CN102638040A - 电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属电力系统安全稳定控制技术领域，适用于安全稳定紧急控制系统如何基于在线实时数据对定值进行整定。本发明包括如下步骤：一、根据安全稳定控制系统采集的实时数据识别电力系统当前的运行状态；二、根据电力系统实时运行状态匹配得到预想故障的离线紧急控制策略及可控措施空间；三、针对连续型的控制措施进行离散化处理，将可控措施空间统一处理为离散化的措施空间；四、基于实时断面数据，对预想故障下按离线定值控制后的系统进行安全稳定评估，根据评估结果对控制量进行优化；五、根据优化后的控制量反推出在线定值。本发明方法实现了电力系统安全稳定紧急控制定值的在线整定，显著提高紧急控制策略的可靠性和经济性。

Description

电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定控制技术领域，更准确地说是涉及一种电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法。

背景技术

安全稳定紧急控制装置(以下简称：稳控装置)已在电力系统中得到了广泛应用，其在电力元件发生故障后，快速识别故障，根据故障元件、故障类型、当前运行方式快速匹配预先制定的紧急控制策略。

随着电力系统规模的扩大和运行方式的多变，通过离线分析制定的紧急控制策略难以实现优化控制，甚至难以确保电力系统的安全稳定性，亟需根据电力系统的实时运行状态，在线计算安全稳定紧急控制策略，以对离线制定的策略进行修正。为此，中国专利文献CN101881942A(“基于结构化模型驱动的稳控装置动作模拟仿真方法”，申请号201010213160.6)，提出了离线策略表的结构化建模方法，以快速模拟不同的离线策略，进而基于电力系统实时运行工况，对离线策略进行校核，从而评估离线策略是否满足电力系统安全稳定要求以及控制的经济性要求。但是，该方法局限于离线策略的在线校核，并未进一步给出在线优化策略，如果评估结果表明离线策略不满足要求，仍需要离线分析来修正策略。

发明内容

本发明针对电力系统安全稳定紧急控制策略制定的现状，提出了一种基于电力系统实时运行工况的紧急控制定值在线整定方法。该方法基于电力系统的实时运行场景，对离线制定的紧急控制策略进行校核，并采用在线计算的方式对紧急控制策略进行优化，最终能反推出优化后的在线定值。

本发明所采用的技术方案如下：基于稳控系统采集的实时数据(以下简称：稳控数据)识别电力系统当前的运行状态，针对稳控系统覆盖的预想故障，匹配得到当前方式下的控制策略以及可控措施空间，对按离线定值控制后的电力系统进行安全稳定评估；若评估结果为系统安全，则在已实施的控制空间中减少控制措施，直至系统不安全或控制量为零；反之，则在未实施的控制空间中追加控制，直至系统安全或执行完全部可控措施空间；通过上述迭代，可以获得当前方式下紧急控制在线优化策略及相应的执行量，进而反推出紧急控制在线优化策略对应的在线定值。

本发明提出的电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法包含如下步骤：

1)根据安全稳定控制系统实时数据识别电力系统当前的运行状态，实现对电力系统网络拓扑、可控措施空间、控制断面潮流的识别；2)根据电力系统网络拓扑和控制断面潮流，针对安全稳定控制系统覆盖的预想故障，匹配得到当前方式下的控制策略以及可控措施空间，并根据稳控装置的离线定值计算出当前方式下的紧急控制离线执行量，并根据执行原则及可控措施空间，确定具体执行措施，并根据该具体执行措施将可控措施空间划分为已实施的可控措施空间和未实施的可控措施空间；3)针对可控措施空间中连续型的控制措施进行离散化处理，按照指定步长将其转化为离散型的多个控制子措施，从而将原有可控措施空间统一处理成离散化可控措施空间；4)基于反映电力系统实时运行状态的断面数据，针对稳控装置按紧急控制离线执行量控制后的电力系统进行安全稳定评估，若评估结果为系统安全，则在已实施的离散化可控措施空间中减少控制措施，直至系统不安全或控制量为零；反之，则在未实施的离散化可控措施空间中追加控制，直至系统安全或执行完全部可控措施；通过上述迭代，获得当前方式下紧急控制在线优化策略及对应的在线执行量；5)获取紧急控制在线优化策略后，将在线执行量及当前方式下的电力系统状态量代入控制量计算公式，反推出紧急控制在线优化策略对应的定值。

