CN105244865A - 一种电力系统安全稳定运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电力系统安全稳定运行控制方法通过对于系统的数据越限行为的监测控制、热稳定约束的计算分析、暂态稳定性分析控制以及在线故障诊断报警来保障电力系统的安全稳定运行，从而保证电网的运行的可靠性。

Description

一种电力系统安全稳定运行控制方法

技术领域

本发明涉及供配电系统的安全稳定控制的技术领域，具体的来说，是一种电力系统安全稳定运行控制方法。

背景技术

在我国电网覆盖面积大，输电系统虽然有了一定的改进，但是电网间联系薄弱，骨干网络构架不够坚强，城乡配电网仍然比较薄弱，容易发生暂态稳定性破坏。随着我国电网中区域电网互联的不但扩大，互联电网内部某些输电断面可能出现暂态稳定水平下降，联网后系统阻尼可能减少而引发持续的区域性低频振荡并导致暂态稳定裕度降低；电力市场竞争机制的引入，给电力系统运行增加了不可预期因素，对于经济性的追求可能导致部分区域的稳定裕度下降，并且增加了对系统动态行为预测的难度，从而导致了电力系统运行稳定性的下降，带来运行的安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种电力系统安全稳定运行控制方法，其中，电力系统安全稳定运行内容包括：1)系统的稳定约束，包括暂态稳定和数据不越限，即保证系统在正常运行和在可信事故情况下不出现电压失稳、暂态失稳、小扰动失稳、数据越限等情况；2)系统的热稳定约束，即在正常运行和可信事故情况下，应保障线路具有足够的对地安全距离(弧垂)以保证输线线路周围的建筑、人员的安全，此外，还应保障在较为恶劣的气候条件(如高温、附冰等)下，输电线路(通常由铝、铜等金属介质构成)应具有足够的机械强度；3)在线故障诊断，对于电网中发生的故障进行在线即时诊断，快速解决故障，以防止故障扩大化。

系统的热稳定约束由断面热稳定裕度来确定，它通过系统关键断面上任意一条线路出现故障并被迫停运(此时将由剩余的线路来承担故障线路的潮流负载)后，断面仍具有的热稳定裕度来获得。

连接系统区域A和区域B的关键断面Ω由N条线路构成，即Ω＝L₁,L₂...,L_N，线路i的热稳定极限为L_i，则断面线路的热稳定极限为UL＝UL₁,UL₂...,UL_N，系统当前时刻断面上每条线路的潮流值为PL＝PL₁,PL₂...,PL_N；当第i条线路因故障被迫停运后，其上的潮流将由一部分转移到断面上的其他线路，即转移到其他线路的功率占原功率的比率(分担系数)为FD＝FD_1,i,FD_2,i...,FD_N,i，其中0≤FD_k,i≤1，且满足则线路i出现故障后，该断面所具有的热稳定裕度的计算方法为：

一、计算断面t当前的总潮流：

${\mathrm{PL}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{PL}}_i$

二、计算各线路分担潮流的比率数BL＝BL₁,BL₂...,BL_k,BL_N：对于第k∈Ω条线路，其上所承担的潮流，占整个断面潮流的系数为：

${\mathrm{BL}}_k=\frac{{\mathrm{PL}}_i}{{\mathrm{PL}}_t}\×100\%$

三、按如下过程计算第i条线路故障时的断面的热稳定裕度

1、对于第k条线路，线路i故障后转移来的线路潮流为

ΔP_k,i＝PL_i×FD_k,i

2.其他线路分担的线路i故障潮流后的数值为

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{PL}}_i}={\mathrm{PL}}_1+{\mathrm{\ΔP}}_{1,i},{\mathrm{PL}}_2+{\mathrm{\ΔP}}_{2,i},\mathrm{...},{\mathrm{PL}}_N+{\mathrm{\ΔP}}_{N,i}$

3.潮流转移后，各线路剩余的裕度为

ML_i＝ML_1,i,ML_2,i...,ML_N,i

4.根据转移后线路的潮流，计算根据任何一条线路所得断面的热稳定裕度：

TL_i＝TL_1,i,TL_2,i...,TL_N,i

其中：由线路k所得热稳定裕度按下式计算：

${\mathrm{TL}}_{k,i}={\mathrm{ML}}_{k,i}\frac{{\mathrm{PL}}_t}{{\stackrel{\‾}{PL}}_{k,i}}+{\mathrm{PL}}_t$

5.计算在线路i故障情况下所得到的断面的热稳定极限值：

TH_i＝minTL_k,i

四、按照第三步的计算过程，依次计算每条线路故障停运情况下的断面热稳定裕度，计算结果为：

TH＝TH₁,TH₂...,TH_N

五、最终确定系统的热稳定裕度为：

THL＝min(TH₁,TH₂...,TH_N)

