CN103683280A - 一种大电网安全稳定追加紧急控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，大规模电力系统故障过程中，该方法采用区域投影能量函数方法实现安全稳定控制决策中追加紧急控制，使区域电网在电力系统发生故障情况下实现追加控制成为可能，提高了电力系统分析效率和电力系统的安全性。本方法采用将多维发电机角度系统投影到旋转的一维坐标轴系统上，提取出表征系统发电机运动的投影动能曲线，并计算能够表征电力系统的不稳定程度的最小投影动能，能够为电力系统紧急控制提供重要依据。本方法避免了以往混合算法的伪故障持续轨迹积分过程，并能够定量的给出各采样状态暂态稳定性的稳定水平和安全裕度；满足了对电力系统信息实时性的需求。

Description

一种大电网安全稳定追加紧急控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统大电网安全稳定控制中的暂态稳定性分析、故障状态下的稳定控制决策领域，特别涉及一种大电网安全稳定追加紧急控制方法。

背景技术

当电力系统的输电线路发生三相短路故障等大的扰动后，需要采取相应的紧急控制保证各个发电机组之间的功角同步运行，即保证电力系统的功角暂态稳定性。作为能够有效提高电力系统功角暂态稳定性的一种紧急控制措施，切机控制成为一个热门的研究方向并获得广泛的应用。切机控制策略可以通过各种在线暂态稳定分析方法进行计算，包括时域仿真方法和暂态能量函数方法等。其中，时域仿真方法能够考虑电力系统中各种复杂元件的数学模型，模拟复杂的电力系统故障，因此该方法一直是离线计算的最可靠和有效的方法之一。但是，传统的时域仿真方法在线应用时受到计算时间复杂度的限制，且只能提供定性分析无法进行定量计算。暂态能量函数方法作为电力系统暂态稳定评估与紧急控制的方法能够定量度量电力系统的稳定裕度和不稳定程度，适合于对电力系统关键参数的灵敏度分析、紧急控制措施的制定以及电力系统极限参数的快速计算。文献[1]提出利用故障中和故障后发电机的电磁功率修改预设的临界能量，实现在线确定暂态能量并进行稳定控制。文献[2]、[3]分别利用不稳定平衡点（UEP）法和势能界面（PEBS）方法确定临界能量，通过计算出的暂态能量裕度灵敏度指导切机操作。文献[4]则基于稳定措施引起的UEP位移在稳定域边界外法向量方向上的线性投影来表征控制灵敏度并制定相应的切机控制策略。但是，传统的暂态能量函数方法在处理复杂模型的能力方面局限在发电机经典二阶模型、恒阻抗负荷模型等相对简单的元件模型，对实际电力系统的分析计算可能存在误差。

目前，电力系统在线安全稳定性分析与控制通常采用“离线决策在线控制”的方法。这类方法基于预先设定好的运行方式和故障类型，通过时域仿真方法或暂态能量函数等方法生成对应的暂态稳定控制策略。传统制定策略的方法在线实际应用时往往会遇到“方式失配”和“故障失配”问题。其中，方式失配通常指离线制定的安控措施量不够的问题，如未考虑到的恶化电力系统稳定性的方式或当前方式下可供切除的机组少于策略表中拟切除值。故障失配是指控制系统紧急动作时出现的问题，如安全稳定控制装置下达命令过程中因安控系统的原因导致部分执行切除命令的机组发生拒动的现象。如果仍然采用离线制定的策略表进行紧急控制处理上述问题，可能会导致电力系统失去暂态稳定性。

因此，制定紧急控制策略的方法在线运用时需要对偶然事故进行高可靠性的分析及快速计算，并具备对“方式失配”和“故障失配”的快速处理能力。而具备处理这两种失配方式的追加紧急控制方案尚未见报道。

参考文献

[1]Y.Ohura，et al.Development of a Generator Tripping System for Transient StabilityAugmentation Based on the Energy Function Method.IEEE Trans.on Power Delivery，1986，PWRD-1(3)：68-77.

[2]V.Vittal，E-Z.Zhou，A.A.Fouad.Derivation of stability limits using analyticalsensitivity of the transient energy margin，IEEE Trans.on Power System，1989，4(4)：1365-972.

