CN106451457B - 一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大小电网弱联络线功率控制技术领域，公开了一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，包括以下步骤：首先获取联络线功率控制目标信息；然后由安控装置实时监测与分析联络线功率变化情况；接着预测联络线功率突变后的联络线功率变化曲线；接着进行联络线功率越限情况预测与评估；最后实时计算控制策略；本发明方法可以实现在大小电网弱联情况下联络线功率有效、精准地控制，提高了大小电网弱联运行时的安全性和稳定性，促进大电网与小电网之间的协调发展。
Description
技术领域
本发明属于大小电网弱联络线功率控制技术领域，具体是涉及一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法。
背景技术
为了确保互联电网安全稳定运行和网间电力交易计划有效实施，必须将联络线功率控制在规定范围内。利用自动化的手段，能够实现对联络线功率进行比较精确的控制，最为常见的是安控系统控制联络线功率不越限和AGC(Automation Generation Control)控制联络线功率偏差，通常前者是针对大扰动引起的联络线功率急剧变化，后者是针对电网稳态运行时出现的联络线功率波动。
目前，安控系统控制联络线功率实现方法大多是“离线计算、实时匹配”，即预想若干档联络线越限程度，离线计算策略；安控系统根据实时监测的联络线功率越限程度信息，匹配相应的控制策略实施控制，可见，其为联络线功率越限现象发生后的一种事后控制，且匹配、实施的控制量与实际需要的控制量可能存在一定的偏差。
随着电力市场化改革的推进，参与电网建设、运营的经济实体在增加，涌现了不少大型工业企业电网和地方电网(简称小电网)，这些小电网与国家电网和南方电网(简称大电网)比较，电网规模很小，与大电网的联系比较薄弱，呈现大小电网弱联系的格局。
迄今，有关联络线功率控制决策的研究，对于大电网互联情况的关注比较多，有很多理论和工程应用成果。对于大小电网弱联系时，与大电网互联比较，一方面，联络线功率允许变化的范围小，联络线功率受扰因素多、且比较敏感，小电网中比较小的扰动可能引起联络线功率大幅变化；另一方面，小电网中可控资源比较少，小电网运行对控制量的精细化程度比较高，易引起过控，可能造成联络线功率反向越限。因此，大小电网弱联系时，联络线功率控制决策有其显著特点，难以搬用大电网互联情况下的联络线功率控制决策方法。由于大小电网属于不同利益主体，对联络线功率控制更为严格，一般是要求小电网采取措施控制联络线功率，大电网监测到联络线功率越限时间超过约定值，大电网立刻自动跳开联络线。但对大小电网弱联络线功率控制决策方法的理论研究还没有引起足够的重视，在工程应用方面还缺少有针对性的、有效的技术措施。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，可以实现在大小电网弱联情况下联络线功率有效、精准地控制，提高了大小电网弱联运行时的安全性和稳定性，促进大电网与小电网之间的协调发展。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，包括以下步骤：
包括以下步骤：
S1获取联络线功率控制目标信息，所述联络线功率控制目标信息包括小电网上网功率限值PUmax及其允许持续的时间TUmax和大电网下网功率限值PDmax及其允许持续的时间TDmax；PUmax和PDmax统称为联络线功率限值PTmax，TUmax和TDmax统称为联络线功率越限时间限值Tmax；
S2安控装置实时监测与分析联络线功率变化情况，根据联络线功率变化情况实时识别联络线功率突变并判别联络线功率突变类型，所述联络线功率突变类型包括上网功率突变和下网功率突变，当上网功率增加或下网功率减少时，则判别为上网功率突变；当下网功率增加或上网功率减少时，则判别为下网功率突变；当监测到联络线功率突变后进入步骤S3；
S3实时预测联络线功率动态变化曲线：实时采集联络线功率突变后的联络线功率序列信息，该序列信息表示为：PT(t1),...,PT(ti)，将该序列信息代入公式(1)中计算得到4个参数值，分别为联络线功率稳态值PT∞、正弦变化幅值PA，角速度ωd和初始相位θ0，拟合所述联络线功率动态变化曲线：
PT(t)＝PT∞+ΔPT(t)＝PT∞+PAsin(ωdt+θ0) 公式(1)