对于系统稳定约束中的数据越限，通过越限计算与网络重构的方式来实现，具体方法为：

1.读入潮流计算结果，对越限数据按严重程度排队；

2.对功率越限支路进行负荷均衡化，具体实现是：

a.对功率越限的支路定义为源支路1，并计算出其越限量ΔS。

b.顺着潮流方向往下，采用广度搜索方法搜索到支路上的功率小于ΔS或找到联络开关为止。如果能找到联络开关转入c步。如果搜索到的功率小于ΔS的或是没有找到联络开关，说明此越限不能用网络重构法。则跳出网络重构模块，结束程序并给出网络重构不可行标识。

c.如果能找到联络开关，再从联络开关逆潮流方向往上搜索，一直到功率为最大的支路或是碰到负荷裕度小于ΔS的支路为止。如果搜索到的功率最大的支路的裕度大于△S计算负荷均衡率转入d；如果裕度小于ΔS或是碰到裕度小于ΔS的支路，则也说明网络重构法在此情况不可行，结束程序，并给出网络重构不可行标识。

d.联络开关转移。即把联络开关合上，并把靠近源支路1、邻近联络开关的开关断开。

e.计算潮流，判断是否越限消除。如果越限消除，结束程序，给出重构成功标识并给出重构的报告；如果越限未消除则计算联络开关负荷均衡率，如果负荷均衡率变小，则转入d继续进行联络开关转移，否则结束程序给出重构不成功标识。

对于系统稳定约束中的暂态稳定性控制通过在线预决策的暂态稳定控制系统来实现。

整个控制系统由在线分析预决策系统、稳定控制系统和实时匹配控制系统组成。

在线分析预决策系统接收稳定控制系统或EMS送来的实测系统信息，进行潮流计算。然后根据此运行工况进行全网事故扫描，生成预想事故集，对该事故集中的各种预想事故，进行稳定分析，作出稳定评估。如果通过稳定计算发现其中某一预想事故可能会导致系统失稳，则进一步求出在当前可用稳定控制措施下的相应可行的紧急控制措施，并将此控制措施填写入到当前紧急控制策略表。当对目前运行工况下的所有预想事故都完成了稳定分析之后，所得到的策略表就是当前紧急控制装置应该选用的控制策略表。将此控制策略表传送到下层的区域稳定控制装置中，以供实时控制时参考和选择。一旦电力系统发生紧急故障，稳定控制装置将根据预先制定的策略表查找针对该事故的控制策略，并实施控制。同时，在线分析预决策系统开始运行时，将自动按一定规则生成基于历史运行方式的策略库。此后，将采用在线分析预决策系统在线计算的策略表进行控制。

控制系统的在线分析预决策系统包括协调管理模块、策略搜索模块、状态估计模块和人机接口模块。状态估计模块根据电网当前的运行工况计算出系统潮流，策略搜索模块根据系统潮流和预想故障快速搜索最佳控制措施。为保证计算速度，策略搜索协调管理模块来管理与协调各任务的进度，保证整个系统按照正确的时序运行。为此，采用了多任务处理技术，其中包括：先进先出和优先级调度相结合的多线程调度，基于管程的多线程同步运行与资源共享管理，基于看门狗检测的系统异常情况自动重启等等。

电力系统的在线运行数据由EMs和稳定控制系统传送给状态估计模块：状态估计模块将计算出的在线潮流结果发送给人机接口模块和策略搜索模块：人机接口模块将设定的预想故障传给协调管理模块；协调管理模块协调对当前工况的预决策，将预想故障发送给各个策略搜索模块；策略搜索模块根据在线潮流结果和预想故障进行分析计算，将决策结果发送给协调管理模块和人机接口模块：人机接口模块可显示潮流结果和决策结果，可进行定值设置；协调管理模块将决策结果整理得到控制策略表，然后发送给实时匹配控制子系统。

稳定控制系统采取集中管理、决策与分散就地控制的体系，整个系统具备高度的开放性、可扩展性、可靠性、灵活性、透明度和自我评估能力。稳定控制系统的总体结构是：一个稳控中心站(通常在调度中心)，下辖若干个稳控主站(在枢纽厂、站或调度中心)，而稳控主站又管辖若干个设在发电厂、变电站的稳控子站，相互间有快速、稳定、可靠的双向通讯。稳控子站负责采集电网的运行信息和继电保护的动作信号，如：子站所在的厂站中各条出线、母线、变压器的电压和电流，继电保护的动作信号，并与通过计算分析所得的策略进行比对，寻找可行的安全稳定策略，就地和向远方的子站发出指令，完成电网的安全稳定控制。系统安全稳定策略的制定由设在调度中心的主站来完成。主站通过全网的运行信息进行计算分析，因此制定的策略可以很好适应电网运行方式的变化，可以使得各子站的策略更加合理，主站的重要功能是负责完成系统安全稳定状况的评估以及稳定控制的决策同时定时的通过系统间的通信完成稳控对策的下发。电网安全稳定分析的所需运行数据的管理工作以及整个系统的监控，通过中心站来完成。为了保证整个区域稳定控制系统正常运行，各站之间通信的速度和可靠性至关重要，必须通过高效并具有自愈能力的通信网络实现通信。

