CN107342589B - 基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全性贡献度的方法，属于电力系统运行控制技术领域。本发明基于机电暂态时域仿真，结合频率安全二元表，对紧急控制措施改善暂态频率安全性的情况进行分析与分类，得到紧急控制措施影响暂态频率安全特性的典型时段，继而通过对这些时段分析计算控制对象输出功率的累积能量，计及不同时段的重要性差异，得到单项控制措施针对单个频率安全二元表约束改善暂态频率安全性的贡献，进一步得到紧急控制措施改善暂态频率安全性的综合贡献，最后分析计算各项控制措施的相对贡献度。本发明对于合理评估紧急控制措施改善安全稳定性的效益，从而协调紧急控制影响电网安全稳定具有重要意义。

Description

基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的 方法
技术领域
本发明属于电力系统运行控制技术领域，具体来说，本发明涉及一种基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法。
背景技术
频率特性既关系到电网安全稳定运行，也是电能质量的重要指标之一。当今频率安全性受到更多关注，一方面，面对电源结构和电网结构变化的新态势，频率安全问题面临更为严峻的挑战，新能源发电占比的增加使频率的灵活调控更为困难，特/超高压直流跨区域输电规模的扩大使频率安全问题的严重程度更为恶化；另一方面，某些用电设备对包括频率特性在内的供电质量提出了更严格的要求。
通常对暂态频率安全性的要求可由基于给定频率偏移门槛值fcr和偏出此给定值的频率异常持续时间构成的tcr二元表来描述(fcr，tcr)，当且仅当频率偏出(低频安全评估时为低于，高频安全评估时为高于)fcr的持续时间超过tcr判为暂态频率不满足安全要求，必要时可用多个二元表进行评估。系统受到大功率缺额或盈余的扰动后，需要依靠紧急控制措施才能避免频率安全事故的发生。常见的频率安全紧急控制措施有：送端电网的高频切机，以及受端电网直流紧急功率提升、抽蓄切泵、安控紧急切负荷和低频切负荷。随着电网特性的变化和新技术的发展，出现了一些新的频率紧急控制措施与控制手段，例如负荷紧急调节、发电出力快速升降和储能技术的应用。
有关紧急控制措施的研究，大多集中于紧急控制决策方法，优化紧急控制策略，已有研究成果对改善安全稳定性，提高安全稳定紧急控制的性价比，降低控制代价，发挥了极为重要的作用。电网运营企业与电网安全稳定控制对象隶属不同利益主体，按市场化管理，采用紧急控制措施时，电网运营企业应给予被控对象经济补偿，从被控对象来看，会按其受到的影响，评估经济补偿的合理性；从电网运营企业来看，如果能以紧急控制措施对改善安全稳定性的贡献作为收益，评估其付出的经济合理性，则可实现投入产出的效益优化。因此，评估紧急控制措施对改善安全稳定性的贡献，对于协调电网运行的安全稳定性和经济性具有重要意义。
目前有关紧急控制措施对改善频率安全性贡献的评估，还缺乏深入、系统性的方法，仅能实现对单一类型控制措施的评估。安全稳定紧急控制措施呈现新特点，控制对象的类型在不断增加，离散型控制与连续调节型控制并存，现有技术不能满足新形势下紧急控制措施对改善频率安全性贡献评估的要求。
改善频率安全性的实质是减少不平衡功率累积能量，紧急控制措施对改善暂态频率安全性的贡献情况在于控制对象在特定时段内输出功率的累积能量特性。基于能量变化，考虑多个频率安全约束，适应安全稳定紧急控制技术新特点的要求，研究提出紧急控制措施对改善暂态频率安全性的贡献，对于合理评估紧急控制措施改善安全稳定性的效益，继而科学协调电网运行的安全稳定性和经济性，都具有重要意义。
发明内容
本发明目的是：针对现有技术的不足，基于改善频率安全性的实质是减少不平衡功率累积能量，紧急控制措施对改善暂态频率安全性的贡献情况在于控制对象在特定时段内输出功率的累积能量特性，提供一种基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全性贡献的方法。该方法顾及工程应用中可能对暂态频率安全有多个约束的实际需要，能够适应安全稳定紧急控制技术新特点的要求，可对不同类型控制措施进行统一化的评估，是一种系统性的评估紧急控制措施改善暂态频率安全性贡献的方法。该方法对于合理评估紧急控制措施改善安全稳定性的效益，从而协调紧急控制影响电网安全稳定具有重要意义。
具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：
1)获取输入信息，所述输入信息包括电网运行方式信息、机电暂态仿真计算数据、紧急控制预想故障、频率安全二元表和紧急控制措施信息；
所述频率安全二元表是描述暂态过程对频率安全性要求的信息，是由给定频率偏移门槛值和偏出频率偏移门槛值的频率异常持续时间构成的二元表；设频率安全二元表的数量为N个，则第i个频率安全二元表用(fcri，tcri)表示，其中fcri代表第i个频率安全二元表的频率偏移门槛值，tcri代表偏出fcri的频率异常持续时间，i＝1,…,N，所述偏出在低频安全评估时为低于、在高频安全评估时为高于，当且仅当偏出fcri的持续时间超过tcri判为暂态频率不满足安全要求；
所述紧急控制措施信息包括扰动后控制策略启动延时时间、控制策略定值和控制的有功功率时间响应特性；紧急控制措施由各个单项控制措施组成；
2)针对紧急控制预想故障，在不考虑紧急控制措施实施的影响下，进行机电暂态时域仿真分析计算，基于时域仿真得到暂态频率曲线，结合频率安全二元表，评估暂态频率安全性；假设暂态频率不满足安全要求的情况有m个，将这m个暂态频率不满足安全要求的情况对应的m个频率安全二元表表示为(fMcrj，tMcrj)，j＝1,…,m；