其中，t1为第1个采样时间，ti为第i个采样时间，PT(t1)指第1个采样时间的实时联络线功率，PT(ti)指第i个采样时间的实时联络线功率；
S4根据步骤S3得到的联络线功率突变后的联络线功率动态变化曲线以及根据步骤S1得到的联络线功率限值PTmax和联络线功率越限时间限值Tmax，进行联络线功率越限情况预测与评估；
S5若联络线功率稳定值越限和/或联络线功率波动峰值越限，则实时计算控制策略。
进一步地，所述步骤S4中联络线功率越限情况预测与评估分为联络线功率稳态值越限评估和联络线功率波动峰值越限评估，包括以下步骤：
S41联络线功率稳态值越限评估：如果所述联络线功率稳态值PT∞超过联络线功率限值PTmax，则评估为联络线功率稳态值越限；否则评估为联络线功率稳态值不越限；
S42联络线功率波动峰值越限评估：
首先根据公式(2)预测联络线功率波动情况：
PTp(t)＝PTp∞+PAsin(ωdt+θ0) 公式(2)
其中，当联络线功率稳态值越限时，PTp∞＝PTmax；当联络线功率稳态值不越限时，PTp∞＝PT∞；
S43根据公式(3)计算联络线功率波动峰值PTpmax：
PTpmax＝PTp∞+PA 公式(3)
如果所述联络线功率波动峰值PTpmax＞PTmax，则进入S44；
S44根据公式(4)计算联络线功率波动超过所述联络线功率限值PTmax的时间TL：
如果TL＞Tmax，则评估为联络线功率波动峰值越限；否则评估为联络线功率波动峰值不越限，其中Tmax指联络线功率越限时间限值；
上述步骤中，所述联络线功率限值PTmax和联络线功率越限时间限值Tmax满足以下条件：当上网功率突变时，PTmax＝PUmax，Tmax＝TUmax；当下网功率突变时，PTmax＝PDmax，Tmax＝TDmax。
进一步地，步骤S5实时计算控制策略分为联络线功率越限控制策略计算和联络线功率反向越限校核两个阶段；所述联络线功率越限控制策略计算分为联络线功率稳态值越限控制策略计算和联络线功率波动峰值越限控制策略计算；具体包括以下步骤：
S51如果联络线功率稳态值越限，则根据公式(5)计算联络线功率稳态值越限控制策略CP∞：
CP∞＝PT∞-PTmax 公式(5)；
S52如果联络线功率波动峰值越限，则根据公式(6)计算联络线功率波动峰值越限控制策略CPP：
S53如联络线功率稳态值和联络线功率波动峰值均越限，则根据下列公式(7)计算联络线功率越限控制策略CPT，否则CPT则为联络线功率稳态值越限控制策略CP∞或联络线功率波动峰值越限控制策略CPP：
CPT＝CP∞+CPP 公式(7)；
S54进入联络线功率反向越限校核阶段，如果所述联络线功率越限控制策略CPT满足公式(8)，则实施所述联络线功率越限控制策略CPT不会引起联络线功率反向越限；否则，进入步骤S55，
其中，PTnmax是指所述联络线功率反向限值，TnH是指所述联络线功率反向越限允许的时间，当上网功率突变时，PTnmax＝PTDmax，TnH＝TDmax；当下网功率突变时，PTnmax＝PTUmax，TnH＝TUmax；
S55根据公式(9)将所述联络线功率越限控制策略CPT调整为CPTn：
进一步地，所述步骤S3中i的取值范围是4<i≤8。
进一步地，第1个实时采样数据的时刻为0，ti为第i个实时采样数据和第1个实时采样数据的时间差。
有益效果：本发明与现有技术比较，具有的优点是：
1、本发明针对大小电网弱联运行时联络线功率控制的特点与要求，紧密结合大小电网弱联运行时联络线功率变化特性，提出实时计算联络线功率控制策略的方法；
2、本发明以小电网主动采取措施控制联络线功率不越限，避免大电网自动跳开联络线，从而规避小电网被动解列运行的风险，符合小电网和大电网联网运行的预期目标；
3、本发明基于实测信息预测的联络线功率变化情况，在联络线功率越限前进行控制，能弥补越限后控制的不足；
4、本发明将联络线功率越限控制分为稳态越限控制和波动峰值越限控制，较好地体现了小电网扰动后联络线功率变化特性；
5、本发明中提出的控制目标同时考虑联络线功率限值和越限时间，与通常只考虑峰值不超越限值的联络线功率控制目标比较，更贴近小电网与大电网互联运行时联络线功率控制的工程应用要求；
6、本发明对控制策略进行联络线功率反向越限校核，适应大、小电网弱联络线交换功率控制范围小的特点，降低小电网受到扰动后交替实施切机、切负荷措施的概率；