稳定控制系统可以分为由上层的自动决策系统、中层的区域稳定控制装置和下层的智能执行装置三层组成。

上层自动决策系统：与调度中心SCADA/EMS系统之间进行信息交换，获取电网运行的实时状态信息以及电网运行的约束条件，完成电网实时运行数据的校验和转换，确定系统是否已经偏离原来的运行方式，若有则运用专家系统对预想的事故全集进行事故预筛选，再运用在线的快速筛选法对预想事故进行快速筛选，对于临界情况及不稳定情况，则进行精细计算，同时导出最佳的稳定控制措施量，然后进行全网的稳定评估和优化决策，并统一协调各区域稳定中层决策控制系统，得到准实时预决策方案，通过远传网络将预决策方案下传到各区域稳定控制中层决策系统中去。

中层区域稳定控制决策系统：检测到故障时，则参照上层自动决策系统的准实时预决策方案，并根据本区域的实际运行工况和扰动情况，实时进行二次决策，判断系统的稳定状况及应采取的稳定控制措施，并立即就地执行或向下层控制执行装置发出控制命令。

下层智能执行装置：在收到控制命令时，迅速地进行简单的就地防误判别后，立即执行控制命令。其中，中间决策控制系统在进行二次决策时，既可以参考上层自动决策系统的预决策方案，又可以在同上层自动决策系统失去联系或其他特殊情况下通过设定离线计算策略表的方式，自动转为分散控制模式或就地控制模式进行。

实时匹配控制子系统监测系统的运行状态，判断本厂站出线、主变、母线的故障状态，在系统发生故障时，根据判断出的故障类型，迅速从存放在装置内的控制策略表中查找控制措施，

通过执行装置进行切机、快关、切负荷、解列等稳定控制。装置的控制策略表根据在线分析预决策系统的在线预想计算结果进行定期刷新。

在线预决策的暂态稳定控制系统的工作流程为：

(1)定时从EMS数据库中取的未经过状态估计的数据和经过状态估计的数据，经过EMS服务器中转，在将数据取到本地服务器。

(2)EMS数据中存在部分不良数据，通过智能数据处理，按区域对EMS数据进行校核和修正。

(3)通过数据库设置自动生成规则文件，按规则实时将EMS数据转换为与稳定计算匹配的数据，按稳定计算软件要求的格式生成计算文件。

(4)提供预想故障子集、预想措施子集和计算网络实时数据，与通用的潮流稳定计算软件PSASP程序接口，进行潮流稳定分析，并分析得到稳定控制策略。

(5)自动获取最佳的计算策略及定值，通过电力调度数据网与下层稳控装置通讯，实时传送策略表、定值和运行报告。

(6)根据运行方式，实时匹配稳定控制策略表，并根据故障性质，实施电网安全稳定实时控制。

(7)对各个子站进行综合管理，其中包括：与远方子站通信，读取远方稳定定值；定时或手工发送稳定定值；在线修改远方稳定定值；读取子站装置状态和故障报告；对比计算潮流和实际潮流。

(8)综合管理整个系统，控制整个系统各部分的运行，并监视运行状况，实时读取计算结果和稳定控制策略表，实现对稳定控制策略表及故障报告等的综合管理。

在线预决策的暂态稳定控制系统将全模型稳定定量分析软件、电网EMS系统和区域电网稳定控制系统三者有机结合在一起，对电网发展变化、运行方式改变具有很强的自适应能力，同时把运行管理人员从繁重的离线计算、频繁的修改定值工作中解放出来，显著地提高电网的暂态稳定水平。

电网故障诊断系统包括报警信息处理单元、数据转换单元和故障诊断核心单元。

报警信息处理单元自动实时扑捉来自SCADA系统和故障信息系统的报警信息，并将其保存到临时缓存中，同时保存故障前的状态估计数据。分析上传的报警信息，如果只有保护动作信息或只有开关变位信息，并不自动触发故障诊断核心程序：只有在满足同一厂站内既有保护动作信息，又有开关变位信息时，才自动触发故障诊断核心程序，进行故障诊断。

数据转换功能将故障诊断核心单元需要的、所有调度自动化平台中的实时库和历史库数据，转存为故障决策核心模块能识别的数据格式，并做备份。这样既可以使故障决策各核心功能与调度自动化平台相独立，又便于事故后追踪，分析故障决策系统是否工作正常及其错误原因。

故障诊断核心单元利用已有信息，采用分层诊断与因果逻辑相结合的推理机制，分析诊断并给出诊断报告，然后启动故障恢复和故障操作票，其中分析诊断包括正向推理故障区域、保护动作行为分析、简单故障判断、复杂故障判断和自动装置分析。