3)针对紧急控制预想故障，在计及紧急控制措施实施的影响下，进行机电暂态时域仿真分析计算，基于时域仿真获取暂态频率曲线，结合步骤2)得到的m个频率安全二元表，进行暂态频率安全特性分析，包括分析统计频率偏移是否偏出这m个频率安全二元表中的频率偏移门槛值、如偏出则偏出时间是否超过相应的频率异常持续时间以及偏出后频率偏移恢复到相应的频率偏移门槛值之内的时间，如偏出后频率偏移未能恢复到相应的频率偏移门槛值之内则还要统计频率趋于稳态的时间；
4)基于步骤3)的暂态频率安全特性分析结果，结合步骤2)得到的m个频率安全二元表，对紧急控制措施改善暂态频率安全情况进行分类，分类方法如下：
对于步骤2)得到的m个频率安全二元表中的第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，j＝1,…,m：
如果频率偏移最大时不偏出fMcrj，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝1；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj但偏出时间不超过tMcrj，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝2；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj且偏出时间超过tMcrj，但能够恢复到fMcrj之内，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝3；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj且至稳态时仍不能恢复到fMcrj之内，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝4；
5)根据步骤4)的分类结果，结合步骤2)得到的m个频率安全二元表，计算紧急控制措施中各个单项控制措施对应各个频率安全二元表的改善暂态频率安全性的贡献，计算方法如下：
对于步骤2)得到的m个频率安全二元表中的第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，j＝1,…,m：
如MDTj＝1，则以频率偏移最大时刻tΔfmax之前各个单项控制措施输出功率累积能量计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
如MDTj＝2，则首先计算频率偏移第一次到达fMcrj前各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，再计算频率偏移第一次偏出fMcrj期间各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，最后考虑两个阶段重要性的差异，计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
如MDTj＝3，则首先计算频率偏移程度达到最大前各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，再计算频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，最后考虑两个阶段重要性的差异，计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
如MDTj＝4，则首先计算频率偏移程度达到最大前各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，再计算频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献；最后考虑两个阶段重要性的差异，计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
6)计算各个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献，如下所示：
Figure BDA0001353006350000051
其中，TCRk为第k个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献，CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，γj是紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态安全裕度的因子，按下式计算：
Figure BDA0001353006350000052
其中，μ1j和μ2j分别是针对第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在不考虑紧急控制措施实施的影响和计及紧急控制措施实施的影响两种情况下紧急控制预想故障时的暂态频率安全裕度；
7)基于各个单项控制措施的综合贡献，以其中的最大值为参照，计算各个单项控制措施的相对贡献度，如下所示：
Figure BDA0001353006350000061
其中，SCRk为第k个单项控制措施的相对贡献度，KC是紧急控制措施中单项控制措施的总数。
上述技术方案的进一步特征在于，对于对紧急控制措施中的第k个单项控制措施而言，其控制的有功功率响应时间ΔPk(t)特性为：
Figure BDA0001353006350000062