7、本发明为实现大小电网弱联情况下的联络线功率有效、精准控制提供技术手段，从而避免联络线功率控制失当对电网安全稳定运行造成危害，对于提高大小电网弱联运行时的安全稳定水平，促进大电网与小电网协调发展，都具有重要意义。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例：
参照图1，本发明提出的一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，包括以下步骤：
步骤S1：首先需要获取基础信息，该基础信息包括联络线功率控制目标信息，该联络线功率控制目标信息包括：小电网上网功率限值PUmax以及小电网上网功率越限允许持续的时间TUmax，大电网下网功率限值PDmax以及大电网下网功率越限允许持续的时间TDmax。
上述小电网上网功率限值PUmax以及小电网上网功率越限允许持续的时间TUmax和大电网下网功率限值PDmax以及大电网下网功率越限允许持续的时间TDmax均是根据小电网接入大电网的并网协议和功率交换计划，并考虑电网安全稳定运行要求，事先协商和通过离线分析计算确定的；如果小电网通过采取预防控制措施或实时紧急控制措施，能够将联络线功率控制在上述控制目标范围内，则保持联网运行，否则，大电网将采取技术措施自动跳开联络线，小电网从大电网解列运行。
步骤S2：实时监测与分析联络线功率变化情况，识别联络线功率突变，安控装置实时采集联络线功率信息，根据联络线功率变化情况，实时识别联络线功率突变。联络线功率突变的识别可采用安控装置通常判断线路功率突变的方法的实现。并分析联络线功率变化情况，判别联络线功率突变类型，所述联络线功率突变类型包括上网功率突变和下网功率突变，如果上网功率增加或下网功率减少，则为上网功率突变；如果下网功率增加或上网功率减少，则为下网功率突变；当安控装置监测到联络线功率突变后进入步骤S3；
步骤S3：实时预测联络线功率突变后的联络线功率动态变化曲线，预测得到的信息有扰动后的联络线功率稳态值PT∞和波动分量ΔPT(t)，其中波动分量ΔPT(t)用正弦函数描述，该正弦函数中有3个参数表征，分别为正弦变化幅值PA，角速度ωd和初始相位θ0；
实时采集联络线功率突变后的联络线功率序列信息，该序列信息表示为：PT(t1),...,PT(ti)，将该序列信息PT(t1),...,PT(ti)代入公式(1)中计算得到4个参数值，4个参数值分别为联络线功率稳态值PT∞、正弦变化幅值PA，角速度ωd和初始相位θ0，拟合所述联络线功率动态变化曲线，从而预测联络线功率突变后的动态变化情况：
PT(t)＝PT∞+ΔPT(t)＝PT∞+PAsin(ωdt+θ0) 公式(1)
其中，t1为第1个采样时间，ti为第i个采样时间，PT(t1)指第1个采样时间的实时联络线功率，PT(ti)指第i个采样时间的实时联络线功率。第1个实时采样数据的时刻为0，ti等于第i个实时采样数据和第1个实时采样数据的时间差。用于预测的实时信息采样点数应大于4，但不宜大于8，即i的取值范围是4<i≤8；
采用上述4个参数值可以高精度进行联络线功率动态变化曲线拟合；
步骤S4：根据步骤S3得到的联络线功率突变后的联络线功率动态变化曲线以及根据步骤S1得到的联络线功率限值PTmax和联络线功率越限时间限值Tmax，进行联络线功率越限预测与评估，其中上述联络线功率越限情况预测与评估分为联络线功率稳态值越限评估和联络线功率波动峰值越限评估；
具体包括以下步骤：
步骤S41：联络线功率稳态值越限评估：如果所述联络线功率稳态值PT∞超过所述联络线功率限值PTmax，则评估为联络线功率稳态值越限；否则评估为联络线功率稳态值不越限，其中，对于上网功率突变，PTmax＝PUmax；对于下网功率突变，PTmax＝PDmax；
步骤S42：联络线功率波动峰值越限评估：首先根据公式(2)预测联络线功率波动情况：
PTp(t)＝PTp∞+PAsin(ωdt+θ0) 公式(2)
当联络线功率稳态值越限时即PT∞＞PTmax时，PTp∞＝PTmax；到当联络线功率稳态值不越限时即PT∞≤PTmax时，PTp∞＝PT∞；
步骤S43：根据公式(3)计算得到所述联络线功率波动峰值PTpmax：
PTpmax＝PTp∞+PA 公式(3)
步骤S44：如果联络线功率波动峰值PTpmax>PTmax，则根据公式(4)计算联络线功率波动超过所述联络线功率限值PTmax的时间TL：
如果TL＞Tmax，则评估为联络线功率波动峰值越限；否则评估为联络线功率波动峰值不越限，其中Tmax指联络线功率越限时间限值；
其中公式(4)由公式(10)换算得到：