本发明的电力系统安全稳定运行控制方法通过对于系统的数据越限行为的监测控制、热稳定约束的计算分析、暂态稳定性分析控制以及在线故障诊断报警来保障电力系统的安全稳定运行，从而保证电网的运行的可靠性。

附图说明

图1是本发明的电力系统安全稳定运行控制方法的稳定性控制流。

具体实施方式

一种电力系统安全稳定运行控制方法，其中，电力系统安全稳定运行内容包括：1)系统的稳定约束，包括暂态稳定和数据不越限，即保证系统在正常运行和在可信事故情况下不出现电压失稳、暂态失稳、小扰动失稳、数据越限等情况；2)系统的热稳定约束，即在正常运行和可信事故情况下，应保障线路具有足够的对地安全距离(弧垂)以保证输线线路周围的建筑、人员的安全，此外，还应保障在较为恶劣的气候条件(如高温、附冰等)下，输电线路(通常由铝、铜等金属介质构成)应具有足够的机械强度；3)在线故障诊断，对于电网中发生的故障进行在线即时诊断，快速解决故障，以防止故障扩大化。

系统的热稳定约束由断面热稳定裕度来确定，它通过系统关键断面上任意一条线路出现故障并被迫停运(此时将由剩余的线路来承担故障线路的潮流负载)后，断面仍具有的热稳定裕度来获得。

连接系统区域A和区域B的关键断面Ω由N条线路构成，即Ω＝L₁,L₂...,L_N，线路i的热稳定极限为L_i，则断面线路的热稳定极限为UL＝UL₁,UL₂...,UL_N，系统当前时刻断面上每条线路的潮流值为PL＝PL₁,PL₂...,PL_N；当第i条线路因故障被迫停运后，其上的潮流将由一部分转移到断面上的其他线路，即转移到其他线路的功率占原功率的比率(分担系数)为FD＝FD_1,i,FD_2,i...,FD_N,i，其中0≤FD_k,i≤1，且满足则线路i出现故障后，该断面所具有的热稳定裕度的计算方法为：

一、计算断面t当前的总潮流：

${\mathrm{PL}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{PL}}_i$

二、计算各线路分担潮流的比率数BL＝BL₁,BL₂...,BL_k,BL_N：对于第k∈Ω条线路，其上所承担的潮流，占整个断面潮流的系数为：

${\mathrm{BL}}_k=\frac{{\mathrm{PL}}_i}{{\mathrm{PL}}_t}\×100\%$

三、按如下过程计算第i条线路故障时的断面的热稳定裕度

1、对于第k条线路，线路i故障后转移来的线路潮流为

ΔP_k,i＝PL_i×FD_k,i

2.其他线路分担的线路i故障潮流后的数值为

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{PL}}_i}={\mathrm{PL}}_1+{\mathrm{\ΔP}}_{1,i},{\mathrm{PL}}_2+{\mathrm{\ΔP}}_{2,i},\mathrm{...},{\mathrm{PL}}_N+{\mathrm{\ΔP}}_{N,i}$

3.潮流转移后，各线路剩余的裕度为

ML_i＝ML_1,i,ML_2,i...,ML_N,i

4.根据转移后线路的潮流，计算根据任何一条线路所得断面的热稳定裕度：

TL_i＝TL_1,i,TL_2,i...,TL_N,i

其中：由线路k所得热稳定裕度按下式计算：

${\mathrm{TL}}_{k,i}={\mathrm{ML}}_{k,i}\frac{{\mathrm{PL}}_t}{{\stackrel{\‾}{PL}}_{k,i}}+{\mathrm{PL}}_t$

5.计算在线路i故障情况下所得到的断面的热稳定极限值：

TH_i＝minTL_k,i

四、按照第三步的计算过程，依次计算每条线路故障停运情况下的断面热稳定裕度，计算结果为：

TH＝TH₁,TH₂...,TH_N

五、最终确定系统的热稳定裕度为：

THL＝min(TH₁,TH₂...,TH_N)

对于系统稳定约束中的数据越限，通过越限计算与网络重构的方式来实现，具体方法为：

1.读入潮流计算结果，对越限数据按严重程度排队；

2.对功率越限支路进行负荷均衡化，具体实现是：

a.对功率越限的支路定义为源支路1，并计算出其越限量ΔS。

b.顺着潮流方向往下，采用广度搜索方法搜索到支路上的功率小于ΔS或找到联络开关为止。如果能找到联络开关转入c步。如果搜索到的功率小于ΔS的或是没有找到联络开关，说明此越限不能用网络重构法。则跳出网络重构模块，结束程序并给出网络重构不可行标识。

c.如果能找到联络开关，再从联络开关逆潮流方向往上搜索，一直到功率为最大的支路或是碰到负荷裕度小于ΔS的支路为止。如果搜索到的功率最大的支路的裕度大于△S计算负荷均衡率转入d；如果裕度小于ΔS或是碰到裕度小于ΔS的支路，则也说明网络重构法在此情况不可行，结束程序，并给出网络重构不可行标识。

d.联络开关转移。即把联络开关合上，并把靠近源支路1、邻近联络开关的开关断开。

e.计算潮流，判断是否越限消除。如果越限消除，结束程序，给出重构成功标识并给出重构的报告；如果越限未消除则计算联络开关负荷均衡率，如果负荷均衡率变小，则转入d继续进行联络开关转移，否则结束程序给出重构不成功标识。