[3]H.C.Chang，H.C.Chen.Fast determination of generation-shedding intransient-emergency state.IEEE Trans.on Energy Conversion，1993，8(2)：178-183.

[4]吴艳桃，吴政球，匡文凯,等.基于单机等面积的暂态稳定切机切负荷策略及算法[J].电网技术，2007，31(16)：88-92.

发明内容

本发明提供了一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，本发明使区域电网在电力系统发生故障情况下实现追加控制成为可能，提高了电力系统的暂态稳定性，详见下文描述：

一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，所述方法包括以下步骤：

（1）提取数据采集与监视控制系统SCADA\EMS所监测区域内的电力系统实际运行状态数据信息，并确定电力系统的运行点；

（2）基于电力系统安全稳定控制中的离线控制策略表生成严重故障集F={f_k|k=1,2...n}，f_k为严重故障；

（3）提取严重故障f_k并基于无离线控制策略条件进行时域仿真，计算第一最小投影动能PKE_min，依据时域仿真结果判定电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果电力系统保持稳定，执行步骤（8），否则，执行步骤（4）；

（4）确定严重故障f_k是否有离线紧急控制策略，如果没有，将第一最小投影动能PKE_min记为PKE_min,0，控制措施记为P₀，并执行步骤（6）；否则，执行步骤（5）；

（5）基于离线紧急控制策略进行时域仿真，计算第二最小投影动能PKE_min’，并依据时域仿真结果判断电力系统的功角稳定性，如果电力系统保持稳定则执行步骤（7）；否则，将第二最小投影动能PKE_min记为PKE_min,0，相应控制措施记为P_0’，执行步骤（6）；

（6）基于电网区域投影归一化能量函数的追加控制量计算方法生成在方式失配条件下严重故障f_k的追加紧急控制策略，执行步骤（7）；

（7）基于电网区域投影归一化能量函数的追加控制量计算方法生成在故障失配条件下严重故障f_k的追加紧急控制策略，执行步骤（8）；

（8）判断电力系统是否完成严重故障集F的故障扫描，如果完成，则将生成的所有追加紧急控制策略保留到在线预决策控制策略表中，流程结束；否则，令k=k+1，并返回步骤（3）。

所述步骤（6）和步骤（7）的操作过程具体为：

1）读取严重故障f_k初始的稳定策略P₀及最小投影动能PKE_min,0，并设定相应的追加紧急控制时间t_shed；

2）按照控制子站的最小切机方案P_min进行时域仿真，并计算相应的最小投影动能PKE_min；依据仿真结果判断电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机方案P_min保留为追加切机量，执行步骤7）；否则，执行步骤3）；

3）将最小切机方案P_min记为稳定措施P₁，该情况下的最小投影动能记为PKE_min,1；

4）基于投影归一化能量函数及其最小投影动能的追加控制量计算方法计算追加t_shed时刻最小切机量Pc，判断是否满足条件，最大切机方案P_max>Pc，如果满足，执行步骤5），否则，执行步骤7）；

5）将最小切机量Pc记为稳定措施P₂，并基于该措施进行时域仿真，依据仿真结果判断系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机量Pc保留为追加切机量，并执行步骤7）；否则，执行步骤6）；

6）从失稳机群中最领先的发电机群中选择能执行切机操作的发电机，并作为切机发电机G，按照控制子站的最小切机方案P_min进行时域仿真，依据仿真结果判断系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机方案P_min保留为追加切机量，并执行步骤7）；否则，执行步骤4）；

7）基于保证系统时域仿真稳定条件的追加切机量形成严重故障f_k的追加紧急控制策略。

所述最小切机量Pc具体为：

$P_c=\mathrm{\Δ}{P}_i+\frac{\mathrm{\Δ}{P}_j-\mathrm{\Δ}{P}_i}{{\mathrm{PKE}}_{\min ,i}-{\mathrm{PKE}}_{\min ,j}}\×{\mathrm{PKE}}_{\min ,i}$