其中，tDk是第k个控制措施的扰动后控制策略启动延时时间，ΔPCGk是第k个控制措施的控制策略定值，tCGk是在延时tDk启动定值为ΔPCGk的控制策略后第k个控制措施输出达到目标值ΔPCGk的时刻；ΔPk(ΔPCGk,t,tDk)代表第k个控制措施在时段tCGk>t>tDk内的输出有功功率变化量。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝1，则各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全性的贡献按以下方法计算：
Figure BDA0001353006350000063
上式中，CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝2，各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献按以下方法计算：
Figure BDA0001353006350000064
Figure BDA0001353006350000071
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，CRFkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移第一次到达fMcrj前的改善频率安全的贡献，tFj为频率偏移第一次到达fMcrj的时间；CRTkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移第一次偏出fMcrj期间的改善频率安全的贡献，tTj为频率偏移恢复到fMcrj的时间；CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，α和β是上述两个阶段贡献重要度系数。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝3，各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献按以下方法计算：
Figure BDA0001353006350000072
Figure BDA0001353006350000073
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，CRFkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大前的改善频率安全的贡献，tFj为频率偏移程度达到最大的时间；CRTkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间的改善频率安全的贡献，tTj为频率偏移程度达到最大后恢复到fMcrj的时间；CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，α和β是上述两个阶段贡献重要度系数。
上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝4，各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献按以下方法计算：
Figure BDA0001353006350000081
Figure BDA0001353006350000082
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，CRFkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大前的改善频率安全的贡献，tFj为频率偏移程度达到最大的时间；CRTkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大后至恢复到稳态期间的改善频率安全的贡献，tTj为频率偏移程度达到最大后恢复到稳态的时间；CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，α和β是上述两个阶段贡献重要度系数。
本发明的有益效果如下：本发明基于改善频率安全性的实质是减少不平衡功率累积能量，紧急控制措施对改善暂态频率安全性的贡献情况在于控制对象在特定时段内输出功率的累积能量特性，提供基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全性贡献的方法。本发明基于机电暂态时域仿真，结合频率安全二元表，对紧急控制措施改善暂态频率安全性的情况进行分析与分类，得到紧急控制措施影响暂态频率安全特性的典型时段；继而通过对这些时段分析计算控制对象输出功率的累积能量，计及不同时段的重要性差异，得到单项控制措施针对单个频率安全二元表约束改善暂态频率安全性的贡献；进一步，考虑紧急控制措施对所有频率安全二元表约束改善暂态频率安全性都有不同程度的贡献，得到紧急控制措施改善暂态频率安全性的综合贡献；为了便于分析比较不同紧急控制措施对改善暂态频率安全性的贡献情况，分析计算相对贡献度。该方法顾及工程应用中可能对暂态频率安全有多个约束的实际需要，能够适应安全稳定紧急控制技术新特点的要求，例如，储能等能量型装备用于紧急控制，以及紧急控制采用连续调节，可对不同类型控制措施进行统一化的评估，是一种系统性的评估紧急控制措施改善暂态频率安全性贡献的方法。总之，本发明以控制对象输出功率累积能量情况评估紧急控制措施改善暂态频率安全性的贡献，为适应电源、电网和负荷发展变化新趋势，以及安全稳定紧急控制措施呈现的新特点，提供了理念创新的评估紧急控制措施改善暂态频率安全性贡献的技术思路，对于合理评估紧急控制措施改善安全稳定性的效益，从而协调紧急控制影响电网安全稳定具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本发明的一个实施例，其步骤如图1所示：
图1中描述的步骤1是获取输入信息。输入信息包括电网运行方式信息、机电暂态仿真计算数据、紧急控制预想故障、频率安全二元表和紧急控制措施信息。