对于系统稳定约束中的暂态稳定性控制通过在线预决策的暂态稳定控制系统来实现。

整个控制系统由在线分析预决策系统、稳定控制系统和实时匹配控制系统组成。

如图1所示，在线分析预决策系统接收稳定控制系统或EMS送来的实测系统信息，进行潮流计算。然后根据此运行工况进行全网事故扫描，生成预想事故集，对该事故集中的各种预想事故，进行稳定分析，作出稳定评估。如果通过稳定计算发现其中某一预想事故可能会导致系统失稳，则进一步求出在当前可用稳定控制措施下的相应可行的紧急控制措施，并将此控制措施填写入到当前紧急控制策略表。当对目前运行工况下的所有预想事故都完成了稳定分析之后，所得到的策略表就是当前紧急控制装置应该选用的控制策略表。将此控制策略表传送到下层的区域稳定控制装置中，以供实时控制时参考和选择。一旦电力系统发生紧急故障，稳定控制装置将根据预先制定的策略表查找针对该事故的控制策略，并实施控制。同时，在线分析预决策系统开始运行时，将自动按一定规则生成基于历史运行方式的策略库。此后，将采用在线分析预决策系统在线计算的策略表进行控制。

控制系统的在线分析预决策系统包括协调管理模块、策略搜索模块、状态估计模块和人机接口模块。状态估计模块根据电网当前的运行工况计算出系统潮流，策略搜索模块根据系统潮流和预想故障快速搜索最佳控制措施。为保证计算速度，策略搜索协调管理模块来管理与协调各任务的进度，保证整个系统按照正确的时序运行。为此，采用了多任务处理技术，其中包括：先进先出和优先级调度相结合的多线程调度，基于管程的多线程同步运行与资源共享管理，基于看门狗检测的系统异常情况自动重启等等。

电力系统的在线运行数据由EMs和稳定控制系统传送给状态估计模块：状态估计模块将计算出的在线潮流结果发送给人机接口模块和策略搜索模块：人机接口模块将设定的预想故障传给协调管理模块；协调管理模块协调对当前工况的预决策，将预想故障发送给各个策略搜索模块；策略搜索模块根据在线潮流结果和预想故障进行分析计算，将决策结果发送给协调管理模块和人机接口模块：人机接口模块可显示潮流结果和决策结果，可进行定值设置；协调管理模块将决策结果整理得到控制策略表，然后发送给实时匹配控制子系统。

稳定控制系统采取集中管理、决策与分散就地控制的体系，整个系统具备高度的开放性、可扩展性、可靠性、灵活性、透明度和自我评估能力。稳定控制系统的总体结构是：一个稳控中心站(通常在调度中心)，下辖若干个稳控主站(在枢纽厂、站或调度中心)，而稳控主站又管辖若干个设在发电厂、变电站的稳控子站，相互间有快速、稳定、可靠的双向通讯。稳控子站负责采集电网的运行信息和继电保护的动作信号，如：子站所在的厂站中各条出线、母线、变压器的电压和电流，继电保护的动作信号，并与通过计算分析所得的策略进行比对，寻找可行的安全稳定策略，就地和向远方的子站发出指令，完成电网的安全稳定控制。系统安全稳定策略的制定由设在调度中心的主站来完成。主站通过全网的运行信息进行计算分析，因此制定的策略可以很好适应电网运行方式的变化，可以使得各子站的策略更加合理，主站的重要功能是负责完成系统安全稳定状况的评估以及稳定控制的决策同时定时的通过系统间的通信完成稳控对策的下发。电网安全稳定分析的所需运行数据的管理工作以及整个系统的监控，通过中心站来完成。为了保证整个区域稳定控制系统正常运行，各站之间通信的速度和可靠性至关重要，必须通过高效并具有自愈能力的通信网络实现通信。

稳定控制系统可以分为由上层的自动决策系统、中层的区域稳定控制装置和下层的智能执行装置三层组成。

上层自动决策系统：与调度中心SCADA/EMS系统之间进行信息交换，获取电网运行的实时状态信息以及电网运行的约束条件，完成电网实时运行数据的校验和转换，确定系统是否已经偏离原来的运行方式，若有则运用专家系统对预想的事故全集进行事故预筛选，再运用在线的快速筛选法对预想事故进行快速筛选，对于临界情况及不稳定情况，则进行精细计算，同时导出最佳的稳定控制措施量，然后进行全网的稳定评估和优化决策，并统一协调各区域稳定中层决策控制系统，得到准实时预决策方案，通过远传网络将预决策方案下传到各区域稳定控制中层决策系统中去。