上述步骤1)中，根据稳控数据识别电力系统当前的运行状态，从而实现对稳控系统覆盖范围内的电力系统网络拓扑、可控措施空间、控制断面潮流等关键信息的识别。

上述步骤2)中，根据基于稳控数据识别的电力系统当前的网络拓扑和控制断面潮流，针对稳控系统覆盖的预想故障匹配得到当前方式下的控制策略及可控措施空间，针对包含离散型措施的可控措施空间，先将稳控装置的离线定值代入公式(1)计算出紧急控制离线执行量计划值，再依据公式(2)得出实际的紧急控制离线执行量，确定具体执行措施；若将具体执行措施数记为i，则分别以公式(3)和公式(4)表示已实施的控制措施和未实施的控制措施。

P_plan＝f(X，S)                            (1)

$P_{\mathrm{act}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_i\left(K\right)& P_{i-1+c}\left(K\right)\≤P_{\mathrm{plan}}\≤P_{i+c}\left(K\right)\\ P_l\left(K\right)& P_{\mathrm{plan}}\≥P_l\left(K\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$

K_sub＝(k₁，k₂…，k_i)                                (3)

K_res＝(k_i+1，k_i+2…，k_l)                            (4)

$P_i\left(K\right)=\underset{t=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}P\left(k_t\right)---\left(5\right)$

$P_{\mathrm{plan}}=\left\{\begin{array}{cc}{s}_1*(x_3-s_2)+s_3& x_1+x_2=2\\ s_1^{\′}*(x_3-s_2^{\′})+s_3^{\′}& x_1+x_2=1\end{array}\right.---\left(7\right)$

公式(1)中，P_plan表示紧急控制离线执行量计划值，X＝(x₁，x₂…，x_n)表示电力系统的运行状态量，n表示参与控制量计算的状态量总数，S＝(s₁，s₂…，s_m)表示参与控制量计算的定值，m表示参与计算的定值总数；

公式(2)中，P_act表示实际的紧急控制离线执行量，K＝(k₁，k₂…，k_l)表示按优先级排序的控制措施，从1到l表示优先级从高到低；C表示执行时应遵循的原则，取值为0表示过切，取值为1表示欠切；P_i(K)如公式(5)所示，表示i个控制措施的控制量之和。

公式(7)为公式(1)的一个具体实例，其中x₁、x₂分别表示某两个设备的投停状态，取值为1代表投运，取值为0代表停运；x₃表示某断面的传输功率，s₁、s₂、s₃分别表示正常方式下的控制系数、控制基值、偏移量，a′₁、s′₂、s₃分别表示检修方式下的控制系数、控制基值、偏移量。

上述步骤3)中，针对连续型的可控措施进行离散化处理，将其按指定步长转化为离散型的多个可控子措施，若k_j为连续型的可控措施，其可控量范围为

步长取为该连续型控制措施的控制精度λ，将k_j转化为(k′_j，…，k′_j+c)，其中

则原有可控措施空间K＝(k₁，k₂…，k_j，k_j+1，…，k_l)转化为离散化可控措施空间K′＝(k₁，k₂…，k_j-1，k′_j，…，k′_j+c，k_j+1…，k_l)。

上述步骤4)中，基于反映电力系统实时运行状态的断面数据，通过时域仿真模拟预想故障下稳控装置按紧急控制执行量控制后的系统运行状态，并评估系统安全稳定裕度；若系统安全，则在已实施的离散化可控措施空间中减少控制措施，直至系统不安全或已执行的控制措施数为零；反之，则在未实施的离散化可控措施空间中追加控制，直至系统安全或执行完全部控制措施；在上述迭代过程中，若系统安全稳定裕度的绝对值大于预先设定的门槛值，则采用二分法进行最优紧急控制策略的搜索，反之则直接按优先级逐步减少或增加控制措施，最终得到紧急控制在线优化策略；再根据紧急控制在线优化策略，得出与其对应的在线执行量。