频率安全二元表是描述暂态过程对频率安全性要求的信息，是由给定频率偏移门槛值和偏出频率偏移门槛值的频率异常持续时间构成的二元表，可采用多个频率安全二元表，即设频率安全二元表的数量为N个，则第i个频率安全二元表用(fcri，tcri)表示，其中fcri代表第i个频率安全二元表的频率偏移门槛值，tcri代表偏出fcri的频率异常持续时间，i＝1,…,N，所述偏出在低频安全评估时为低于、在高频安全评估时为高于，当且仅当偏出fcri的持续时间超过tcri判为暂态频率不满足安全要求。
紧急控制措施信息包括扰动后控制策略启动延时时间、控制策略定值和控制的有功功率时间响应特性；紧急控制措施由各个单项控制措施组成。对于对紧急控制措施中的第k个单项控制措施而言，其控制的有功功率响应时间ΔPk(t)特性为：
Figure BDA0001353006350000101
其中，tDk是第k个控制措施的扰动后控制策略启动延时时间，ΔPCGk是第k个控制措施的控制策略定值，tCGk是在延时tDk启动定值为ΔPCGk的控制策略后第k个控制措施输出达到目标值ΔPCGk的时刻；ΔPk(ΔPCGk,t,tDk)代表第k个控制措施在时段tCGk>t>tDk内的输出有功功率变化量。
图1中描述的步骤2是针对紧急控制预想故障，在不计及紧急控制措施的前提下，基于频率安全二元表(fcri，tcri)(i＝1,…,N，)进行暂态频率安全评估。具体而言，可采用商品化的电力系统安全稳定分析软件，针对暂态频率安全紧急控制预想故障，在不考虑紧急控制措施实施的影响下，进行机电暂态时域仿真分析计算，基于时域仿真得到暂态频率曲线，结合频率安全二元表评估暂态频率安全性；假设暂态频率不满足安全要求的情况有m个，将这m个暂态频率不满足安全要求的情况对应的m个频率安全二元表表示为(fMcrj，tMcrj)，j＝1,…,m。
暂态频率曲线是基于时域仿真得到的扰动下各个发电机频率曲线计算得到的系统等值发电机频率曲线fSYS(t)。除非特别说明，在后续步骤中暂态频率曲线的含义相同。
图1中描述的步骤3是针对紧急控制预想故障，在计及紧急控制措施的前提下，基于频率安全二元表，进行暂态频率安全特性分析。具体而言，可采用商品化的电力系统安全稳定分析软件，针对暂态频率安全紧急控制预想故障，在计及紧急控制措施实施的影响下，进行机电暂态时域仿真分析计算，基于时域仿真获取的暂态频率曲线，结合步骤2得到的m个频率安全二元表，进行暂态频率安全特性分析，包括分析统计频率偏移是否偏出这m个频率安全二元表中的频率偏移门槛值、如偏出则偏出时间是否超过相应的频率异常持续时间以及偏出后频率偏移恢复到相应的频率偏移门槛值之内的时间，如偏出后频率偏移未能恢复到相应的频率偏移门槛值之内则还要统计频率趋于稳态的时间tMw。
图1中描述的步骤4是基于计及紧急控制措施实施影响的暂态频率安全特性，结合频率安全二元表，对紧急控制措施改善暂态频率安全情况进行分类。具体而言，基于步骤3的暂态频率安全特性分析结果，结合步骤2得到的m个频率安全二元表，对紧急控制措施改善暂态频率安全情况进行分类。分类方法为，对于步骤2)得到的m个频率安全二元表中的第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，j＝1,…,m：
如果频率偏移最大时不偏出fMcrj，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝1；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj但偏出时间不超过tMcrj，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝2；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj且偏出时间超过tMcrj，但能够恢复到fMcrj之内，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝3；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj且至稳态时仍不能恢复到fMcrj之内，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝4；
上述四种类型代表了实施紧急控制措施后暂态频率安全性的典型特征，其中类型(1)和(2)暂态频率安全，类型(3)和(4)暂态频率不安全。
图1中描述的步骤5是基于控制措施实施引起的不平衡功率累积能量变化量，对紧急控制措施中各个单项控制措施，结合频率安全二元表，针对单一暂态频率安全约束，计算各个单项控制措施对应各个频率安全二元表的改善暂态频率安全的贡献，对KC个单项控制措施和步骤2得到m个频率安全二元表，需要进行KC*m次计算。具体而言，针对第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)，基于步骤3得到的暂态频率曲线，结合步骤4得到的改善暂态频率安全情况的分类结果MDTj，通过分析计算第k个单项控制措施实施引起的不平衡功率累积能量变化量，确定第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献CRkj。分析计算CRkj的方法与MDTj密切相关，也分为四种情况。
第1种情况MDTj＝1
基于步骤3到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率偏移量最大时的时刻tΔfmax，按下式计算CRkj：
Figure BDA0001353006350000121
第2种情况MDTj＝2
分以下3个步骤计算CRkj：
