的行为，包括下述步骤：
图2中步骤1描述的是，接收过程1传来的实际扰动场景序列和标志FLAG的数值。
图2中步骤2描述的是，根据标志FLAG的数值转向相应的计算流程：如果FLAG=1，则转过程2的步骤（3）；如果FLAG=2, 则转过程2的步骤（6）；如果FLAG=3，则转过程2的步骤（5）。
图2中步骤3描述的是，新生动态过程的计算：根据扰动前的系统稳态潮流、模型和参数，启动时域仿真，在仿真过程中按照实际扰动场景序列，逐个施加所有检测到的扰动场景。
图2中步骤4描述的是，进一步在步骤3）的仿真过程中施加预想故障场景，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
图2中步骤5描述的是，稳态运行过程的计算：根据系统当前的稳态潮流、模型和参数，启动针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
图2中步骤6描述的是，后续动态过程的计算：根据扰动前的系统稳态潮流、模型和参数，进行针对实际扰动场景序列的时域仿真，仿真到系统当前时间点，再施加预想故障场景，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
总之，本发明提出了电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，并将其与系统处于稳态时的计算方法纳入统一实现框架中；采用同时进行的两个过程，实现基于实时检测的计算进程控制和具体计算功能的并行化；根据系统实际运行状态，选择适用的计算方法；在系统动态过程中，按照实际扰动场景序列进行系统动态过程的仿真复现，再在仿真的系统动态过程中实现针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，从而解决了无法根据电力系统动态过程中状态估计结果进行稳定计算的难题，解决了并发或相继的多个扰动场景下系统动态过程中的在线分析与决策计算问题，为电网运行控制提供了正确、完整的技术工具。
Claims (7)
1.电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，包括同时进行的两个过程：
过程1完成计算进程的控制功能，包括以下步骤：
1）采用广域测量系统（WAMS）汇集的实时量测，检测扰动场景，并判断系统运行状态；
2）根据实测系统状态对计算进程实施控制：如果系统运行处于动态且有新的扰动场景出现，则按照实际扰动场景发生的相对时序，将所有检测到的扰动场景组成实际扰动场景序列，立即中止计算过程2中尚未完成的所有计算，重新启动计算过程2，并置标志FLAG=1；如果系统运行处于动态但无新的扰动场景出现, 则置标志FLAG=2；如果系统运行处于稳态，则清空扰动场景序列，并置标志FLAG=3；
3）将检测到的实际扰动场景序列和标志FLAG的数值传递给过程2，转过程1的步骤（1）；
过程2完成计算功能，包括以下步骤：
1）接收过程1传来的实际扰动场景序列和标志FLAG的数值；
2）根据标志FLAG的数值转向相应的计算流程：如果FLAG=1，则转过程2的步骤（3）；如果FLAG=2, 则转过程2的步骤（6）；如果FLAG=3，则转过程2的步骤（5）；
3）新生动态过程的计算：根据扰动前的系统稳态潮流、模型和参数，启动时域仿真，在仿真过程中按照实际扰动场景序列，逐个施加所有检测到的扰动场景；
4）进一步在步骤3）的仿真过程中施加预想故障场景，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）；
5）稳态运行过程的计算：根据系统当前的稳态潮流、模型和参数，启动针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）；
6）后续动态过程的计算：根据扰动前的系统稳态潮流、模型和参数，进行针对实际扰动场景序列的时域仿真，仿真到系统当前时间点，再施加预想故障场景，进行针对预想故障场景的安全稳定分析与决策计算，计算完成后转过程2的步骤（1）。
2.根据权利要求1所述的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，其特征在于，能量管理系统（EMS）中的状态估计及潮流整合结果，只有当实际系统处于稳态运行时，才能直接作为安全稳定分析与决策计算中仿真预想故障场景的初始平衡点。
3.根据权利要求1所述的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，其特征在于，当实际系统处于动态过程中，必须先按照实际扰动场景序列进行系统动态过程的仿真，再在仿真的系统动态过程中施加预想故障场景，进行安全稳定分析与决策计算。
4.根据权利要求1所述的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，其特征在于，所述过程2的步骤3）、步骤4）和步骤6）中，针对不同预想故障场景的计算可以采用基于算例分解的分布式并行计算技术来实现。
5.根据权利要求1所述的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，其特征在于，采用同时进行的过程1）和过程2），解决并发或相继的多个扰动场景下系统动态过程中的在线分析与决策计算问题。
6.根据权利要求1所述的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，其特征在于，所述过程1的步骤1）中，检测到的实际扰动场景既包括离散事件，也包括物理量的连续变化。
7.根据权利要求1所述的电力系统动态过程中的在线分析与决策计算方法，其特征在于，所述过程1的步骤2）中，系统运行处于动态的标志是指定关键线路的功率波动幅值超过预先设定的门槛值。
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| 李威等: "《电网多区域安全稳定紧急控制在线预决策系统》", 《电网技术》 * |
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