其中，PKE_min,i和PKE_min,j分别为最小投影动能，ΔP_i和ΔP_j分别为对应的稳措切机量，ΔP_i代表追加切除发电机有功功率。本发明提供的技术方案的有益效果是：本方法避免了以往混合算法的伪故障持续轨迹积分过程，并能够定量的给出各采样状态暂态稳定性的稳定水平和安全裕度；满足了对电力系统信息实时性的需求，提高了分析效率和电力系统的安全性，有益效果如下：

1、采用将多维发电机角度系统投影到旋转的一维坐标轴系统上，提取出表征系统发电机运动的投影动能曲线，并计算能够表征电力系统的不稳定程度的最小投影动能，能够为电力系统紧急控制提供重要依据。

2、在计算过程中不需要鉴别临界机群，从而降低了稳定性识别发生误判的可能性，并保证紧急控制策略计算过程中不受电力系统的复杂暂态失稳模式的影响。

3、采用基于区域投影能量函数的紧急控制策略计算方法，仅需要采集和分析所关注区域内的发电机轨迹数据，能够减少对发电机观测点数量和数据传输量的要求，并提高电力系统安全稳定控制决策的效率，满足电力系统在线安全控制对策略生成实时性的需求。

4、能够解决“离线决策”方案处理实际电网发生事故情况时遇到的“方式失配”和“故障失配”问题，从而实现在线生成电网发生故障时的追加紧急控制策略。

附图说明

图1为本发明提供的最小切机量P_c的计算原理示意图；

图2为本发明提供的基于电网区域投影PEF的电网安全稳定追加控制方法流程图；

图3为本发明提供的针对实际电网的追加紧急控制策略生成方案流程；

图4为0.1秒切除故障后，31、34、38号发电机相对于39号发电机的功角摇摆曲线；

图5为IEEE-39节点算例系统接线图；

图6为IEEE-39节点算例系统0.1秒切除故障后，相应的投影动能PKE曲线；

图7为IEEE-39节点算例系统0.1秒切除故障，0.2秒切除38号发电机50MW相应的投影动能PKE曲线；

图8为IEEE-39节点算例系统0.1秒切除故障，0.2秒切除38号发电机50MW，0.3秒追加切除38号发电机50MW，相应的投影动能PKE曲线；

图9为IEEE-39节点算例系统0.1秒切除故障，0.3秒追加切除38号发电机150MW，相应的投影动能PKE曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了使区域电网在电力系统发生故障情况下实现追加控制成为可能，提高了电力系统的暂态稳定性，本发明实施例提供了一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，参见图2和图3，在大规模电力系统故障过程中，该方法采用区域投影能量函数方法实现安全稳定控制决策中追加紧急控制，使区域电网在电力系统发生故障情况下实现追加控制成为可能，提高了电力系统分析效率和电力系统的安全性，详见下文描述：投影归一化能量函数如下：

电网区域投影归一化能量函数PEF由描述电力系统功角稳定性的投影动能PKE以及投影势能PPE组成，由下式定义：

PEF=PKE+PPE       (1)

其中，PKE和PPE由下式计算

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{PKE}=\frac{1}{2}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\θ}}^2\\ \mathrm{PPE}=\underset{R\left(t_{\mathrm{cl}}\right)}{\overset{R\left(t\right)}{\∫}}-(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\θ}}_i{\mathrm{\α}}_i}{R}+\frac{{\mathrm{\ω}}_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\θ}}}^2}{R})\mathrm{dR}\end{array}\right.---\left(2\right)$

上式中，R为系统角半径，其代表电力系统待观测区域中n台发电机功角摆开程度的大小，如下式计算：

$R=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_i^2}---\left(3\right)$

其中，ω_θ为投影角速度，其代表系统角半径对时间t的导数；θ_i表示第i台发电机转子相对于系统惯性中心(COI)的角度；R(t)表示t时间的系统角半径；R(t_cl)表示故障清除时间t_cl的系统角半径；a_i表示第i台发电机转子相对于系统惯性中心(COI)的角加速度；

