CN103337904A - 基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法，属于电力系统紧急控制技术领域，适用于安全稳定控制装置检测到电压越限、设备过载后的控制策略计算及紧急控制。本发明采用离线策略控制与实时控制优化策略控制协调追加的控制模式，对电网实施包括直流功率调制、投切容抗器、切发电机、切负荷和解列小电网的控制。本发明能够实现对电压越限、设备过载的快速、可靠、精确控制。

Description

基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法

技术领域

本发明属电力系统紧急控制技术领域，更准确的说，本发明适用于安全稳定紧急控制装置检测到电压越限、设备过载后的控制策略计算及紧急控制。

背景技术

随着社会经济发展结构的调整、节能减排力度的进一步加大，新能源发电并网规模在快速增大，电网负荷峰谷也在逐渐增大，电网运行趋势的不确定性持续增加，电网输电潜力又需要进一步挖掘，电压越限、设备过载已逐渐成为制约电网安全可靠、经济运行的主要问题，急需进一步提升电网调度运行控制技术及装备水平。在电网的调度运行与控制中，针对电网中母线电压越限和设备过载的不同程度，采用的控制手段也不同。若设备过载的程度较轻，允许的持续运行时间较长（例如30分钟），则由调度人员通过下达调度命令对电网实施控制，例如调整发电机出力、转供负荷等；若设备过载的程度较重，允许的持续运行时间较短（例如5分钟），则由安全稳定紧急控制系统（简称为安控系统）对电网实施自动控制，例如切发电机、切负荷、紧急调制直流系统功率等；若设备过载的程度特别严重，允许的持续运行时间非常短（例如1分钟以内），则由继电保护装置对电网实施控制，例如切除过载设备等。若母线电压越限的程度较轻，则由调度人员通过下达调度命令对电网实施控制或由自动电压控制系统/装置对电网实施自动控制，例如调整发电机无功出力、投切容抗器等；若母线电压越限的程度较重，则由安控系统对电网实施自动控制，例如切负荷、投切容抗器等；若母线电压越限的程度特别严重，则由安全稳定控紧急制装置（第三道安全防线）对电网实施自动控制，例如切负荷、解列等。

本发明针对的是电网运行中出现的上述设备过载程度较重和母线电压越限程度较重的问题。现有的主要技术手段是通过电网的离线分析计算，制定离线控制策略表，由安控系统在检测到母线电压越限、设备过载时，根据离线控制策略表查找相应的控制策略，并对电网实施控制。该技术手段不仅分析计算量巨大，而且不可避免由于电网实际运行方式与离线研究的运行方式之间的差异，而带来的过控和欠控，乃至引发连锁故障，造成电网大面积停电。为此，专利“大电网过载集中决策实时紧急控制方法”（ZL 200710135096.2）提出以安控装置实测数据为准，对能量管理系统EMS状态估计数据进行调整，形成电网运行断面数据，采用基于发电机和负荷控制措施消除线路和变压器过载的综合性能指标的算法，计算出优化的紧急控制方案，通过安控装置实施该控制方案。

为了进一步提高实时控制的可靠性、实时性和优化性能，拓展对直流功率紧急调制、投切容抗器和解列小电网控制措施以及对电网母线电压越限控制的适应性，并满足电网输电断面的安全稳定约束要求，本发明采用调度中心站、控制主站、控制子站和控制执行站四层结构，构建覆盖电网关键厂站的安全稳定控制系统，通过融合RTU、PMU和安控系统等多源实时数据辨识电网实时运行状态，基于电网潮流计算分析，提出切发电机、切负荷、紧急调制直流系统功率、投切容抗器和解列小电网措施对消除母线电压越限、设备过载的综合性能指标，对可选控制措施进行筛选，再通过控制措施的枚举组合及基于控制效果预估技术的筛选，并对余下的控制措施组合采用集群计算模式进行控制效果的快速量化评估，得到实时控制优化策略，以离线控制策略与实时控制优化策略协调追加的控制方式，可实现对电网母线电压越限、设备过载的快速、可靠、精确控制。

发明内容

本发明的目的是：基于电网远程终端单元（RTU）、相量测量单元（PMU）和安控系统多源实时数据，辨识电网实时运行状态，采用离线控制策略与实时控制优化策略协调追加的控制方式，实现对电网母线电压越限、设备过载的快速、可靠、精确控制。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1）安控系统的各控制主站接受相应控制子站、控制执行站以及其它控制主站的安控实时信息，调度中心站接受各控制主站上送的安控实时信息，所述安控实时信息是指安控系统采集的电网运行实时数据和安控系统的自身信息；

2）若有控制主站已检查到电网中同1条母线电压越限持续时间超过相应的设定值或同1个设备过载的持续时间超过相应的设定值，则判定需要采取紧急控制进入步骤3）；否则，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

3）若安控系统的控制模式是离线策略控制、无实时控制优化策略控制追加，或者控制模式是离线策略控制优先、实时控制优化策略控制追加，则在步骤2）中判定需要采取紧急控制的控制主站根据安控实时信息从离线策略表中搜索相应的离线策略，进入步骤4）；否则，进入步骤5）；

4）若在步骤3）的离线策略搜索中搜索到控制措施，则由安控系统的控制执行站根据该控制措施对电网实施相应的紧急控制，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；若没有搜索到控制措施且控制模式是离线策略控制优先、实时控制优化策略控制追加，则进入步骤5）；若没有搜索到控制措施且控制模式是离线策略控制、无实时控制优化策略控制追加，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

5）在调度中心站基于远程终端单元RTU实测数据、相量测量单元PMU实测数据以及各控制主站上送的电网运行实时数据，进行电网运行状态的辨识；若电网运行状态辨识的精度满足实时控制的要求，则确定电压越限母线集和待控母线集、过载设备集和待控设备集，进入步骤6）；否则，告警，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

6）统计所有控制主站上送的各控制执行站的实时可控措施，若实时可控措施中有投切容抗器措施或直流系统功率紧急调制措施，则进入步骤7）；若实时可控措施中没有投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施、但有切发电机措施或者切负荷措施或者解列小电网措施，则进入步骤8）；若实时可控措施中既没有投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施、也没有切发电机措施和切负荷措施以及解列小电网措施，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

7）在调度中心站采用集群计算的方式搜索基于投切容抗器措施、直流系统功率紧急调制措施两类措施的实时控制优化策略；

若能够在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，则进入步骤9）；若不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，且此时的实时可控措施中存在有切发电机措施或者切负荷措施或者解列小电网措施，则进入步骤8）；若不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，且此时实时可控措施中既没有切发电机措施、也没有切负荷措施和解列小电网措施，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

