CN108448573B - 在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，通过使主站稳控装置具备一定的自学习能力，当主站稳控装置接收不到当前在线信息时，自动匹配、选择历史在线控制策略表，有效提升在线闭环紧急控制系统的可靠性，有利于提高电力系统运行的安全性和稳定性。

Description

在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略

技术领域

本发明涉及一种在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，具体涉及一种在线闭环紧急控制系统调度端失效时厂站端自适应补救策略，属于电力系统及其自动化技术领域。

背景技术

电网安全稳定控制系统(简称稳控系统)是保持电力系统安全稳定运行的第二道防线。常规的电网安全稳定控制系统的控制主站一般设置了控制策略表，该策略表里的控制措施由特定的故障形式触发，根据电网不同的运行方式和大量的离线计算结果制定，故一般称为离线控制策略表。随着大区电网的互联、直流输电工程的大量建设以及新能源发电在电网中的规模不断扩大，电网运行复杂程度不断增加，运行方式多变，通常的离线分析与控制模式难以满足需要，在线安全稳定分析与闭环控制正逐渐走向工程实践。

在线闭环紧急控制系统一般由调度端调度中心站和厂站端稳控系统两大部分组成。调度中心站有相关的支撑系统或应用软件(如在线安全评估系统，简称为DSA系统)给出在线计算结论；稳控系统中的控制主站稳控装置(简称主站稳控装置)从DSA系统接收在线计算结论和控制策略，并将控制命令解析、转发至其它控制层(比如控制子站、执行站的安全稳定控制装置)，最终实现通过切机、切负荷等措施保证电网安全稳定运行的效果。

一般地，主站稳控装置因为通讯异常等原因导致无法接收到DSA系统的在线计算结论和控制策略时，主站稳控装置将被迫切换到本地的离线控制策略表，也就较大程度失去了在线控制策略的实时性优势，降低了在线闭环紧急控制系统的可靠性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，包括以下步骤，

主站稳控装置从DSA系统获取历史在线信息，历史在线信息为内含电网运行方式及其对应在线策控制策略的在线控制策略表；

主站稳控装置将特定时间跨度内的历史在线信息按一定时间间隔记录，记录每个时段的电网运行方式及对应的在线控制策略表；

主站稳控装置对记录的电网运行方式进行筛选，存储筛选后的电网运行方式及对应的在线控制策略表；

主站稳控装置根据电网实时运行信息，识别出当前电网运行方式；

当主站稳控装置接收不到当前在线信息时，从存储中查询出与当前电网运行方式最接近的电网运行方式；

用接近电网运行方式对应的在线控制策略表替换缺失的当前在值在线控制策略表，并根据其执行控制策略。

特定时间跨度T_spa和时间间隔T_ref满足的条件为，

DSA系统与主站稳控装置之间以T_spa为时间窗口刷新电网运行方式变化情况；

T_ref＝T_cal+T_tra，其中，T_cal为在线自适应控制策略计算用时，T_tra为主站稳控装置从DSA系统获取在线信息用时。

电网运行方式筛选的过程为，

定义记录的电网运行方式集合为{MODE₁,MODE₂,…,MODE_M}，其中M为时段数，MODE_i为第i时段的电网运行方式，即第i个电网运行方式；

将集合内的相邻两个电网运行方式进行对比，若两个电网运行方式的检修方式相同且关注的关键断面功率相近，则删除前一个电网运行方式，保留后一个电网运行方式。

若|P_{fra_j_l}-P_{fra_k_l}|≤P_{FRA_THR}，则认定这两个电网运行方式关注的同一个关键断面功率相近，其中P_{fra_j_l}为第j个电网运行方式关注的第l个关键断面功率，P_{fra_k_l}为第k个电网运行方式关注的第l个关键断面功率，P_{FRA_THR}为整定值，当关注的所有关键断面功率采用上述方法均判断为相近时，认为两个电网运行方式关注的关键断面相近。

识别出当前电网运行方式的过程为，

主站稳控装置将接收子站稳控装置上送的元件的电流有效值、有功功率有效值以及检修状态值，形成元件信息数据集，

其中，n为元件数，I_{ele_i1}是第i1个元件的电流有效值，P_{ele_i1}是第i1个元件的有功功率有效值，Con_{ele_i1}是第i1个元件的检修状态值，i1∈[1,n]；