(1)计算第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)
在频率偏移第一次到达fMcrj前的改善频率安全的贡献CRFkj：
基于步骤3得到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率偏移第一次到达fMcrj的时刻tFj，按下式计算CRFkj：
Figure BDA0001353006350000122
(2)计算第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移第一次偏出fMcrj期间的改善频率安全的贡献CRFkj：
基于步骤3得到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率恢复到fMcrj的时刻tTj，按下式计算CRTkj：
Figure BDA0001353006350000131
(3)计算CRkj：
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，α和β是两个阶段贡献重要度系数，可取α＝0.7和β＝0.3。
第3种情况MDTj＝3
分以下3个步骤计算CRkj：
(1)计算第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大以前改善频率安全的贡献CRFkj：
基于步骤3得到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率偏移程度达到最大时刻tFj，按下式计算CRFkj：
Figure BDA0001353006350000132
(2)计算第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间改善频率安全的贡献CRTkj：
基于步骤3得到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率偏移程度达到最大后恢复到fMcrj的时刻tTj，按下式计算CRTkj：
Figure BDA0001353006350000133
(3)计算CRkj：
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，α和β是两个阶段贡献重要度系数，可取α＝0.8和β＝0.2。
第4种情况MDTj＝4
分以下3个步骤计算CRkj：
(1)计算第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大以前改善频率安全的贡献CRFkj：
基于步骤3得到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率偏移程度达到最大时刻tFj，按下式计算CRFkj：
Figure BDA0001353006350000141
(2)计算第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大后至恢复到稳态期间改善频率安全的贡献CRTkj：
基于步骤3得到的计及紧急控制措施实施影响的暂态频率曲线，分析统计频率恢复到稳态的时刻tTj，按下式计算CRTkj：
Figure BDA0001353006350000142
(3)计算CRkj：
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，α和β是两个阶段贡献重要度系数，可取α＝0.9和β＝0.1。
图1中描述的步骤6是基于紧急控制措施实施对暂态频率安全性的改善程度，计算各个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献。对KC个单项控制措施，逐一进行分析，计算每个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献，如下式所示：
Figure BDA0001353006350000143
其中，TCRk为第k个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献，CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，γj是紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态安全裕度的因子，按下式计算：
Figure BDA0001353006350000144
其中，μ1j和μ2j分别是针对第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在不考虑紧急控制措施实施的影响和计及紧急控制措施实施的影响两种情况下紧急控制预想故障时的暂态频率安全裕度。
图1中描述的步骤7是计算各个单项控制措施的相对贡献度，基于各个单项控制措施的综合贡献，以其中的最大值为参照，计算各个单项控制措施的相对贡献度，如下所示：
Figure BDA0001353006350000151
其中，SCRk为第k个单项控制措施的相对贡献度，KC是紧急控制措施中单项控制措施的总数。
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 (6)

1.基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)获取输入信息，所述输入信息包括电网运行方式信息、机电暂态仿真计算数据、紧急控制预想故障、频率安全二元表和紧急控制措施信息；