8）在调度中心站采用集群计算的方式搜索基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略；

若能够在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，则进入步骤9）；若不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

9）调度中心站将搜索到的实时控制优化策略及电压越限母线集和过载设备集下发至相应的控制主站，进入步骤10）；

10）在所有接收到调度中心站下发的实时控制优化策略的控制主站，分别将调度中心站下发的电压越限母线集和过载设备集与其实时接收到的各控制子站实测的母线电压越限和设备过载信息进行对比，若调度中心站下发的电压越限母线集中所有母线的电压仍越限和过载设备集中所有设备仍过载，则通过相应的控制执行站进行实时控制优化策略的实施，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；否则，直接返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

本发明的有益效果如下：本发明充分考虑了电网RTU、PMU和安控系统实时数据可靠性、精度和采样周期的不同特性，提高了电网实时运行状态的辨识精度；通过切发电机、切负荷、紧急调制直流系统功率和投切容抗器多种控制措施枚举组合控制效果的量化评估，提高了实时控制对电网母线电压越限、设备过载的综合适应性和优化性能；采用离线控制策略与实时控制优化策略协调追加的控制方式，提高了实时控制的可靠性和速度。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图1并结合实例对本发明作进一步详细描述。

图1中步骤1描述的是安控系统的各控制主站接受相应控制子站、控制执行站以及其它控制主站的安控实时信息，调度中心站接受各控制主站上送的安控实时信息，所述安控实时信息是指安控系统采集的电网运行实时数据和安控系统的自身信息。

图1中步骤2描述的是若有控制主站已检查到电网中同1条母线电压越限持续时间超过相应的设定值或同1个设备过载的持续时间超过相应的设定值，则判定需要采取紧急控制进入步骤3）；否则，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

图1中步骤3描述的是若安控系统的控制模式是离线策略控制、无实时控制优化策略控制追加，或者控制模式是离线策略控制优先、实时控制优化策略控制追加，则在步骤2）中判定需要采取紧急控制的控制主站根据安控实时信息从离线策略表中搜索相应的离线策略，进入步骤4）；否则，进入步骤5）。

图1中步骤4描述的是若在步骤3）的离线策略搜索中搜索到控制措施，则由安控系统的控制执行站根据该控制措施对电网实施相应的紧急控制，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；若没有搜索到控制措施且控制模式是离线策略控制优先、实时控制优化策略控制追加，则进入步骤5）；若没有搜索到控制措施且控制模式是离线策略控制、无实时控制优化策略控制追加，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

图1中步骤5描述的是在调度中心站基于远程终端单元RTU实测数据、相量测量单元PMU实测数据以及各控制主站上送的电网运行实时数据，进行电网运行状态的辨识；若电网运行状态辨识的精度满足实时控制的要求，则确定电压越限母线集和待控母线集、过载设备集和待控设备集，进入步骤6）；否则，告警，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

其中电网运行状态的辨识包括以下5步。

第1步，根据安控系统实时数据的测量时刻，从PMU实测数据中抽取与该测量时刻的时间偏差最小的实测数据，根据实测数据中设备有功、无功和母线电压的可行域，分别对安控系统实时数据、PMU实测数据和最新的RTU数据进行错误检查并剔除错误数据；

第2步，对于配置多套安控装置的同一厂站，以各套装置实时数据的平均值作为安控系统中该厂站的实时数据；对于RTU数据的遥测量x，若该遥测量x有相应的安控系统实时数据x₁与PMU实测数据x₂，则采用公式（1）计算该遥测量x，其中λ为加权系数，0<λ<1；若该遥测量x只存在相应的安控系统实时数据x₁或者只存在相应的PMU实测数据x₂，则该遥测量x等于x₁或x₂；

x＝λx₁+(1-λ)x₂  （1）

第3步，依据同一厂站内的安控系统实时数据、PMU实测数据，分别以安控系统实时数据、PMU实测数据中的遥测量为准来检查并修正安控系统实时数据、PMU实测数据中的开关、刀闸遥信量；

第4步，先采用安控系统实时数据中开关、刀闸遥信量的值更新RTU数据中相应遥信量的值，再采用PMU实测数据中开关、刀闸遥信量的值更新RTU数据中其它相应的遥信量的值，最后，依据同一厂站内的RTU数据，以RTU数据中的遥测量为准来检查并修正RTU数据中的开关、刀闸遥信量；

第5步，依据经过检查和修正后的RTU数据，进行电网的拓扑分析，得到电网的计算节点和拓扑岛信息，再对计算节点进行功率平衡的检查；对于节点功率不平衡量大于设定门槛值的计算节点，采用投退本厂站设备、修改等值支路注入功率的方式来降低、消除功率不平衡量；

若安控装置所在厂站的计算节点功率不平衡量大于设定的门槛值，则认为电网运行状态辨识的精度不满足实时控制的要求；

若安控装置所在厂站的计算节点功率不平衡量不大于设定的门槛值，则进行电网的潮流计算；若潮流计算结果为潮流收敛且安控装置监视的支路量测、母线电压幅值与潮流计算结果中相应数值的偏差不大于相应的设定门槛值，则将潮流计算结果作为电网运行状态辨识的结果，并确认电网运行状态辨识的精度满足实时控制的要求；若潮流计算结果为潮流收敛且安控装置监视的支路量测、母线电压幅值与潮流计算结果中相应数值的偏差大于相应的设定门槛值，或者潮流计算结果为潮流不收敛，均认为电网运行状态辨识的精度不满足实时控制的要求。

其中确定电压越限母线集、待控母线集、过载设备集和待控设备集的具体方法如下：

先基于电网运行状态辨识结果，若安控系统监测某母线的电压大于其电压上限和电压下限的平均值，则采用公式（2）计算出该母线的电压安全裕度，否则，采用公式（3）计算出该母线的电压安全裕度；

${\mathrm{\&eta;}}_{v.i_0}=\max (\frac{V_{u.i_0}-V_{i_0}}{V_{u.i_0}-\frac{V_{u.i_0}+V_{d.i_0}}{2}},-1)---\left(2\right)$

${\mathrm{\&eta;}}_{v.i_0}=\max (\frac{V_{i_0}-V_{d.i_0}}{\frac{V_{u.i_0}+V_{d.i_0}}{2}-V_{d.i_0}},-1)---\left(3\right)$