上述步骤5)中，获取紧急控制在线优化策略后，将在线执行量和电力系统状态量代入控制量计算公式，反推出定值，如果控制量计算公式中包含多个定值，则每次只反推其中一个定值，其余定值均作为常量，具体计算方法如公式(6)。

S_cal＝f^-1(P_on，S_res，X)              (6)

公式(6)中，S_cal表示待计算的在线定值，P_on表示在线执行量，S_res表示作为常量的定值，X表示电力系统运行状态量。

本发明基于电力系统实时运行数据，针对稳控系统覆盖的预想故障，通过对按紧急控制执行量控制后的电力系统进行安全稳定评估，校核离线定值是否满足系统安全稳定和控制经济性的要求，并在此基础上，基于统一离散化处理后的可控措施空间，对控制措施进行优化，并进一步反推出紧急控制在线优化策略对应的在线定值，从而显著提高紧急控制策略的可靠性和经济性，将大力推动大电网安全稳定紧急控制技术的工程应用。

附图说明

图1为本发明的电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法流程图。

具体实施方式

下面参照附表并结合实例对本发明作进一步详细描述。

本实例中，首先，按步骤1)，根据安全稳定控制系统实时数据识别电力系统当前的运行状态，实现对电力系统网络拓扑、可控措施空间、控制断面潮流的识别。通过该步骤识别出当时系统处于正常方式，兴安直流断面传输功率为2900MW，相关数据见表1。

然后，按步骤2)，根据电力系统网络拓扑和控制断面潮流，针对安全稳定控制系统覆盖的预想故障，匹配得到当前方式下的控制策略以及可控措施空间，此时得到安鹏双回线跳闸在正常方式下的紧急控制离线策略表及按优先级排序的可控措施空间，相关数据见表1；再根据稳控装置的离线定值计算出当前方式下的紧急控制离线执行量，并根据执行原则及可控措施空间，确定具体执行措施，并根据该具体执行措施将可控措施空间划分为已实施的可控措施空间和未实施的可控措施空间。由于此时的可控措施空间中存在离散型措施，因此先将兴安直流断面传送功率和离线定值代入公式，计算出离线切机量为2080MW，依据过切原则，最终回降兴安直流500MW，切除盘南电厂.#2F、发耳电厂.#2F等四台机，实际切除量为2199MW，相关数据见表2。

由于回降兴安直流500MW为连续型措施，按步骤3)，将回降兴安直流措施按控制精度100MW进行离散化，将其转化为5个子措施，相关数据见表1和表2。

再接着，按步骤4)，对稳控装置按离线定值控制后的电力系统进行安全稳定评估，结果为系统安全，系统安全稳定裕度小于预先设定的门槛值，则在已执行的控制空间内减少控制措施。结果表明，若少切发耳电厂.#3F，系统仍能保持安全稳定，在此基础上继续减少，系统将失去稳定，从而确定紧急控制在线优化策略为回降兴安直流500MW，切除盘南电厂.#2F、发耳电厂.#2F等三台机，在线优化的切除量为1754MW。

最后，按步骤5)，将在线优化后切除量、兴安直流断面传送功率和作为常量的定值代入公式，反推出在线定值为1396.36，具体结果如表3所示。

表1

表2

表3

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法，其特征在于包括如下步骤：

1)根据安全稳定控制系统实时数据识别电力系统当前的运行状态，实现对电力系统网络拓扑、可控措施空间、控制断面潮流的识别；

2)根据电力系统网络拓扑和控制断面潮流，针对安全稳定控制系统覆盖的预想故障，匹配得到当前方式下的控制策略以及可控措施空间，并根据稳控装置的离线定值计算出当前方式下的紧急控制离线执行量，并根据执行原则及可控措施空间，确定具体执行措施，再根据该具体执行措施将可控措施空间划分为已实施的可控措施空间和未实施的可控措施空间；