表示切向角速度。

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\θ}}}=\sqrt{{{\widetilde{\mathrm{\ω}}}_i}^2-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\θ}}^2}\\ \left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\θ}}=\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dt}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\θ}}_i{\widetilde{\mathrm{\ω}}}_i}{R}\\ {\mathrm{\α}}_s=\frac{{\mathrm{d\ω}}_{\mathrm{\θ}}}{\mathrm{dt}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\θ}}_i{\mathrm{\α}}_i}{R}+\frac{{\mathrm{\ω}}_{\stackrel{\‾}{\mathrm{\θ}}}^2}{R}\end{array}\right.\end{array}---\left(4\right)$

其中，α_s为投影角加速度，其代表投影角速度对时间t的导数。式中，表示第i台发电机转子相对于系统惯性中心(COI)的角速度，

和a_i由电力系统中描述n台发电机相对于COI的相对运动方程描述：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d{\widetilde{\mathrm{\ω}}}_i}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{M_i}(P_{\mathrm{mi}}-P_{\mathrm{ei}})-\frac{1}{M_T}{P}_{\mathrm{COI}}={\mathrm{\α}}_i\\ \frac{d{\mathrm{\θ}}_i}{\mathrm{dt}}={\widetilde{\mathrm{\ω}}}_i\end{array}\right.,i=\mathrm{1,2},...,n---\left(5\right)$

式中，M_i、P_ei和P_mi分别表示发电机转子惯性常数、电磁功率和机械功率；M_T表示全部发电机转子惯性常数之和，即

θ_i和

由下面公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_i={\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{COI}}\\ {\widetilde{\mathrm{\ω}}}_i={\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{COI}}\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中，δ_i和ω_i为第i台发电机的功角和角速度，通过时域仿真获得。

δ_COI、ω_COI和P_COI分别表示COI的角度、角速度和加速功率，由如下方程式得到：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{COI}}=\frac{1}{M_T}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i{\mathrm{\δ}}_i\\ {\mathrm{\ω}}_{\mathrm{COI}}=\frac{1}{M_T}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i{\mathrm{\ω}}_i\\ P_{\mathrm{COI}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{mi}}-P_{\mathrm{ei}})\end{array}\right.---\left(7\right)$

基于投影归一化能量函数的安全稳定追加控制量计算方法是指基于投影归一化能力函数的控制效果求取相关发电机组临界切机量。其包含追加紧急控制措施的控制效果和计算方法两方面内容。

电力系统安全稳定追加紧急控制措施P_i的控制效果是指当系统初始状态一定时，可以确定唯一最小投影动能值PKE_min,i，其数学模型如下：

PKE_min,i=P_i(t_shed,ΔP_i)            (8)

式中，t_shed代表安全稳定控制装置追加动作的时间；ΔP_i代表追加切除发电机有功功率；PKE_min,i定义为在启动电力系统安全稳定追加紧急控制措施P_i条件下的最小投影动能PKE_min；最小投影动能PKE_min定义为电力系统故障后系统投影能量函数PEF中投影动能PKE曲线的第一个局部极小值。

保证电力系统稳定的安全稳定措施的控制目标如下式所示：

PKE_min,i=0         (9)

即，通过紧急控制策略i的紧急控制保证系统投影能量函数PEF的最小投影动能PKE_min,i为零，如果PKE_min,i不为零，则系统仍将发生暂态失稳问题。

参见图1，追加紧急控制策略的临界切机量P_c可以通过基于两次电力系统暂态不稳定时域仿真结果求取的最小投影动能PKE_min,i、PKE_min,j和对应稳措切机量ΔP_i和ΔP_j的关系获得，即通过线性插值计算求取，其公式如下：

$P_c=\mathrm{\Δ}{P}_i+\frac{\mathrm{\Δ}{P}_j-\mathrm{\Δ}{P}_i}{{\mathrm{PKE}}_{\min ,i}-{\mathrm{PKE}}_{\min ,j}}\×{\mathrm{PKE}}_{\min ,i}---\left(10\right)$

下面结合图2详细说明该方法的操作过程，详见下文描述：

101：提取数据采集与监视控制系统（SCADA\EMS）所监测区域内的电力系统实际运行状态数据信息，并确定电力系统的运行点；

102：基于电力系统安全稳定控制中的离线控制策略表生成严重故障集F={f_k|k=1,2...n}，并令k=1；

其中，离线控制策略表由电力系统离线控制系统预先生成，严重故障是指在该故障条件下进行离线仿真，电力系统暂态失稳或者已经到了电力系统稳定边界的故障。

103：提取严重故障集F中的严重故障f_k并基于无离线控制策略条件进行时域仿真，计算第一最小投影动能PKE_min，依据时域仿真结果判定电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果电力系统保持稳定，执行步骤108，否则，执行步骤104；