其中，i₀=1,2,…,I₀，I₀为安控系统监测的母线总数，

为第i₀个母线的电压安全裕度，

为第i₀个母线的的电压，

为第i₀个母线的电压上限，

为第i₀个母线的电压下限；

然后将

小于0的母线归入电压越限母线集，并将电压越限母线集中的母线以及

小于设定门槛值（大于0，例如0.05）且大于等于0的母线归入待控母线集；将安控系统监测设备中以设备过载紧急控制限额为基准的负载率大于1的设备归入过载设备集，并将过载设备集中的设备以及负载率大于设定门槛值（小于1，例如0.95）且小于等于1的设备归入待控设备集。

图1中步骤6描述的是统计所有控制主站上送的各控制执行站的实时可控措施，若实时可控措施中有投切容抗器措施或直流系统功率紧急调制措施，则进入步骤7）；若实时可控措施中没有投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施、但有切发电机措施或者切负荷措施或者解列小电网措施，则进入步骤8）；若实时可控措施中既没有投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施、也没有切发电机措施和切负荷措施以及解列小电网措施，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

图1中步骤7描述的是在调度中心站采用集群计算的方式搜索基于投切容抗器措施、直流系统功率紧急调制措施两类措施的实时控制优化策略。

若能够在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，则进入步骤9）；若不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，且此时的实时可控措施中存在有切发电机措施或者切负荷措施或者解列小电网措施，则进入步骤8）；若不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，且此时实时可控措施中既没有切发电机措施、也没有切负荷措施和解列小电网措施，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

其中基于投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施两类措施的实时控制优化策略搜索包括以下5步。

第1步，若存在投切容抗器措施，则首先基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，确定实时可控措施中投切的容抗器所接入的计算节点，采用公式（4）分别计算出这些计算节点的无功注入对降低待控母线集中母线电压越限程度的综合性能指标A_v；

$A_v=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[(1-{\mathrm{\&eta;}}_{v.m})S_{v.m}\right]---\left(4\right)$

其中，M为待控母线集的母线数，η_v.m为第m个待控母线的电压安全裕度，S_v.m为相应的某个计算节点的无功注入变化对第m个待控母线的电压的灵敏度；

然后，从这些计算节点中筛选出综合性能指标大于设定门槛值的计算节点，构成有效计算节点集，再从有效计算节点集中筛选出综合性能指标与有效计算节点集中综合性能指标最大值之比大于设定值λ₁（0<λ₁<1，例如取0.8）的计算节点，最后将接入筛选出的计算节点的可投切容抗器措施，作为待组合的紧急控制措施；

否则，直接进入第2步；

第2步，若存在直流系统功率紧急调制措施，则首先基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，对于能够实施功率紧急调制的直流系统功率紧急调制措施，采用公式（5）计算直流系统功率紧急调制措施对降低待控设备集中设备有功功率的综合性能指标B_p；

$B_p=\left|\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n}\right]\right|---\left(5\right)$

其中，N为待控设备集的设备数，η_p.n为第n个待控设备的负载率，S_p.n为相应的某个紧急调制直流系统功率调制措施的直流系统功率变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度；

然后，先从直流系统功率紧急调制措施中筛选出综合性能指标大于设定门槛值的直流系统功率紧急调制措施，构成有效直流系统功率紧急调制措施集，再从有效直流系统功率紧急调制措施集中筛选出综合性能指标与有效直流系统功率紧急调制措施集中综合性能指标最大值之比大于设定值λ₂（0<λ₂<1，例如取0.8）的直流系统功率紧急调制措施，作为待组合的紧急控制措施；

否则，直接进入第3步；

第3步，采用公式（6）计算投切容抗器与直流系统功率紧急调制措施两类控制措施的枚举组合数XD；

$\mathrm{XD}=\left\{\begin{array}{cc}\left(\underset{i=1}{\overset{a_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+X_i)\right)\&times;\left(\underset{j=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+Y_j)\right)& a_0\&times;b_0\&NotEqual;0\\ \left(\underset{i=1}{\overset{a_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+X_i)\right)& a_0\&NotEqual;0;b_0=0\\ \left(\underset{j=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+Y_j)\right)& a_0=0;b_0\&NotEqual;0\\ 0& a_0=0;b_0=0\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中，a₀为第1步筛选出的投切容抗器的计算节点的总数，X_i为第i个计算节点的可投切容抗器的组数，b₀为第2步筛选出的紧急调制直流系统功率调制措施的总数，Y_j为根据控制精度将第j个紧急调制直流系统功率调制措施的紧急提升空间和回降空间进行均分而转换成的调制档位的数量；

若这两类控制措施的枚举组合数XD为0，则不再进行本步骤的以下处理，认为不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略；

第4步，针对第3步的每个控制措施组合，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，分别采用公式（7）、公式（8）和公式（9）估计其采取后待控母线集中各个母线的电压、待控设备集中各个设备的有功功率和电网各个稳定断面的有功功率的增量；

${\mathrm{\&Delta;V}}_m=\underset{i_5=1}{\overset{a_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{v.m.i_5}{Q}_{i_5}\right)---\left(7\right)$

${\mathrm{\&Delta;P}}_n=\underset{j_5=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.j_5}{P}_{j_5}\right)---\left(8\right)$

$\mathrm{\&Delta;}{P}_{D.k_2}=\underset{k_1=1}{\overset{Z_{k_2}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_5=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.j_5}{P}_{j_5}\right)---\left(9\right)$

其中，m=1,2,…,M，M为待控母线集的母线数，ΔV_m为采取某个控制措施组合后第m个待控母线的电压的增量，a₀为第1步筛选出的投切容抗器的计算节点的总数，S_v.m.i为第i₅个计算节点的无功注入变化对第m个待控母线的电压的灵敏度，

为第i₅个计算节点所投切的容抗器的无功功率之和；n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，ΔP_n为采取某个控制措施组合后第n个待控设备的有功功率的增量，b₀为第2步筛选出的紧急调制直流系统功率调制措施的总数，

为第i₅个直流系统功率紧急调制措施的直流系统功率变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，P_j5为第j₅个直流系统功率紧急调制措施的直流系统的功率变化量；k₂=1,2,…,K₂，K₂为电网的稳定断面总数，

为采取某个控制措施组合后第k₂个稳定断面的有功功率的增量，

为第k₂个稳定断面的组成设备数，

为第j₅个直流系统功率紧急调制措施的直流系统功率变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度；

针对待控母线集中所有母线、待控设备集中所有设备和电网的所有稳定断面，分别进行以下处理：

若有任意1个母线的电压当前值加上该母线电压的增量后的值大于其电压上限的设定倍数或小于其电压下限的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

若有任意1个设备的有功功率当前值加上该设备有功功率的增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的视在功率过载限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

若有任意1个稳定断面的有功功率当前值加上该稳定断面有功功率的增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的断面视在功率稳定限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