3)针对可控措施空间中连续型的控制措施进行离散化处理，按照指定步长将其转化为离散型的多个控制子措施，从而将原有可控措施空间统一处理成离散化可控措施空间；

4)基于反映电力系统实时运行状态的断面数据，针对稳控装置按紧急控制离线执行量控制后的电力系统进行安全稳定评估，若评估结果为系统安全，则在已实施的离散化可控措施空间中减少控制措施，直至系统不安全或控制量为零；反之，则在未实施的离散化可控措施空间中追加控制，直至系统安全或执行完全部可控措施；通过上述迭代，获得当前方式下紧急控制在线优化策略及对应的在线执行量；

5)获取紧急控制在线优化策略后，将在线执行量及当前方式下的电力系统状态量代入控制量计算公式，反推出紧急控制在线优化策略对应的定值。

2.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法，其特征在于步骤2)中，针对包含离散型措施的可控措施空间，先将稳控装置的离线定值代入公式(1)计算出紧急控制离线执行量计划值，再依据公式(2)得出实际的紧急控制离线执行量，确定具体执行措施；若将具体执行措施数记为i，则分别以公式(3)和公式(4)表示已实施的控制措施和未实施的控制措施：

P_plan＝f(X，S)                               (1)

$P_{\mathrm{act}}=\left\{\begin{array}{cc}{P}_i\left(K\right)& P_{i-1+c}\left(K\right)\≤P_{\mathrm{plan}}\≤P_{i+c}\left(K\right)\\ P_l\left(K\right)& P_{\mathrm{plan}}\≥P_l\left(K\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$

K_sub＝(k₁，k₂…，k_i)                         (3)

K_res＝(k_i+1，k_i+2…，k_l)                     (4)

$P_i\left(K\right)=\underset{t=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}P\left(k_t\right)---\left(5\right)$

公式(1)中，P_plan表示紧急控制离线执行量计划值，X＝(x₁，x₂…，x_n)表示电力系统的运行状态量，n表示参与控制量计算的状态量总数，S＝(s₁，s₂…，s_m)表示参与控制量计算的定值，m表示参与计算的定值总数；

公式(2)中，P_act表示实际的紧急控制离线执行量，K＝(k₁，k₂…，k_l)表示按优先级排序的控制措施，从1到l表示优先级从高到低；C表示执行时应遵循的原则，取值为0表示过切，取值为1表示欠切；P_i(K)如公式(5)所示，表示i个控制措施的控制量之和。

3.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法，其特征在于步骤3)中，若k_j为连续型的可控措施，其可控量范围为

步长取为该连续型控制措施的控制精度λ，则将k_j转化为(k′_j，…，k′_j+c)，其中

而原有可控措施空间K＝(k₁，k₂…，k_j，k_j+1，…，k_l)转化为离散化可控措施空间K′＝(k₁，k₂…，k_j-1，k′_j，…，k′_j+c，k_j+1，…，k_l)。

4.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法，其特征在于步骤4)中，基于反映电力系统实时运行状态的断面数据，通过时域仿真模拟预想故障下稳控装置按紧急控制执行量控制后的系统运行状态，并评估系统安全稳定裕度；若系统安全，则在已实施的离散化可控措施空间中减少控制措施，直至系统不安全或已执行的控制措施数为零；反之，则在未实施的离散化可控措施空间中追加控制，直至系统安全或执行完全部控制措施；在上述迭代过程中，若系统安全稳定裕度的绝对值大于预先设定的门槛值，则采用二分法进行最优紧急控制策略的搜索，反之则直接按优先级逐步减少或增加控制措施，最终得到紧急控制在线优化策略；再根据紧急控制在线优化策略，得出与其对应的在线执行量。

5.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法，其特征在于步骤5)中，如果控制量计算公式中包含多个定值，则每次只反推其中一个定值，其余定值均作为常量，具体计算方法如公式(6)：

S_cal＝f^-1(P_on，S_res，X)              (6)

公式(6)中，S_cal表示待计算的在线定值，P_on表示在线执行量，S_res表示作为常量的定值，X表示电力系统运行状态量。

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