根据元件信息数据集，识别元件状态；

根据元件状态，形成元件投停数据集{Ele_{con_1},Ele_{con_2},...,Ele_{con_n}}，其中，Ele_{con_i1}为第i1个元件的投停数据；

根据元件投停数据集识别出电网检修方式MODE_{rep_i}；

根据元件信息数据集，形成关键断面组合{P_{fra_1}{P₁,P₂,...,P_n1},P_{fra_2}{P₁,P₂,...,P_n2}…P_{fra_N}{P₁,P₂,...,P_n3}}，其中N为关键断面数，P_{fra_i2}为第i2个关键断面功率，i2∈[1,N]，P_{fra_N}{P₁,P₂,...,P_n3}表示第N个关键断面由n3个元件组成，P_n3为构成第N个关键断面的第n3个元件的有功功率；

根据电网检修方式和关键断面，形成当前电网运行方式{MODE_{rep_i},P_{fra_1},P_{fra_2},...,P_{fra_N}}。

识别元件状态的判据为，

Con_{ele_i1}＝1 (1)

Con_{ele_i1}＝0 (2)

I_{ele_i1}≥I_ope (3)

P_{ele_i1}≥P_ope (4)

当满足公式(1)，判定元件处于检修、停运状态；

当满足公式(2)并且满足公式(3)或(4)，判定元件处于投运状态；

当满足公式(2)并且(3)和(4)都不满足，判定元件处于停运状态；

其中I_ope和P_ope均为整定值。

本发明所达到的有益效果：本发明提出了在线闭环紧急控制系统调度端失效时厂站端自适应补救策略，通过使主站稳控装置具备一定的自学习能力，当主站稳控装置接收不到当前在线信息时，自动匹配、选择历史在线控制策略表，有效提升在线闭环紧急控制系统的可靠性，有利于提高电力系统运行的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为电网检修方式的判断流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，包括以下步骤：

步骤1，主站稳控装置从DSA系统获取历史在线信息，历史在线信息为内含电网运行方式及其对应在线策控制策略的在线控制策略表。

步骤2，主站稳控装置将特定时间跨度内的历史在线信息按一定时间间隔均匀地滚动记录在RAM芯片内，记录每个时段的电网运行方式及对应的在线控制策略表。

均匀地滚动记录具体如下：将在线信息分为1～M个数据包进行存储，从1到M，数值越大、数据越旧，运行中新数据按照从M～1的顺序依次迭代、覆盖。

定义T_spa为特定时间跨度，T_ref为时间间隔，RAM芯片内共记录M个时间段，M＝T_spa/T_ref，M为整数，第i时段的电网运行方式及对应的在线控制策略表分别记为MODE_i和TAB_i，i为整数，i∈[1,M]。实际电网运行时，从一种电网运行方式变换为另一种电网运行方式的时间间隔一般较长，DSA系统与主站稳控装置之间以T_spa为时间窗口刷新电网运行方式变化情况，同时，T_spa是为确定主站稳控装置RAM芯片容量所必需，优选地，T_spa为24小时；T_ref包括在线自适应控制策略计算用时T_cal和主站稳控装置从DSA系统获取在线信息用时T_tra两部分，即T_ref＝T_cal+T_tra。典型地，T_cal为5分钟，T_tra为10秒钟。

步骤3，主站稳控装置对记录的电网运行方式进行筛选，用掉电保持FLASH芯片迭代存储筛选后的电网运行方式及对应的在线控制策略表；存储的电网运行方式及对应的在线控制策略表的集合，分别记为{MODE₁,MODE₂,…,MODE_N′}和{TAB₁,TAB₂,…,TAB_N′}，N′≤M，N′为整数。

电网运行方式筛选的过程为：

31)定义记录的电网运行方式集合为{MODE₁,MODE₂,…,MODE_M}，其中MODE_i为第i时段的电网运行方式，即第i个电网运行方式；

32)将集合内的相邻两个电网运行方式进行对比，对比内容包括检修方式和关注的关键断面两部分，若两个电网运行方式的检修方式相同且关注的关键断面功率相近，则删除前一个电网运行方式，保留后一个电网运行方式。