第5步，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，将余下的每个控制措施组合作为一个计算任务，形成调度队列，提交给集群系统进行考虑控制措施实施后电网稳态潮流计算的并行处理；

待一个计算任务完成后，采用公式（10）对每个控制措施组合的综合控制效果R_vp进行评估；

$R_{\mathrm{vp}}=[\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{pv}}({\mathrm{\&eta;}}_{v.m}^{\&prime;}-{\mathrm{\&eta;}}_{v.m})+\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-{\mathrm{\&eta;}}_{p.n}^{\&prime;})]/(M+N)---\left(10\right)$

其中，m=1,2,…,M，M为待控母线集的母线数，n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，和分别为采取控制后第m个待控母线的电压安全裕度和第n个待控设备的负载率，k_pv为设定的母线电压越限安全裕度与设备过载安全裕度之间的换算系数，用于反映电网安全运行约束中对母线电压越限安全和设备过载安全两者的不同重视程度，通常取值在0.5-1.5之间，若k_pv等于1，表示对母线电压越限安全和设备过载安全同等对待，k_pv大于1，表示对母线电压越限安全更为重视，k_pv小于1，表示对设备过载安全更为重视。

若所有计算任务在设定的时间内已完成，则从所有计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；否则，终止没有完成的计算任务，从已经完成的计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；

若筛选出的控制措施组合数大于0且设定的实时控制优化策略选择原则是直流功率调制总量最小，则先从筛选出的控制措施组合中选出直流功率调制总量最小的控制措施组合，再在选出的直流功率调制总量最小的控制措施组合中选出容抗器投切总数最小的控制措施组合，对于只有1个控制措施组合的情况，则将其作为实时控制优化策略，对于有多个控制措施组合的情况，则从中选出R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；若筛选出的控制措施组合数大于0且设定的实时控制优化策略选择原则是容抗器投切总数最小，则先从筛选出的控制措施组合中选出容抗器投切总数最小的控制措施组合，再在选出的容抗器投切总数最小的控制措施组合中选出直流功率调制总量最小的控制措施组合，对于只有1个控制措施组合的情况，则将其作为实时控制优化策略，对于有多个控制措施组合的情况，则从中选出R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则将其中R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中不存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则认为不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略。

图1中步骤8描述的是在调度中心站采用集群计算的方式搜索基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略。

若能够在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，则进入步骤9）；若不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

其中基于切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略搜索包括以下4步。

第1步，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，确定实时可控措施中切发电机措施、切负荷措施所接入的计算节点，若存在切发电机措施，则采用公式（11）计算各个可切的发电机对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标；若存在切负荷措施，则采用公式（12）计算各个可切的负荷对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标；若存在解列小电网措施，则根据其接入主网各个联络计算节点的注入有功功率的正负分别将其在每个联络节点等值为一台等值发电机或一个等值负荷，采用公式（13）计算各个解列小电网措施对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标；

$G_{p.i_1}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.g.i_1}{P}_{g.i_1}\right]}{C_{g.i_1}}---\left(11\right)$

$L_{p.j_1}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.l.j_1}{P}_{l.j_1}\right]}{C_{l.j_1}}---\left(12\right)$

$T_{p.k_0}=\frac{\underset{i_2=1}{\overset{e}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.\mathrm{ge}.i_2}{P}_{\mathrm{ge}.i_2}\right]+\underset{j_2=1}{\overset{f}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.\mathrm{le}.j_2}{P}_{\mathrm{le}.j_2}\right]}{C_{T.k_0}}---\left(13\right)$

其中，i₁=1,2,…,I₁，I₁为可切的发电机总数，

为第i₁个可切的发电机对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标，N为待控设备集中设备总数，η_p.n为第n个待控设备的过载裕度，

为第i₁个可切的发电机所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为第i₁个可切的发电机的有功功率，

为切除第i₁个可切的发电机的控制代价，j₁=1,2,…,J₁，J₁为可切的负荷总数，

为第j₁个可切的负荷对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标，

为第j₁个可切的负荷所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，

为第j₁个可切的负荷的有功功率，

为切除第j₁个可切的负荷的控制代价，k₀=1,2,…,K₀，K₀为可解列的小电网总数，

为第k₀个解列小电网措施对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标，e为解列的第k₀个小电网中等值发电机台数，为解列的第k₀个小电网中第j₁个等值发电机所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，

为解列的第k₀个小电网中第j₁个等值发电机的有功功率，f为解列的第k₀个小电网中等值负荷个数，为解列的第k₀个小电网中第j₂个等值负荷所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，P_le.j2为解列的第k₀个小电网中第i₂个等值负荷的有功功率，为解列第k₀解列小电网的控制代价；

再筛选出综合性能指标大于设定门槛值的切发电机、切负荷、解列小电网措施，作为待组合的紧急控制措施；

第2步，若第1步筛选出的可切发电机有c台，可切负荷有d个，可解列的小电网有s个，则采用公式（14）计算切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类控制措施的枚举组合数GL；

$\mathrm{GL}=\left\{\begin{array}{cc}{2}^c{2}^d{2}^s& c+d+s\&NotEqual;0\\ 0& c+d+s=0\end{array}\right.---\left(14\right)$

若这三类控制措施的枚举组合数GL为0，则不再进行本步骤的以下处理，认为不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略；

第3步，针对第2步的每个控制措施组合，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，分别采用公式（15）和公式（16）估计其采取后待控设备集中各个设

备的有功功率和电网各个稳定断面有功功率的增量；

${\mathrm{\&Delta;P}}_n^{\&prime;}=-\underset{i_3=1}{\overset{c}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.g.i_3}{P}_{g.i_3}\right)-\underset{j_3=1}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.l.j_3}{P}_{l.j_3}\right)-\underset{h=1}{\overset{s}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\underset{i_4=1}{\overset{e_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.h.\mathrm{ge}.i_4}{P}_{h.\mathrm{ge}.i_4}\right)+\underset{j_4=1}{\overset{f_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.h.\mathrm{le}.j_4}{P}_{h.\mathrm{le}.j_4}\right)]---\left(15\right)$

${\mathrm{\&Delta;P}}_{D.k_2}^{\&prime;}=-\underset{k_1=1}{\overset{Z_{k_2}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{\underset{i_3=1}{\overset{c}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.g.i_3}{P}_{g.i_3}\right)+\underset{j_3=1}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.l.j_3}{P}_{l.j_3}\right)+\underset{h=1}{\overset{s}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\underset{i_4=1}{\overset{e_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.h.\mathrm{ge}.i_4}{P}_{h.\mathrm{ge}.i_4}\right)+\underset{j_4=1}{\overset{f_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.h.\mathrm{le}.j_4}{P}_{h.\mathrm{le}.j_4}\right)\left]\right\}---\left(16\right)$