上述步骤中，所述联络线功率限值PTmax和联络线功率越限时间限值Tmax满足以下条件：当上网功率突变时，PTmax＝PUmax，Tmax＝TUmax；当下网功率突变时，PTmax＝PDmax，Tmax＝TDmax。
步骤S5：若联络线功率稳定值越限和/或联络线功率波动峰值越限，则实时计算控制策略。
实时计算小电网控制联络线功率越限的控制策略，分为联络线功率越限控制策略计算和联络线功率反向越限校核两个阶段，其中所述联络线功率越限控制策略计算分为联络线功率稳态值越限控制策略计算和联络线功率波动峰值越限控制策略计算，针对联络线功率稳态值越限的情况，计算联络线功率稳态值越限控制策略，针对联络线功率波动峰值越限的情况，计算联络线功率波动峰值越限控制策略，最后将联络线功率稳态值越限控制策略和联络线功率波动峰值越限控制策略累计形成整体控制策略。对于上网功率突变，控制措施是小电网切除部分发电机；对于下网功率突变，控制措施是小电网切除部分负荷。具体步骤如下：
步骤S51：当联络线功率稳态值越限时，根据公式(5)计算联络线功率稳态值越限控制策略CP∞：
CP∞＝PT∞-PTmax 公式(5)
步骤S52：当联络线功率波动峰值越限时，则根据公式(6)计算所述联络线功率波动峰值越限控制策略CPP：
所述公式(6)可以由公式换算得到：
步骤S53：如联络线功率稳态值和联络线功率波动峰值均越限，则根据下列公式(7)计算联络线功率越限控制策略CPT，否则CPT则为联络线功率稳态值越限控制策略CP∞或联络线功率波动峰值越限控制策略CPP：
CPT＝CP∞+CPP 公式(7)
步骤S54：进入所述联络线功率反向越限校核阶段，该阶段是对控制策略实施后的联络线功率进行反向越限校核，如果校核结果为实施控制策略将引起联络线功率反向越限，则适当调整、减少控制量，避免联络线功率反向越限。所述联络线功率反向越限是，对于上网功率突变，控制策略实施后联络线下网功率越限；对于下网功率突变，控制策略实施后联络线上网功率越限。
具体而言，如果所述联络线功率越限控制策略CPT满足公式(8)，则实施所述联络线功率越限控制策略CPT不会引起联络线功率反向越限；否则，进入步骤S55，
其中，PTnmax是指所述联络线功率反向限值，TnH是指所述联络线功率反向越限允许的时间，当上网功率突变时，PTnmax＝PTDmax，TnH＝TDmax；当下网功率突变时，PTnmax＝PTUmax，TnH＝TUmax；
步骤S55：根据公式(9)将所述联络线功率越限控制策略CPT调整为CPTn，以避免实施控制策略CPT引起联络线功率反向越限：
综上所述，上述方法针对大小电网弱联运行时联络线功率控制的特点与要求，紧密结合大小电网弱联运行时联络线功率变化特性，提出实时计算联络线功率控制策略的方法。以小电网主动采取措施控制联络线功率不越限，避免大电网自动跳开联络线，从而规避小电网被动解列运行的风险，符合小电网和大电网联网运行的预期目标。基于实测信息预测的联络线功率变化情况，在越限前进行控制，能弥补越限后控制的不足。将联络线功率越限控制分为稳态越限控制和波动峰值越限控制，较好地体现了小电网扰动后联络线功率变化特性；控制目标同时考虑联络线功率限值和越限时间，贴近小电网与大电网互联运行时联络线功率控制的工程应用要求。对控制策略进行联络线功率反向越限校核，适应大、小电网弱联络线交换功率控制范围小的特点，降低小电网受到扰动后交替实施切机、切负荷措施的概率。该方法为实现大小电网弱联情况下的联络线功率有效、精准控制提供技术手段，从而避免联络线功率控制失当对电网安全稳定运行造成危害，对于提高大小电网弱联运行时的安全稳定水平，促进大电网与小电网协调发展，都具有重要意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1获取联络线功率控制目标信息，所述联络线功率控制目标信息包括小电网上网功率限值PUmax及其允许持续的时间TUmax和大电网下网功率限值PDmax及其允许持续的时间TDmax；PUmax和PDmax统称为联络线功率限值PTmax，TUmax和TDmax统称为联络线功率越限时间限值Tmax；
S2安控装置实时监测与分析联络线功率变化情况，根据联络线功率变化情况实时识别联络线功率突变并判别联络线功率突变类型，所述联络线功率突变类型包括上网功率突变和下网功率突变，当上网功率增加或下网功率减少时，则判别为上网功率突变；当下网功率增加或上网功率减少时，则判别为下网功率突变；当监测到联络线功率突变后进入步骤S3；