中层区域稳定控制决策系统：检测到故障时，则参照上层自动决策系统的准实时预决策方案，并根据本区域的实际运行工况和扰动情况，实时进行二次决策，判断系统的稳定状况及应采取的稳定控制措施，并立即就地执行或向下层控制执行装置发出控制命令。

下层智能执行装置：在收到控制命令时，迅速地进行简单的就地防误判别后，立即执行控制命令。其中，中间决策控制系统在进行二次决策时，既可以参考上层自动决策系统的预决策方案，又可以在同上层自动决策系统失去联系或其他特殊情况下通过设定离线计算策略表的方式，自动转为分散控制模式或就地控制模式进行。

实时匹配控制子系统监测系统的运行状态，判断本厂站出线、主变、母线的故障状态，在系统发生故障时，根据判断出的故障类型，迅速从存放在装置内的控制策略表中查找控制措施，

通过执行装置进行切机、快关、切负荷、解列等稳定控制。装置的控制策略表根据在线分析预决策系统的在线预想计算结果进行定期刷新。

在线预决策的暂态稳定控制系统的工作流程为：

(1)定时从EMS数据库中取的未经过状态估计的数据和经过状态估计的数据，经过EMS服务器中转，在将数据取到本地服务器。

(2)EMS数据中存在部分不良数据，通过智能数据处理，按区域对EMS数据进行校核和修正。

(3)通过数据库设置自动生成规则文件，按规则实时将EMS数据转换为与稳定计算匹配的数据，按稳定计算软件要求的格式生成计算文件。

(4)提供预想故障子集、预想措施子集和计算网络实时数据，与通用的潮流稳定计算软件PSASP程序接口，进行潮流稳定分析，并分析得到稳定控制策略。

(5)自动获取最佳的计算策略及定值，通过电力调度数据网与下层稳控装置通讯，实时传送策略表、定值和运行报告。

(6)根据运行方式，实时匹配稳定控制策略表，并根据故障性质，实施电网安全稳定实时控制。

(7)对各个子站进行综合管理，其中包括：与远方子站通信，读取远方稳定定值；定时或手工发送稳定定值；在线修改远方稳定定值；读取子站装置状态和故障报告；对比计算潮流和实际潮流。

(8)综合管理整个系统，控制整个系统各部分的运行，并监视运行状况，实时读取计算结果和稳定控制策略表，实现对稳定控制策略表及故障报告等的综合管理。

在线预决策的暂态稳定控制系统将全模型稳定定量分析软件、电网EMS系统和区域电网稳定控制系统三者有机结合在一起，对电网发展变化、运行方式改变具有很强的自适应能力，同时把运行管理人员从繁重的离线计算、频繁的修改定值工作中解放出来，显著地提高电网的暂态稳定水平。

电网故障诊断系统包括报警信息处理单元、数据转换单元和故障诊断核心单元。

报警信息处理单元自动实时扑捉来自SCADA系统和故障信息系统的报警信息，并将其保存到临时缓存中，同时保存故障前的状态估计数据。分析上传的报警信息，如果只有保护动作信息或只有开关变位信息，并不自动触发故障诊断核心程序：只有在满足同一厂站内既有保护动作信息，又有开关变位信息时，才自动触发故障诊断核心程序，进行故障诊断。

数据转换功能将故障诊断核心单元需要的、所有调度自动化平台中的实时库和历史库数据，转存为故障决策核心模块能识别的数据格式，并做备份。这样既可以使故障决策各核心功能与调度自动化平台相独立，又便于事故后追踪，分析故障决策系统是否工作正常及其错误原因。

故障诊断核心单元利用已有信息，采用分层诊断与因果逻辑相结合的推理机制，分析诊断并给出诊断报告，然后启动故障恢复和故障操作票，其中分析诊断包括正向推理故障区域、保护动作行为分析、简单故障判断、复杂故障判断和自动装置分析。

本发明的电力系统安全稳定运行控制方法通过对于系统的数据越限行为的监测控制、热稳定约束的计算分析、暂态稳定性分析控制以及在线故障诊断报警来保障电力系统的安全稳定运行，从而保证电网的运行的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种电力系统安全稳定运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：1)系统的稳定约束，包括暂态稳定和数据不越限；2)系统的热稳定约束；3)在线故障诊断。

2.如权利要求1所述的电力系统安全稳定运行控制方法，其特征在于，系统的热稳定约束由断面热稳定裕度来确定，断面热稳定裕度计算方法为：连接系统区域A和区域B的关键断面Ω由N条线路构成，即Ω＝L₁,L₂...,L_N，线路i的热稳定极限为L_i，则断面线路的热稳定极限为UL＝UL₁,UL₂...,UL_N，系统当前时刻断面上每条线路的潮流值为PL＝PL₁,PL₂...,PL_N；当第i条线路因故障被迫停运后，其上的潮流将由一部分转移到断面上的其他线路，即转移到其他线路的功率占原功率的比率为FD＝FD_1,i,FD_2,i...,FD_N,i，其中0≤FD_k,i≤1，且满足则线路i出现故障后，该断面所具有的热稳定裕度的计算方法为：