其中，e_h为解列的第h个小电网的等值发电机台数，f_h为解列的第h个小电网的等值负荷个数，n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，

为采取某个控制措施组合后第n个待控设备的有功功率的增量，

为第i₃个可切的发电机所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为第i₃个可切的发电机的有功功率，

为第j₃个可切的负荷所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，

为第j₃个可切的负荷的有功功率，

为解列的第h个小电网中第i₄个等值发电机所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第i₄个等值发电机的有功功率，

为解列的第h个小电网中第j₄个等值负荷所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第j₄个等值负荷的有功功率，k₂=1,2,…,K₂，K₂为电网的稳定断面总数，

为采取某个控制措施组合后第k₂个稳定断面的有功功率的增量，

为第k₂个稳定断面的组成设备数，

为第i₃个可切的发电机所接入的计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度，

为第j₃个可切的负荷所接入的计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第i₄个等值发电机所接入的联络计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第j₄个等值负荷所接入的联络计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度；

针对待控设备集中所有设备和电网的所有稳定断面，分别进行以下处理：

若有任意1个待控制设备的有功功率当前值加上该设备的有功功率增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的视在功率过载限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

若有任意1个稳定断面的有功功率当前值加上该稳定断面的有功功率增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的断面视在功率稳定限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

第4步，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，将余下的每个控制措施组合作为一个计算任务，并按控制代价由小到大的顺序形成调度队列，提交给集群系统进行考虑控制措施实施后电网稳态潮流计算的并行处理；

待一个计算任务完成后，判断该控制措施组合采取后是否满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的要求，若满足，则终止控制代价大于该控制代价且没有完成的计算任务，并采用公式（10）对每个控制措施组合的综合控制效果R_vp进行评估；若不满足，则不终止控制代价大于该控制代价且没有完成的计算任务；

若所有计算任务在设定的时间内已完成，则从所有计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；否则，终止没有完成的计算任务，从已经完成的计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；

若筛选出的控制措施组合数大于0且只有1个控制措施组合，则将其作为实时控制优化策略；若筛选出的控制措施组合数大于0且有多个控制措施组合，则从中选出控制代价最小的控制措施组合，对于只有1个控制措施组合的情况，则将其作为实时控制优化策略，对于有多个控制措施组合的情况，则从中选出R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则将其中R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中不存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则认为不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略。

图1中步骤9描述的是调度中心站将搜索到的实时控制优化策略及电压越限母线集和过载设备集下发至相应的控制主站，进入步骤10）。

图1中步骤10描述的是在所有接收到调度中心站下发的实时控制优化策略的控制主站，分别将调度中心站下发的电压越限母线集和过载设备集与其实时接收到的各控制子站实测的母线电压越限和设备过载信息进行对比，若调度中心站下发的电压越限母线集中所有母线的电压仍越限和过载设备集中所有设备仍过载，则通过相应的控制执行站进行实时控制优化策略的实施，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；否则，直接返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

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.基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1）安控系统的各控制主站接受相应控制子站、控制执行站以及其它控制主站的安控实时信息，调度中心站接受各控制主站上送的安控实时信息，所述安控实时信息是指安控系统采集的电网运行实时数据和安控系统的自身信息；

2）若有控制主站已检查到电网中同1条母线电压越限持续时间超过相应的设定值或同1个设备过载的持续时间超过相应的设定值，则判定需要采取紧急控制进入步骤3）；否则，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

3）若安控系统的控制模式是离线策略控制、无实时控制优化策略控制追加，或者控制模式是离线策略控制优先、实时控制优化策略控制追加，则在步骤2）中判定需要采取紧急控制的控制主站从离线策略表中搜索相应的离线策略，进入步骤4）；否则，进入步骤5）；

4）若在步骤3）的离线策略搜索中搜索到控制措施，则由安控系统的控制执行站根据该控制措施对电网实施相应的紧急控制，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；若没有搜索到控制措施且控制模式是离线策略控制优先、实时控制优化策略控制追加，则进入步骤5）；若没有搜索到控制措施且控制模式是离线策略控制、无实时控制优化策略控制追加，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

5）在调度中心站基于远程终端单元RTU实测数据、相量测量单元PMU实测数据以及各控制主站上送的电网运行实时数据，进行电网运行状态的辨识；若电网运行状态辨识的精度满足实时控制的要求，则确定电压越限母线集和待控母线集、过载设备集和待控设备集，进入步骤6）；否则，告警，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

6）统计所有控制主站上送的各控制执行站的实时可控措施，若实时可控措施中有投切容抗器措施或直流系统功率紧急调制措施，则进入步骤7）；若实时可控措施中没有投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施、但有切发电机措施或者有切负荷措施或者有解列小电网措施，则进入步骤8）；若实时可控措施中既没有投切容抗器措施和直流系统功率紧急调制措施、也没有切发电机措施和切负荷措施以及解列小电网措施，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

7）在调度中心站采用集群计算的方式搜索基于投切容抗器措施、直流系统功率紧急调制措施两类措施的实时控制优化策略；

若能够在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，则进入步骤9）；若不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，且此时的实时可控措施中有切发电机措施或者有切负荷措施或者有解列小电网措施，则进入步骤8）；若不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略，且此时实时可控措施中既没有切发电机措施、也没有切负荷措施和解列小电网措施，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

8）在调度中心站采用集群计算的方式搜索基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略；

若能够在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，则进入步骤9）；若不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，则告警，并返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；

9）调度中心站将搜索到的实时控制优化策略及电压越限母线集和过载设备集下发至相应的控制主站，进入步骤10）；

10）在所有接收到调度中心站下发的实时控制优化策略的控制主站，分别将调度中心站下发的电压越限母线集和过载设备集与其实时接收到的各控制子站实测的母线电压越限和设备过载信息进行对比，若调度中心站下发的电压越限母线集中所有母线的电压仍越限和过载设备集中所有设备仍过载，则通过相应的控制执行站进行实时控制优化策略的实施，返回步骤1）进行安控实时信息的汇集；否则，直接返回步骤1）进行安控实时信息的汇集。

2.根据权利要求1所述的基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法，其特征在于，所述步骤5）中的进行电网运行状态的辨识，包括以下5步：

第1步，根据安控系统实时数据的测量时刻，从PMU实测数据中抽取与该测量时刻的时间偏差最小的实测数据，根据实测数据中设备有功、无功和母线电压的可行域，分别对安控系统实时数据、PMU实测数据和最新的RTU数据进行错误检查并剔除错误数据；