检修方式是指当前电网处于全接线、单回线路检修或多回线路检修等状态，具有唯一性，若两个电网运行方式的检修方式均判定某线路检修，则两个检修方式相同。

假设第j个电网运行方式和第k个电网运行方式均有N个关键断面，关键断面功率等于组成该关键断面的所有元件的有功功率之和，若|P_{fra_j_l}-P_{fra_k_l}|≤P_{FRA_THR}，则认定这两个电网运行方式关注的同一个关键断面功率相近，其中P_{fra_j_l}为第j个电网运行方式关注的第l个关键断面功率，P_{fra_k_l}为第k个电网运行方式关注的第l个关键断面功率，P_{FRA_THR}为整定值，优选地，P_{FRA_THR}整定为10MW，当关注的所有关键断面功率采用上述方法均判断为相近时，认为两个电网运行方式关注的关键断面相近。

步骤4，主站稳控装置根据电网实时运行信息，识别出当前电网运行方式。

电网安全稳定控制系统一般由主站稳控装置、至少一个子站稳控装置、至少一个执行站稳控装置构成；子站稳控装置采集关键断面信息、识别线路投停和故障，可以将相关信息通过基于光纤的高速数字通信网络发送给主站稳控装置，并可接受主站稳控装置的切机、切负荷等控制命令；执行站稳控装置采集相关机组和负荷信息以及可能的关联断面信息，可以将相关信息通过基于光纤的高速数字通信网络发送给子站稳控装置，并可接收、执行子站稳控装置发送的控制命令；其中，高速数字通信网络的传输能力应当不小于1Mbps，以使得关键断面、线路投停和故障信息以及控制命令能够快速且稳定地在主站稳控装置、子站稳控装置和执行站稳控装置间传输。

识别出当前电网运行方式的过程为：

41)主站稳控装置将接收子站稳控装置上送的元件的电流有效值、有功功率有效值以及检修状态值，形成元件信息数据集，

其中，n为元件数，i1∈[1,n]，I_{ele_i1}是第i1个元件的电流有效值，P_{ele_i1}是第i1个元件的有功功率有效值，Con_{ele_i1}是第i1个元件的检修状态值，检修状态值为布尔型数据，由设置在装置上的硬压板决定，投入元件检修压板，该值为1，退出元件检修压板，该值为0。

42)根据元件信息数据集，识别元件状态；

识别元件状态的判据为，

Con_{ele_i1}＝1 (1)

Con_{ele_i1}＝0 (2)

I_{ele_i1}≥I_ope (3)

P_{ele_i1}≥P_ope (4)

当满足公式(1)，判定元件处于检修、停运状态；

当满足公式(2)并且满足公式(3)或(4)，判定元件处于投运状态；

当满足公式(2)并且(3)和(4)都不满足，判定元件处于停运状态；

其中I_ope和P_ope均为整定值，优选地，I_ope整定为比充电电流大80A，P_ope整定为20MW；

43)根据元件状态，形成元件投停数据集{Ele_{con_1},Ele_{con_2},...,Ele_{con_n}}，其中，Ele_{con_i1}为第i1个元件的投停数据；

44)根据元件投停数据集，以图2所示的现有技术流程，识别出电网检修方式MODE_{rep_i}；

45)根据元件信息数据集，形成关键断面组合{P_{fra_1}{P₁,P₂,...,P_n1},P_{fra_2}{P₁,P₂,...,P_n2}…P_{fra_N}{P₁,P₂,...,P_n3}}，其中N为关键断面数，P_{fra_i2}为第i2个关键断面功率，i2∈[1,N]，P_{fra_N}{P₁,P₂,...,P_n3}表示第N个关键断面由n3个元件组成，P_n3为构成第N个关键断面的第n3个元件的有功功率，关键断面数量N和构成关键断面的元件数量n1、n2、n3，由能够准确识别电网运行方式的相关断面和线路的最小数量确定；