S3实时预测联络线功率动态变化曲线：实时采集联络线功率突变后的联络线功率序列信息，该序列信息表示为：PT(t1),...,PT(ti)，将该序列信息代入公式(1)中计算得到4个参数值，分别为联络线功率稳态值PT∞、正弦变化幅值PA，角速度ωd和初始相位θ0，拟合所述联络线功率动态变化曲线：
PT(t)＝PT∞+ΔPT(t)＝PT∞+PAsin(ωdt+θ0) 公式(1)
其中，t1为第1个采样时间，ti为第i个采样时间，PT(t1)指第1个采样时间的实时联络线功率，PT(ti)指第i个采样时间的实时联络线功率；ΔPT(t)为波动分量；
S4根据步骤S3得到的联络线功率突变后的联络线功率动态变化曲线以及根据步骤S1得到的联络线功率限值PTmax和联络线功率越限时间限值Tmax，进行联络线功率越限情况预测与评估；
S5若联络线功率稳定值越限和/或联络线功率波动峰值越限，则实时计算控制策略，其中对于上网功率突变，控制措施是小电网切除部分发电机，对于下网功率突变，控制措施是小电网切除部分负荷。
2.根据权利要求1所述的实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，其特征在于：所述步骤S4中联络线功率越限情况预测与评估分为联络线功率稳态值越限评估和联络线功率波动峰值越限评估，包括以下步骤：
S41联络线功率稳态值越限评估：如果所述联络线功率稳态值PT∞超过联络线功率限值PTmax，则评估为联络线功率稳态值越限；否则评估为联络线功率稳态值不越限；
S42联络线功率波动峰值越限评估：
首先根据公式(2)预测联络线功率波动情况：
PTp(t)＝PTp∞+PAsin(ωdt+θ0) 公式(2)
其中，当联络线功率稳态值越限时，PTp∞＝PTmax；当联络线功率稳态值不越限时，PTp∞＝PT∞；
S43根据公式(3)计算联络线功率波动峰值PTpmax：
PTpmax＝PTp∞+PA 公式(3)
如果所述联络线功率波动峰值PTpmax＞PTmax，则进入S44；
S44根据公式(4)计算联络线功率波动超过所述联络线功率限值PTmax的时间TL：
如果TL＞Tmax，则评估为联络线功率波动峰值越限；否则评估为联络线功率波动峰值不越限，其中Tmax指联络线功率越限时间限值；
上述步骤中，所述联络线功率限值PTmax和联络线功率越限时间限值Tmax满足以下条件：当上网功率突变时，PTmax＝PUmax，Tmax＝TUmax；当下网功率突变时，PTmax＝PDmax，Tmax＝TDmax。
3.根据权利要求2所述的实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，其特征在于：步骤S5实时计算控制策略分为联络线功率越限控制策略计算和联络线功率反向越限校核两个阶段；所述联络线功率越限控制策略计算分为联络线功率稳态值越限控制策略计算和联络线功率波动峰值越限控制策略计算；具体包括以下步骤：
S51如果联络线功率稳态值越限，则根据公式(5)计算联络线功率稳态值越限控制策略CP∞：
CP∞＝PT∞-PTmax 公式(5)；
S52如果联络线功率波动峰值越限，则根据公式(6)计算联络线功率波动峰值越限控制策略CPP：
S53如联络线功率稳态值和联络线功率波动峰值均越限，则根据下列公式(7)计算联络线功率越限控制策略CPT，否则CPT则为联络线功率稳态值越限控制策略CP∞或联络线功率波动峰值越限控制策略CPP：
CPT＝CP∞+CPP公式 (7)；
S54进入联络线功率反向越限校核阶段，如果所述联络线功率越限控制策略CPT满足公式(8)，则实施所述联络线功率越限控制策略CPT不会引起联络线功率反向越限；否则，进入步骤S55，
其中，PTnmax是指所述联络线功率反向限值，TnH是指所述联络线功率反向越限允许的时间，当上网功率突变时，PTnmax＝PTDmax，TnH＝TDmax；当下网功率突变时，PTnmax＝PTUmax，TnH＝TUmax；
S55根据公式(9)将所述联络线功率越限控制策略CPT调整为CPTn：
4.根据权利要求1～3任一所述的实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，其特征在于：所述步骤S3中i的取值范围是4<i≤8。
5.根据权利要求4所述的实时计算大小电网弱联络线功率控制策略的方法，其特征在于：第1个实时采样数据的时刻为0，ti为第i个实时采样数据和第1个实时采样数据的时间差。
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