第2步，对于配置多套安控装置的同一厂站，以各套装置实时数据的平均值作为安控系统中该厂站的实时数据；对于RTU数据的遥测量x，若该遥测量x有相应的安控系统实时数据x₁与PMU实测数据x₂，则采用公式（1）计算该遥测量x，其中λ为加权系数；若该遥测量x只存在相应的安控系统实时数据x₁或者只存在相应的PMU实测数据x₂，则该遥测量x等于x₁或x₂；

x＝λx₁+(1-λ)x₂  （1）

第3步，依据同一厂站内的安控系统实时数据、PMU实测数据，分别以安控系统实时数据、PMU实测数据中的遥测量为准来检查并修正安控系统实时数据、PMU实测数据中的开关、刀闸遥信量；

第4步，先采用安控系统实时数据中开关、刀闸遥信量的值更新RTU数据中相应遥信量的值，再采用PMU实测数据中开关、刀闸遥信量的值更新RTU数据中其它相应的遥信量的值，最后，依据同一厂站内的RTU数据，以RTU数据中的遥测量为准来检查并修正RTU数据中的开关、刀闸遥信量；

第5步，依据经过检查和修正后的RTU数据，进行电网的拓扑分析，得到电网的计算节点和拓扑岛信息，再对计算节点进行功率平衡的检查；对于节点功率不平衡量大于设定门槛值的计算节点，采用投退本厂站设备、修改等值支路注入功率的方式来降低、消除功率不平衡量；

若安控装置所在厂站的计算节点功率不平衡量大于设定的门槛值，则认为电网运行状态辨识的精度不满足实时控制的要求；

若安控装置所在厂站的计算节点功率不平衡量不大于设定的门槛值，则进行电网的潮流计算；若潮流计算结果为潮流收敛且安控装置监视的支路量测、母线电压幅值与潮流计算结果中相应数值的偏差不大于相应的设定门槛值，则将潮流计算结果作为电网运行状态辨识的结果，并确认电网运行状态辨识的精度满足实时控制的要求；若潮流计算结果为潮流收敛且安控装置监视的支路量测、母线电压幅值与潮流计算结果中相应数值的偏差大于相应的设定门槛值，或者潮流计算结果为潮流不收敛，均认为电网运行状态辨识的精度不满足实时控制的要求。

3.根据权利要求1所述的基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法，其特征在于，步骤5）中确定电压越限母线集和待控母线集、过载设备集和待控设备集的方法为：

先基于电网运行状态辨识结果，若安控系统监测某母线的电压大于其电压上限和电压下限的平均值，则采用公式（2）计算出该母线的电压安全裕度，否则，采用公式（3）计算出该母线的电压安全裕度；

${\mathrm{\&eta;}}_{v.i_0}=\max (\frac{V_{u.i_0}-V_{i_0}}{V_{u.i_0}-\frac{V_{u.i_0}+V_{d.i_0}}{2}},-1)---\left(2\right)$

${\mathrm{\&eta;}}_{v.i_0}=\max (\frac{V_{i_0}-V_{d.i_0}}{\frac{V_{u.i_0}+V_{d.i_0}}{2}-V_{d.i_0}},-1)---\left(3\right)$

其中，i₀=1,2,…,I₀，I₀为安控系统监测的母线总数，

为第i₀个母线的电压安全裕度，

为第i₀个母线的的电压，

为第i₀个母线的电压上限，

为第i₀个母线的电压下限；

然后将

小于0的母线归入电压越限母线集，并将电压越限母线集中的母线以及

小于设定门槛值且大于等于0的母线归入待控母线集；将安控系统监测设备中以设备过载紧急控制限额为基准的负载率大于1的设备归入过载设备集，并将过载设备集中的设备以及负载率大于设定门槛值且小于等于1的设备归入待控设备集。

4.根据权利要求1所述的基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法，其特征在于，所述步骤7）中的搜索基于投切容抗器措施、直流系统功率紧急调制措施两类措施的实时控制优化策略，包括以下5步：

第1步，若存在投切容抗器措施，则首先基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，确定实时可控措施中投切的容抗器所接入的计算节点，采用公式（4）分别计算出这些计算节点的无功注入对降低待控母线集中母线电压越限程度的综合性能指标A_v；

$A_v=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[(1-{\mathrm{\&eta;}}_{v.m})S_{v.m}\right]---\left(4\right)$

其中，M为待控母线集的母线数，η_v.m为第m个待控母线的电压安全裕度，S_v.m为相应的某个计算节点的无功注入变化对第m个待控母线的电压的灵敏度；

然后，从这些计算节点中筛选出综合性能指标大于设定门槛值的计算节点，构成有效计算节点集，再从有效计算节点集中筛选出综合性能指标与有效计算节点集中综合性能指标最大值之比大于设定值λ₁的计算节点，最后将接入筛选出的计算节点的可投切容抗器措施，作为待组合的紧急控制措施；

第2步，若存在直流系统功率紧急调制措施，则首先基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，对于能够实施功率紧急调制的直流系统功率紧急调制措施，采用公式（5）计算直流系统功率紧急调制措施对降低待控设备集中设备有功功率的综合性能指标B_p；

$B_p=\left|\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n}\right]\right|---\left(5\right)$

其中，N为待控设备集的设备数，η_p.n为第n个待控设备的负载率，S_p.n为相应的某个紧急调制直流系统功率调制措施的直流系统功率变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度；

然后，先从直流系统功率紧急调制措施中筛选出综合性能指标大于设定门槛值的直流系统功率紧急调制措施，构成有效直流系统功率紧急调制措施集，再从有效直流系统功率紧急调制措施集中筛选出综合性能指标与有效直流系统功率紧急调制措施集中综合性能指标最大值之比大于设定值λ₂的直流系统功率紧急调制措施，作为待组合的紧急控制措施；

第3步，采用公式（6）计算投切容抗器与直流系统功率紧急调制措施两类控制措施的枚举组合数XD；

$\mathrm{XD}=\left\{\begin{array}{cc}\left(\underset{i=1}{\overset{a_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+X_i)\right)\&times;\left(\underset{j=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+Y_j)\right)& a_0\&times;b_0\&NotEqual;0\\ \left(\underset{i=1}{\overset{a_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+X_i)\right)& a_0\&NotEqual;0;b_0=0\\ \left(\underset{j=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Pi;}}}(1+Y_j)\right)& a_0=0;b_0\&NotEqual;0\\ 0& a_0=0;b_0=0\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中，a₀为第1步筛选出的投切容抗器的计算节点的总数，X_i为第i个计算节点的可投切容抗器的组数，b₀为第2步筛选出的紧急调制直流系统功率调制措施的总数，Y_j为根据控制精度将第j个紧急调制直流系统功率调制措施的紧急提升空间和回降空间进行均分而转换成的调制档位的数量；