参见图4，随时间变化，图中发电机38号发电机组的功角明显超过了其他发电机功角的增长速度，且超出了预设的暂态稳定功角最大值(工程上为πrad)，此时可以判断系统失去暂态稳定。

104：确定严重故障f_k是否有离线紧急控制策略，如果没有，将第一最小投影动能PKE_min记为PKE_min,0，控制措施(无稳措)记为P₀，并执行步骤106；否则，执行步骤105；

105：基于离线紧急控制策略进行时域仿真，计算第二最小投影动能PKE_min，并依据时域仿真结果判断电力系统的功角稳定性，如果电力系统保持稳定则执行步骤107；否则，将第二最小投影动能PKE_min，记为PKE_min,0相应控制措施记为P_0’，执行步骤106；

106：基于电网区域投影归一化能量函数的追加控制量计算方法生成在“方式失配”条件下严重故障f_k的追加紧急控制策略，执行步骤107；

107：基于电网区域投影归一化能量函数的追加控制量计算方法生成在“故障失配”条件下严重故障f_k的追加紧急控制策略，执行108；

108：判断电力系统是否完成严重故障集F的故障扫描，如果完成，则将生成的所有追加紧急控制策略保留到在线预决策控制策略表中；否则，令k=k+1，并返回步骤103。

其中，参见图3，步骤106和步骤107的操作过程具体为：

1）读取严重故障f_k初始的稳定策略P₀及最小投影动能PKE_min,0，并设定相应的追加紧急控制时间t_shed；

2）按照控制子站的最小切机方案P_min进行时域仿真，并计算相应的最小投影动能PKE_min。依据仿真结果判断电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机方案保留为追加切机量，执行步骤7）；否则，执行步骤3）；

3）将最小切机方案P_min记为稳定措施P₁，该情况下的最小投影动能记为PKE_min,1。

4）基于投影归一化能量函数及其最小投影动能的追加控制量计算方法计算追加t_shed时刻最小切机量Pc，判断是否满足条件，即最大切机方案P_max>Pc，如果满足，执行步骤5），否则，执行步骤7）；

其中，步骤2）和步骤4）中所述的最小切机方案P_min、最大切机方案P_max均由实际应用中的需要进行设定，是预设值。

5）将最小切机量Pc记为稳定措施P₂，并基于该措施进行时域仿真，依据仿真结果判断电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机量Pc保留为追加切机量，并执行步骤7）；否则，执行步骤6）；

其中，当仿真结果显示电力系统不稳定时，则电力系统存在失稳机群。

6）从失稳机群中最领先的发电机群中选择能执行切机操作的发电机，并作为切机发电机G，按照控制子站的最小切机方案P_min进行时域仿真，依据仿真结果判断电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机方案P_min保留为追加切机量，并执行步骤7）；否则，执行步骤4）；

其中，失稳机群中最领先的发电机群是指电力系统发生暂态失稳时，失去暂态稳定的发电机群中，由功角明显领先于其他失稳发电机的发电机组成的失稳发电机群。

7）基于保证电力系统时域仿真稳定条件的追加切机量形成严重故障f_k的追加紧急控制策略。

下面结合实例来介绍本发明的实施方法和实际效果。本实例基于IEEE-39节点算例系统进行时域仿真和稳定性分析，如图5所示，图中，编号1-29代表负荷节点，编号30-39代表发电机节点，仿真步长为0.01秒。本实例以一个严重故障f_k为例分别设计了“方式失配”和“故障失配”两种不同的场景，利用本发明所提方法生成相应的追加紧急控制策略。其中，f_k故障形式为：母线28-母线29线路首端发生三相短路故障，发生故障时间为第0秒，故障持续时间为0.1秒。假定对应的离线控制策略为：在0.2秒时启动安全稳定控制装置来切除38号母线所连发电机组的有功功率50MW。38号发电机最大切机量为P_max=800MW，设定追加切机时刻为0.3秒。下面详细本发明所提追加控制策略的实现过程。