一、计算断面t当前的总潮流：

${\mathrm{PL}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{PL}}_i$

二、计算各线路分担潮流的比率数BL＝BL₁,BL₂...,BL_k,BL_N：对于第k∈Ω条线路，其上所承担的潮流，占整个断面潮流的系数为：

${\mathrm{BL}}_k=\frac{{\mathrm{PL}}_i}{{\mathrm{PL}}_t}\×100\%$

三、按如下过程计算第i条线路故障时的断面的热稳定裕度

1、对于第k条线路，线路i故障后转移来的线路潮流为:

ΔP_k,i＝PL_i×FD_k,i

2.其他线路分担的线路i故障潮流后的数值为:

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{PL}}_i}={\mathrm{PL}}_1+{\mathrm{\ΔP}}_{1,i},{\mathrm{PL}}_2+{\mathrm{\ΔP}}_{2,i},\mathrm{...},{\mathrm{PL}}_N+{\mathrm{\ΔP}}_{N,i}$

3.潮流转移后，各线路剩余的裕度为:

ML_i＝ML_1,i,ML_2,i...,ML_N,i

4.根据转移后线路的潮流，计算根据任何一条线路所得断面的热稳定裕度：

TL_i＝TL_1,i,TL_2,i...,TL_N,i

其中：由线路k所得热稳定裕度按下式计算：

${\mathrm{TL}}_{k,i}={\mathrm{ML}}_{k,i}\frac{{\mathrm{PL}}_t}{{\stackrel{\‾}{PL}}_{k,i}}=+{\mathrm{PL}}_t$

5.计算在线路i故障情况下所得到的断面的热稳定极限值：

TH_i＝minTL_k,i

四、按照第三步的计算过程，依次计算每条线路故障停运情况下的断面热稳定裕度，计算结果为：

TH＝TH₁,TH₂...,TH_N

五、最终确定系统的热稳定裕度为：

THL＝min(TH₁,TH₂...,TH_N)。

3.如权利要求2所述的电力系统安全稳定运行控制方法，其特征在于，对于系统稳定约束中的数据越限，通过越限计算与网络重构的方式来实现，具体方法为：

1.读入潮流计算结果，对越限数据按严重程度排队；

2.对功率越限支路进行负荷均衡化。

4.如权利要求3所述的电力系统安全稳定运行控制方法，其特征在于，所述对功率越限支路进行负荷均衡化具体为：

a.对功率越限的支路定义为源支路1，并计算出其越限量ΔS；

b.顺着潮流方向往下，采用广度搜索方法搜索到支路上的功率小于ΔS或找到联络开关为止，如果能找到联络开关转入c步，如果搜索到的功率小于ΔS的或是没有找到联络开关，说明此越限不能用网络重构法，则跳出网络重构模块，结束程序并给出网络重构不可行标识；

c.如果能找到联络开关，再从联络开关逆潮流方向往上搜索，一直到功率为最大的支路或是碰到负荷裕度小于ΔS的支路为止，如果搜索到的功率最大的支路的裕度大于△S计算负荷均衡率转入d；如果裕度小于ΔS或是碰到裕度小于ΔS的支路，则也说明网络重构法在此情况不可行，结束程序，并给出网络重构不可行标识；

d.联络开关转移，即把联络开关合上，并把靠近源支路1、邻近联络开关的开关断开；

e.计算潮流，判断是否越限消除，如果越限消除，结束程序，给出重构成功标识并给出重构的报告；如果越限未消除则计算联络开关负荷均衡率，如果负荷均衡率变小，则转入d继续进行联络开关转移，否则结束程序给出重构不成功标识。

5.如权利要求4所述的电力系统安全稳定运行控制方法，其特征在于，对于系统稳定约束中的暂态稳定性控制通过在线预决策的暂态稳定控制系统来实现，在线预决策的暂态稳定控制系统由在线分析预决策系统、稳定控制系统和实时匹配控制系统组成；

在线分析预决策系统接收稳定控制系统或EMS送来的实测系统信息，进行潮流计算，然后根据此运行工况进行全网事故扫描，生成预想事故集，对该事故集中的各种预想事故，进行稳定分析，作出稳定评估，如果通过稳定计算发现其中某一预想事故可能会导致系统失稳，则进一步求出在当前可用稳定控制措施下的相应可行的紧急控制措施，并将此控制措施填写入到当前紧急控制策略表，当对目前运行工况下的所有预想事故都完成了稳定分析之后，所得到的策略表就是当前紧急控制装置应该选用的控制策略表，将此控制策略表传送到下层的区域稳定控制装置中，以供实时控制时参考和选择，一旦电力系统发生紧急故障，稳定控制装置将根据预先制定的策略表查找针对该事故的控制策略，并实施控制，同时，在线分析预决策系统开始运行时，将自动按一定规则生成基于历史运行方式的策略库，此后，将采用在线分析预决策系统在线计算的策略表进行控制；