若这两类控制措施的枚举组合数XD为0，则不再进行本步骤的以下处理，认为不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略；

第4步，针对第3步的每个控制措施组合，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，分别采用公式（7）、公式（8）和公式（9）估计其采取后待控母线集中各个母线的电压、待控设备集中各个设备的有功功率和电网各个稳定断面的有功功率的增量；

${\mathrm{\&Delta;V}}_m=\underset{i_5=1}{\overset{a_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{v.m.i_5}{Q}_{i_5}\right)---\left(7\right)$

${\mathrm{\&Delta;P}}_n=\underset{j_5=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.j_5}{P}_{j_5}\right)---\left(8\right)$

$\mathrm{\&Delta;}{P}_{D.k_2}=\underset{k_1=1}{\overset{Z_{k_2}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{j_5=1}{\overset{b_0}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.j_5}{P}_{j_5}\right)---\left(9\right)$

其中，m=1,2,…,M，M为待控母线集的母线数，ΔV_m为采取某个控制措施组合后第m个待控母线的电压的增量，a₀为第1步筛选出的投切容抗器的计算节点的总数，S_v.m.i为第i₅个计算节点的无功注入变化对第m个待控母线的电压的灵敏度，

为第i₅个计算节点所投切的容抗器的无功功率之和；n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，ΔP_n为采取某个控制措施组合后第n个待控设备的有功功率的增量，b₀为第2步筛选出的紧急调制直流系统功率调制措施的总数，

为第i₅个直流系统功率紧急调制措施的直流系统功率变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，P_j5为第j₅个直流系统功率紧急调制措施的直流系统的功率变化量；k₂=1,2,…,K₂，K₂为电网的稳定断面总数，

为采取某个控制措施组合后第k₂个稳定断面的有功功率的增量，为第k₂个稳定断面的组成设备数，

为第j₅个直流系统功率紧急调制措施的直流系统功率变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度；

针对待控母线集中所有母线、待控设备集中所有设备和电网的所有稳定断面，分别进行以下处理：

若有任意1个母线的电压当前值加上该母线电压的增量后的值大于其电压上限的设定倍数或小于其电压下限的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

若有任意1个设备的有功功率当前值加上该设备有功功率的增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的视在功率过载限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

若有任意1个稳定断面的有功功率当前值加上该稳定断面有功功率的增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的断面视在功率稳定限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

第5步，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，将余下的每个控制措施组合作为一个计算任务，形成调度队列，提交给集群系统进行考虑控制措施实施后电网稳态潮流计算的并行处理；

待一个计算任务完成后，采用公式（10）对每个控制措施组合的综合控制效果R_vp进行评估；

$R_{\mathrm{vp}}=[\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{pv}}({\mathrm{\&eta;}}_{v.m}^{\&prime;}-{\mathrm{\&eta;}}_{v.m})+\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-{\mathrm{\&eta;}}_{p.n}^{\&prime;})]/(M+N)---\left(10\right)$

其中，m=1,2,…,M，M为待控母线集的母线数，n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，

和

分别为采取控制后第m个待控母线的电压安全裕度和第n个待控设备的负载率，k_pv为设定的母线电压越限安全裕度与设备过载安全裕度之间的换算系数；

若所有计算任务在设定的时间内已完成，则从所有计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；否则，终止没有完成的计算任务，从已经完成的计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；

若筛选出的控制措施组合数大于0且设定的实时控制优化策略选择原则是直流功率调制总量最小，则先从筛选出的控制措施组合中选出直流功率调制总量最小的控制措施组合，再在选出的直流功率调制总量最小的控制措施组合中选出容抗器投切总数最小的控制措施组合，对于只有1个控制措施组合的情况，则将其作为实时控制优化策略，对于有多个控制措施组合的情况，则从中选出R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；

若筛选出的控制措施组合数大于0且设定的实时控制优化策略选择原则是容抗器投切总数最小，则先从筛选出的控制措施组合中选出容抗器投切总数最小的控制措施组合，再在选出的容抗器投切总数最小的控制措施组合中选出直流功率调制总量最小的控制措施组合，对于只有1个控制措施组合的情况，则将其作为实时控制优化策略，对于有多个控制措施组合的情况，则从中选出R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；

若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则将其中R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；

若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中不存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则认为不能在设定时间内搜索到基于投切容抗器措施、紧急调制直流系统功率调制措施两类措施的实时控制优化策略。

5.根据权利要求1所述的基于多源数据的电网电压越限和设备过载紧急控制方法，其特征在于，所述步骤8）中搜索基于切发电机措施、切负荷措施、解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略，包括以下4步：

第1步，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，确定实时可控措施中切发电机措施、切负荷措施所接入的计算节点，若存在切发电机措施，则采用公式（11）计算各个可切的发电机对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标；若存在切负荷措施，则采用公式（12）计算各个可切的负荷对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标；若存在解列小电网措施，则根据其接入主网各个联络计算节点的注入有功功率的正负分别将其在每个联络节点等值为一台等值发电机或一个等值负荷，采用公式（13）计算各个解列小电网措施对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标；

$G_{p.i_1}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.g.i_1}{P}_{g.i_1}\right]}{C_{g.i_1}}---\left(11\right)$

$L_{p.j_1}=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.l.j_1}{P}_{l.j_1}\right]}{C_{l.j_1}}---\left(12\right)$

$T_{p.k_0}=\frac{\underset{i_2=1}{\overset{e}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.\mathrm{ge}.i_2}{P}_{\mathrm{ge}.i_2}\right]+\underset{j_2=1}{\overset{f}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-1)S_{p.n.\mathrm{le}.j_2}{P}_{\mathrm{le}.j_2}\right]}{C_{T.k_0}}---\left(13\right)$

其中，i₁=1,2,…,I₁，I₁为可切的发电机总数，

为第i₁个可切的发电机对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标，N为待控设备集中设备总数，η_p.n为第n个待控设备的过载裕度，

为第i₁个可切的发电机所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为第i₁个可切的发电机的有功功率，