所述频率安全二元表是描述暂态过程对频率安全性要求的信息，是由给定频率偏移门槛值和偏出频率偏移门槛值的频率异常持续时间构成的二元表；设频率安全二元表的数量为N个，则第i个频率安全二元表用(fcri，tcri)表示，其中fcri代表第i个频率安全二元表的频率偏移门槛值，tcri代表偏出fcri的频率异常持续时间，i＝1，...，N，所述偏出fcri在低频安全评估时为低于、在高频安全评估时为高于，当且仅当偏出fcri的持续时间超过tcri判为暂态频率不满足安全要求；
所述紧急控制措施信息包括扰动后控制策略启动延时时间、控制策略定值和控制的有功功率时间响应特性；紧急控制措施由各个单项控制措施组成；
2)针对紧急控制预想故障，在不考虑紧急控制措施实施的影响下，进行机电暂态时域仿真分析计算，基于时域仿真得到暂态频率曲线，结合频率安全二元表，评估暂态频率安全性；假设暂态频率不满足安全要求的情况有m个，将这m个暂态频率不满足安全要求的情况对应的m个频率安全二元表表示为(fMcrj，tMcrj)，j＝1，...，m；
3)针对紧急控制预想故障，在计及紧急控制措施实施的影响下，进行机电暂态时域仿真分析计算，基于时域仿真获取暂态频率曲线，结合步骤2)得到的m个频率安全二元表，进行暂态频率安全特性分析，包括分析统计频率偏移是否偏出这m个频率安全二元表中的频率偏移门槛值、如偏出则偏出时间是否超过相应的频率异常持续时间以及偏出后频率偏移恢复到相应的频率偏移门槛值之内的时间，如偏出后频率偏移未能恢复到相应的频率偏移门槛值之内则还要统计频率趋于稳态的时间；
4)基于步骤3)的暂态频率安全特性分析结果，结合步骤2)得到的m个频率安全二元表，对紧急控制措施改善暂态频率安全情况进行分类，分类方法如下：
对于步骤2)得到的m个频率安全二元表中的第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，j＝1，...，m：
如果频率偏移最大时不偏出fMcrj，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝1；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj但偏出时间不超过tMcrj，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝2；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj且偏出时间超过tMcrj，但能够恢复到fMcrj之内，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝3；
如果频率偏移最大时偏出fMcrj且至稳态时仍不能恢复到fMcrj之内，则紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全情况类型MDTj＝4；
5)根据步骤4)的分类结果，结合步骤2)得到的m个频率安全二元表，计算紧急控制措施中各个单项控制措施对应各个频率安全二元表的改善暂态频率安全性的贡献，计算方法如下：
对于步骤2)得到的m个频率安全二元表中的第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，j＝1，...，m：
如MDTj＝1，则以频率偏移最大时刻tΔfmax之前各个单项控制措施输出功率累积能量计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
如MDTj＝2，则首先计算频率偏移第一次到达fMcrj前各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，再计算频率偏移第一次偏出fMcrj期间各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，最后考虑两个阶段重要性的差异，计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
如MDTj＝3，则首先计算频率偏移程度达到最大前各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，再计算频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，最后考虑两个阶段重要性的差异，计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
如MDTj＝4，则首先计算频率偏移程度达到最大前各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献，再计算频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善频率安全的贡献；最后考虑两个阶段重要性的差异，计算各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献；
6)计算各个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献，如下所示：
Figure FDA0002347234760000031
其中，TCRk为第k个单项控制措施改善暂态频率安全的综合贡献，CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，γj是紧急控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态安全裕度的因子，按下式计算：
Figure FDA0002347234760000041
其中，μ1j和μμ2j分别是针对第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在不考虑紧急控制措施实施的影响和计及紧急控制措施实施的影响两种情况下紧急控制预想故障时的暂态频率安全裕度；