第一步：提取数据采集与监视控制系统SCADA\EMS所监测区域的电力系统实际运行状态数据信息并确定系统当前的运行点。

第二步：基于电力系统安全稳定控制中的离线控制策略表生成严重故障集F={f_k|k=1,2...n}，提取严重故障集F中的严重故障f_k。

第三步：基于严重故障f_k无离线控制策略的条件下进行时域仿真。其中，f_k故障形式为：母线28-母线29线路首端发生三相短路故障，发生故障时间为第0秒，故障持续时间为0.1秒。利用公式(1)～(7)求取相应的投影动能PKE曲线，如图6所示，并利用局部极小值法求取最小投影动能PKE_min=2.554（即图中所示的PKE曲线的局部极小值），由时域仿真结果判断电力系统发生功角暂态失稳现象。

第四步：确定严重故障f_k是否有离线紧急控制策略，通过查找获得本严重故障含有相应的故障紧急控制策略为：在0.2秒时启动安全稳定控制装置来切除38号母线所连发电机组的有功功率50MW，转入下一步。

第五步：基于离线紧急控制策略进行时域仿真，并依据时域仿真结果判断电力系统的功角稳定性，失去稳定性时执行第六步；

第六步：基于电网区域投影归一化能量函数及其最小投影动能的追加控制策略生成严重故障f_k在“方式失配”条件下的追加紧急控制策略，其过程如下：

①记其无稳措严重故障的控制措施为P₀=0，对应最小投影动能记为PKE_min,0=2.554，通过第四步已知电力系统含有紧急控制策略，因此直接转入获取离线紧急控制仿真数据步骤。

②基于离线控制策略的时域仿真数据，求取对应的投影动能PKE曲线，如图7所示，利用局部极小值算法计算最小投影动能PKE_min=2.0712（即图中所示的PKE曲线的局部极小值），此时等价的t_shed追加切机量为0MW，此时，电力系统不稳定，记其控制措施为P₀，对应最小投影动能记为PKE_min,0

③按照控制子站的最小切机方案P_min(假定P_min=100MW)作为追加切机方案进行时域仿真，对应的投影动能PKE曲线如图8所示，计算出相应的最小投影动能PKE_min=1.10445（即图中所示的PKE曲线的局部极小值）。依据紧急控制目标可以判断电力系统依然不稳定，将稳定措施记为P₁，该情况下的最小投影动能记为PKE_min,1。

④按照公式(10)插值计算追加0.3秒时最小切机量，其中，P₀=0MW，PKE_min,0=2.0712，P₁=100MW，PKE_min,1=1.10445。经插值计算，可以求得Pc=214.24MW，显然P_max>Pc，将最小切机量Pc记为稳定措施P₂，

⑤基于该措施进行时域仿真，判断此时电力系统保持稳定，因此，将此方案保留为严重故障f_k在“方式失配”条件下的追加紧急控制策略，即在0.3秒时，补切38号发电机214.24MW有功功率。

第七步：基于电网区域投影归一化能量函数及其最小投影动能的追加控制策略生成严重故障f_k在“故障失配”条件下的追加紧急控制策略，其过程如下：

①记其无稳措严重故障的控制措施为P₀=0，对应最小投影动能记为PKE_min,0=2.554，设定追加紧急控制时间为0.3秒。

②按照控制子站的最小切机方案P_min(假定P_min=150MW)作为追加切机方案进行时域仿真，对应的投影动能PKE曲线如图9所示，计算出相应的最小投影动能PKE_min=1.4210（即图中所示的PKE曲线的局部极小值）。依据紧急控制目标可以判断电力系统依然不稳定，将稳定措施记为P₁，该情况下的最小投影动能记为PKE_min,1。

③按照公式(10)插值计算追加t_shed=0.3秒时最小切机量，其中，P₀=0，PKE_min,0=2.554，P₁=150，PKE_min,1=1.4210。经插值计算，可以求得Pc=338.13MW，显然P_max>Pc，将最小切机量Pc记为稳定措施P₂。