为切除第i₁个可切的发电机的控制代价，j₁=1,2,…,J₁，J₁为可切的负荷总数，

为第j₁个可切的负荷对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标，

为第j₁个可切的负荷所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，

为第j₁个可切的负荷的有功功率，

为切除第j₁个可切的负荷的控制代价，k₀=1,2,…,K₀，K₀为可解列的小电网总数，

为第k₀个解列小电网措施对降低待控设备集中设备过载程度的综合性能指标，e为解列的第k₀个小电网中等值发电机台数，

为解列的第k₀个小电网中第j₁个等值发电机所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，

为解列的第k₀个小电网中第j₁个等值发电机的有功功率，f为解列的第k₀个小电网中等值负荷个数，为解列的第k₀个小电网中第j₂个等值负荷所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，P_le.j2为解列的第k₀个小电网中第i₂个等值负荷的有功功率，

为解列第k₀解列小电网的控制代价；

再筛选出综合性能指标大于设定门槛值的切发电机、切负荷、解列小电网措施，作为待组合的紧急控制措施；

第2步，若第1步筛选出的可切发电机有c台，可切负荷有d个，可解列的小电网有s个，则采用公式（14）计算切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类控制措施的枚举组合数GL；

$\mathrm{GL}=\left\{\begin{array}{cc}{2}^c{2}^d{2}^s& c+d+s\&NotEqual;0\\ 0& c+d+s=0\end{array}\right.---\left(14\right)$

若这三类控制措施的枚举组合数GL为0，则不再进行本步骤的以下处理，认为不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略；

第3步，针对第2步的每个控制措施组合，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，分别采用公式（15）和公式（16）估计其采取后待控设备集中各个设备的有功功率和电网各个稳定断面有功功率的增量；

${\mathrm{\&Delta;P}}_n^{\&prime;}=-\underset{i_3=1}{\overset{c}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.g.i_3}{P}_{g.i_3}\right)-\underset{j_3=1}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.l.j_3}{P}_{l.j_3}\right)-\underset{h=1}{\overset{s}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\underset{i_4=1}{\overset{e_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.h.\mathrm{ge}.i_4}{P}_{h.\mathrm{ge}.i_4}\right)+\underset{j_4=1}{\overset{f_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.n.h.\mathrm{le}.j_4}{P}_{h.\mathrm{le}.j_4}\right)]---\left(15\right)$

${\mathrm{\&Delta;P}}_{D.k_2}^{\&prime;}=-\underset{k_1=1}{\overset{Z_{k_2}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{\underset{i_3=1}{\overset{c}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.g.i_3}{P}_{g.i_3}\right)+\underset{j_3=1}{\overset{d}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.l.j_3}{P}_{l.j_3}\right)+\underset{h=1}{\overset{s}{\mathrm{\&Sigma;}}}[\underset{i_4=1}{\overset{e_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.h.\mathrm{ge}.i_4}{P}_{h.\mathrm{ge}.i_4}\right)+\underset{j_4=1}{\overset{f_h}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(S_{p.k_1.h.\mathrm{le}.j_4}{P}_{h.\mathrm{le}.j_4}\right)\left]\right\}---\left(16\right)$

其中，e_h为解列的第h个小电网的等值发电机台数，f_h为解列的第h个小电网的等值负荷个数，n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，

为采取某个控制措施组合后第n个待控设备的有功功率的增量，

为第i₃个可切的发电机所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，为第i₃个可切的发电机的有功功率，

为第j₃个可切的负荷所接入的计算节点的有功注入变化对第n个待控设备有功功率的灵敏度，

为第j₃个可切的负荷的有功功率，

为解列的第h个小电网中第i₄个等值发电机所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第i₄个等值发电机的有功功率，

为解列的第h个小电网中第j₄个等值负荷所接入的联络计算节点的有功注入变化对第n个待控设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第j₄个等值负荷的有功功率，k₂=1,2,…,K₂，K₂为电网的稳定断面总数，

为采取某个控制措施组合后第k₂个稳定断面的有功功率的增量，

为第k₂个稳定断面的组成设备数，为第i₃个可切的发电机所接入的计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度，

为第j₃个可切的负荷所接入的计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第i₄个等值发电机所接入的联络计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度，

为解列的第h个小电网中第j₄个等值负荷所接入的联络计算节点的有功注入变化对第k₂个稳定断面中第k₁个设备的有功功率的灵敏度；

针对待控设备集中所有设备和电网的所有稳定断面，分别进行以下处理：

若有任意1个待控制设备的有功功率当前值加上该设备的有功功率增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的视在功率过载限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

若有任意1个稳定断面的有功功率当前值加上该稳定断面的有功功率增量后的值大于按其当前功率因数不变和母线电压不变计算出的断面视在功率稳定限值中有功功率的设定倍数，则剔除该控制措施组合；

第4步，基于步骤5）的电网运行状态辨识结果，将余下的每个控制措施组合作为一个计算任务，并按控制代价由小到大的顺序形成调度队列，提交给集群系统进行考虑控制措施实施后电网稳态潮流计算的并行处理；

待一个计算任务完成后，判断该控制措施组合采取后是否满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的要求，若满足，则终止控制代价大于该控制代价且没有完成的计算任务，并采用公式（10）对每个控制措施组合的综合控制效果R_vp进行评估；若不满足，则不终止控制代价大于该控制代价且没有完成的计算任务；

$R_{\mathrm{vp}}=[\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{pv}}({\mathrm{\&eta;}}_{v.m}^{\&prime;}-{\mathrm{\&eta;}}_{v.m})+\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}({\mathrm{\&eta;}}_{p.n}-{\mathrm{\&eta;}}_{p.n}^{\&prime;})]/(M+N)---\left(10\right)$

其中，m=1,2,…,M，M为待控母线集的母线数，n=1,2,…,N，N为待控设备集的设备数，

和分别为采取控制后第m个待控母线的电压安全裕度和第n个待控设备的负载率，k_pv为设定的母线电压越限安全裕度与设备过载安全裕度之间的换算系数；

若所有计算任务在设定的时间内已完成，则从所有计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；否则，终止没有完成的计算任务，从已经完成的计算任务中筛选出满足电网中所有母线电压不越限和所有设备不过载的控制措施组合；

若筛选出的控制措施组合数大于0且只有1个控制措施组合，则将其作为实时控制优化策略；

若筛选出的控制措施组合数大于0且有多个控制措施组合，则从中选出控制代价最小的控制措施组合，对于只有1个控制措施组合的情况，则将其作为实时控制优化策略，对于有多个控制措施组合的情况，则从中选出R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；

若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则将其中R_vp最大的控制措施组合作为实时控制优化策略；

若筛选出的控制措施组合数为0且在已经完成的计算任务中不存在R_vp大于设定值的控制措施组合，则认为不能在设定时间内搜索到基于切发电机措施、切负荷措施和解列小电网措施三类措施的实时控制优化策略。

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