7)基于各个单项控制措施的综合贡献，以其中的最大值为参照，计算各个单项控制措施的相对贡献度，如下所示：
Figure FDA0002347234760000042
其中，SCRk为第k个单项控制措施的相对贡献度，KC是紧急控制措施中单项控制措施的总数。
2.根据权利要求1所述的基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法，其特征在于，对于对紧急控制措施中的第k个单项控制措施而言，其控制的有功功率响应时间ΔPk(t)特性为：
Figure FDA0002347234760000043
其中，tDk是第k个控制措施的扰动后控制策略启动延时时间，ΔPCGk是第k个控制措施的控制策略定值，tCGk是在延时tDk启动定值为ΔPCGk的控制策略后第k个控制措施输出达到目标值ΔPCGk的时刻；ΔPk(ΔPCGk，t，tDk)代表第k个控制措施在时段tCGk＞t＞tDk内的输出有功功率变化量。
3.根据权利要求2所述的基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法，其特征在于，步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝1，则各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全性的贡献按以下方法计算：
Figure FDA0002347234760000044
上式中，CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，tΔfmax为频率偏移量最大时的时刻。
4.根据权利要求2所述的基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法，其特征在于，步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝2，各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献按以下方法计算：
Figure FDA0002347234760000051
Figure FDA0002347234760000052
CRkj＝α*CRFkj +β*CRTkj
其中，CRFkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移第一次到达fMcrj前的改善频率安全的贡献，tFj为频率偏移第一次到达fMcrj的时间；CRTkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移第一次偏出fMcrj期间的改善频率安全的贡献，tTj为频率偏移恢复到fMcrj的时间；CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，α和β是上述两个阶段贡献重要度系数。
5.根据权利要求2所述的基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法，其特征在于，步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝3，各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献按以下方法计算：
Figure FDA0002347234760000053
Figure FDA0002347234760000061
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，CRFkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大前的改善频率安全的贡献，tFj为频率偏移程度达到最大的时间；CRTkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大后至恢复到fMcrj期间的改善频率安全的贡献，tTj为频率偏移程度达到最大后恢复到fMcrj的时间；CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，α和β是上述两个阶段贡献重要度系数。
6.根据权利要求2所述的基于能量变化评估紧急控制措施改善暂态频率安全贡献度的方法，其特征在于，步骤5)中，对于第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)而言，如MDTj＝4，各个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献按以下方法计算：
Figure FDA0002347234760000062
Figure FDA0002347234760000063
CRkj＝α*CRFkj+β*CRTkj
其中，CRFkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大前的改善频率安全的贡献，tFj为频率偏移程度达到最大的时间；CRTkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)在频率偏移程度达到最大后至恢复到稳态期间的改善频率安全的贡献，tTj为频率偏移程度达到最大后恢复到稳态的时间；CRkj为第k个单项控制措施对应第j个频率安全二元表(fMcrj，tMcrj)的改善暂态频率安全的贡献，α和β是上述两个阶段贡献重要度系数。
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