④基于该措施进行时域仿真，判断此时电力系统保持稳定，因此，将此方案保留为严重故障f_k在“故障失配”条件下的追加紧急控制策略，即在t_shed=0.3秒时，补切38号发电机338.13MW有功功率。

第八部：严重故障f_k追加控制措施生成完毕，返回第三步，继续扫描其它严重故障。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）提取数据采集与监视控制系统SCADA\EMS所监测区域内的电力系统实际运行状态数据信息，并确定电力系统的运行点；

（2）基于电力系统安全稳定控制中的离线控制策略表生成严重故障集F={f_k|k=1,2...n}，f_k为严重故障；

（3）提取严重故障f_k并基于无离线控制策略条件进行时域仿真，计算第一最小投影动能PKE_min，依据时域仿真结果判定电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果电力系统保持稳定，执行步骤（8），否则，执行步骤（4）；

（4）确定严重故障f_k是否有离线紧急控制策略，如果没有，将第一最小投影动能PKE_min记为PKE_min,0，控制措施记为P₀，并执行步骤（6）；否则，执行步骤（5）；

（5）基于离线紧急控制策略进行时域仿真，计算第二最小投影动能PKE_min’，并依据时域仿真结果判断电力系统的功角稳定性，如果电力系统保持稳定则执行步骤（7）；否则，将第二最小投影动能PKE_min记为PKE_min,0，相应控制措施记为P_0’，执行步骤（6）；

（6）基于电网区域投影归一化能量函数的追加控制量计算方法生成在方式失配条件下严重故障f_k的追加紧急控制策略，执行步骤（7）；

（7）基于电网区域投影归一化能量函数的追加控制量计算方法生成在故障失配条件下严重故障f_k的追加紧急控制策略，执行步骤（8）；

（8）判断电力系统是否完成严重故障集F的故障扫描，如果完成，则将生成的所有追加紧急控制策略保留到在线预决策控制策略表中，流程结束；否则，令k=k+1，并返回步骤（3）。

2.根据权利要求1所述的一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，其特征在于，所述步骤（6）和步骤（7）的操作过程具体为：

1）读取严重故障f_k初始的稳定策略P₀及最小投影动能PKE_min,0，并设定相应的追加紧急控制时间t_shed；

2）按照控制子站的最小切机方案P_min进行时域仿真，并计算相应的最小投影动能PKE_min；依据仿真结果判断电力系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机方案P_min保留为追加切机量，执行步骤7）；否则，执行步骤3）；

3）将最小切机方案P_min记为稳定措施P₁，该情况下的最小投影动能记为PKE_min,1；

4）基于投影归一化能量函数及其最小投影动能的追加控制量计算方法计算追加t_shed时刻最小切机量Pc，判断是否满足条件，最大切机方案P_max>Pc，如果满足，执行步骤5），否则，执行步骤7）；

5）将最小切机量Pc记为稳定措施P₂，并基于该措施进行时域仿真，依据仿真结果判断系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机量Pc保留为追加切机量，并执行步骤7）；否则，执行步骤6）；

6）从失稳机群中最领先的发电机群中选择能执行切机操作的发电机，并作为切机发电机G，按照控制子站的最小切机方案P_min进行时域仿真，依据仿真结果判断系统是否保持功角暂态稳定性，如果稳定，则将最小切机方案P_min保留为追加切机量，并执行步骤7）；否则，执行步骤4）；

7）基于保证系统时域仿真稳定条件的追加切机量形成严重故障f_k的追加紧急控制策略。

3.根据权利要求2所述的一种大电网安全稳定追加紧急控制方法，其特征在于，所述最小切机量Pc具体为：

$P_c=\mathrm{\Δ}{P}_i+\frac{\mathrm{\Δ}{P}_j-\mathrm{\Δ}{P}_i}{{\mathrm{PKE}}_{\min ,i}-{\mathrm{PKE}}_{\min ,j}}\×{\mathrm{PKE}}_{\min ,i}$

其中，PKE_min,i和PKE_min,j分别为最小投影动能，ΔP_i和ΔP_j分别为对应的稳措切机量，ΔP_i代表追加切除发电机有功功率。

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