控制系统的在线分析预决策系统包括协调管理模块、策略搜索模块、状态估计模块和人机接口模块，状态估计模块根据电网当前的运行工况计算出系统潮流，策略搜索模块根据系统潮流和预想故障快速搜索最佳控制措施；

电力系统的在线运行数据由EMs和稳定控制系统传送给状态估计模块：状态估计模块将计算出的在线潮流结果发送给人机接口模块和策略搜索模块：人机接口模块将设定的预想故障传给协调管理模块；协调管理模块协调对当前工况的预决策，将预想故障发送给各个策略搜索模块；策略搜索模块根据在线潮流结果和预想故障进行分析计算，将决策结果发送给协调管理模块和人机接口模块：人机接口模块可显示潮流结果和决策结果，可进行定值设置；协调管理模块将决策结果整理得到控制策略表，然后发送给实时匹配控制子系统；

稳定控制系统由上层的自动决策系统、中层的区域稳定控制装置和下层的智能执行装置三层组成；

上层自动决策系统：与调度中心SCADA/EMS系统之间进行信息交换，获取电网运行的实时状态信息以及电网运行的约束条件，完成电网实时运行数据的校验和转换，确定系统是否已经偏离原来的运行方式，若有则运用专家系统对预想的事故全集进行事故预筛选，再运用在线的快速筛选法对预想事故进行快速筛选，对于临界情况及不稳定情况，则进行精细计算，同时导出最佳的稳定控制措施量，然后进行全网的稳定评估和优化决策，并统一协调各区域稳定中层决策控制系统，得到准实时预决策方案，通过远传网络将预决策方案下传到各区域稳定控制中层决策系统中去；

中层区域稳定控制决策系统：检测到故障时，则参照上层自动决策系统的准实时预决策方案，并根据本区域的实际运行工况和扰动情况，实时进行二次决策，判断系统的稳定状况及应采取的稳定控制措施，并立即就地执行或向下层控制执行装置发出控制命令；

下层智能执行装置：在收到控制命令时，迅速地进行简单的就地防误判别后，立即执行控制命令，

实时匹配控制子系统监测系统的运行状态，判断本厂站出线、主变、母线的故障状态，在系统发生故障时，根据判断出的故障类型，迅速从存放在装置内的控制策略表中查找控制措施，通过执行装置进行切机、快关、切负荷、解列稳定控制，装置的控制策略表根据在线分析预决策系统的在线预想计算结果进行定期刷新；

在线预决策的暂态稳定控制系统的工作流程为：

(1)定时从EMS数据库中取的未经过状态估计的数据和经过状态估计的数据，经过EMS服务器中转，在将数据取到本地服务器；

(2)EMS数据中存在部分不良数据，通过智能数据处理，按区域对EMS数据进行校核和修正；

(3)通过数据库设置自动生成规则文件，按规则实时将EMS数据转换为与稳定计算匹配的数据，按稳定计算软件要求的格式生成计算文件；

(4)提供预想故障子集、预想措施子集和计算网络实时数据，与通用的潮流稳定计算软件PSASP程序接口，进行潮流稳定分析，并分析得到稳定控制策略；

(5)自动获取最佳的计算策略及定值，通过电力调度数据网与下层稳控装置通讯，实时传送策略表、定值和运行报告；

(6)根据运行方式，实时匹配稳定控制策略表，并根据故障性质，实施电网安全稳定实时控制；

(7)对各个子站进行综合管理，其中包括：与远方子站通信，读取远方稳定定值；定时或手工发送稳定定值；在线修改远方稳定定值；读取子站装置状态和故障报告；对比计算潮流和实际潮流；

(8)综合管理整个系统，控制整个系统各部分的运行，并监视运行状况，实时读取计算结果和稳定控制策略表，实现对稳定控制策略表及故障报告的综合管理。

6.如权利要求5所述的电力系统安全稳定运行控制方法，其特征在于，电网故障诊断系统包括报警信息处理单元、数据转换单元和故障诊断核心单元；

报警信息处理单元自动实时扑捉来自SCADA系统和故障信息系统的报警信息，并将其保存到临时缓存中，同时保存故障前的状态估计数据；

数据转换功能将故障诊断核心单元需要的、所有调度自动化平台中的实时库和历史库数据，转存为故障决策核心模块能识别的数据格式，并做备份；

故障诊断核心单元利用已有信息，采用分层诊断与因果逻辑相结合的推理机制，分析诊断并给出诊断报告，然后启动故障恢复和故障操作票，其中分析诊断包括正向推理故障区域、保护动作行为分析、简单故障判断、复杂故障判断和自动装置分析。