46)根据电网检修方式和关键断面，形成当前电网运行方式{MODE_{rep_i},P_{fra_1},P_{fra_2},...,P_{fra_N}}。

步骤5，当主站稳控装置接收不到当前在线信息时，从存储中查询出与当前电网运行方式最接近的电网运行方式；

步骤6，用接近电网运行方式对应的在线控制策略表替换缺失的当前在值在线控制策略表，并根据其执行控制策略。

本发明提出了在线闭环紧急控制系统调度端失效时厂站端自适应补救策略，通过使主站稳控装置具备一定的自学习能力，当主站稳控装置接收不到当前在线信息时，自动匹配、选择历史在线控制策略表，有效提升在线闭环紧急控制系统的可靠性，有利于提高电力系统运行的安全性和稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，其特征在于：包括以下步骤，

主站稳控装置从DSA系统获取历史在线信息，历史在线信息为内含电网运行方式及其对应在线策控制策略的在线控制策略表；

主站稳控装置将特定时间跨度内的历史在线信息按一定时间间隔记录，记录每个时段的电网运行方式及对应的在线控制策略表；

主站稳控装置对记录的电网运行方式进行筛选，存储筛选后的电网运行方式及对应的在线控制策略表；

主站稳控装置根据电网实时运行信息，识别出当前电网运行方式；

当主站稳控装置接收不到当前在线信息时，从存储中查询出与当前电网运行方式最接近的电网运行方式；

用接近电网运行方式对应的在线控制策略表替换缺失的当前在值在线控制策略表，并根据其执行控制策略。

2.根据权利要求1所述的在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，其特征在于：特定时间跨度T_spa和时间间隔T_ref满足的条件为，

DSA系统与主站稳控装置之间以T_spa为时间窗口刷新电网运行方式变化情况；

T_ref＝T_cal+T_tra，其中，T_cal为在线自适应控制策略计算用时，T_tra为主站稳控装置从DSA系统获取在线信息用时。

3.根据权利要求1所述的在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，其特征在于：电网运行方式筛选的过程为，

定义记录的电网运行方式集合为{MODE₁,MODE₂,…,MODE_M}，其中M为时段数，MODE_i为第i时段的电网运行方式，即第i个电网运行方式；

将集合内的相邻两个电网运行方式进行对比，若两个电网运行方式的检修方式相同且关注的关键断面功率相近，则删除前一个电网运行方式，保留后一个电网运行方式。

4.根据权利要求3所述的在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，其特征在于：若|P_{fra_j_l}-P_{fra_k_l}|≤P_{FRA_THR}，则认定这两个电网运行方式关注的同一个关键断面功率相近，其中P_{fra_j_l}为第j个电网运行方式关注的第l个关键断面功率，P_{fra_k_l}为第k个电网运行方式关注的第l个关键断面功率，P_{FRA_THR}为整定值，当关注的所有关键断面功率采用上述方法均判断为相近时，认为两个电网运行方式关注的关键断面相近。

5.根据权利要求1所述的在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，其特征在于：识别出当前电网运行方式的过程为，

主站稳控装置将接收子站稳控装置上送的元件的电流有效值、有功功率有效值以及检修状态值，形成元件信息数据集，

其中，n为元件数，I_{ele_i1}是第i1个元件的电流有效值，P_{ele_i1}是第i1个元件的有功功率有效值，Con_{ele_i1}是第i1个元件的检修状态值，i1∈[1,n]；

根据元件信息数据集，识别元件状态；

根据元件状态，形成元件投停数据集{Ele_{con_1},Ele_{con_2},...,Ele_{con_n}}，其中，Ele_{con_i1}为第i1个元件的投停数据；

根据元件投停数据集识别出电网检修方式MODE_{rep_i}；

根据元件信息数据集，形成关键断面组合{P_{fra_1}{P₁,P₂,...,P_n1},P_{fra_2}{P₁,P₂,...,P_n2}…P_{fra_N}{P₁,P₂,...,P_n3}}，其中N为关键断面数，P_{fra_i2}为第i2个关键断面功率，i2∈[1,N]，P_{fra_N}{P₁,P₂,...,P_n3}表示第N个关键断面由n3个元件组成，P_n3为构成第N个关键断面的第n3个元件的有功功率；

根据电网检修方式和关键断面，形成当前电网运行方式

{MODE_{rep_i},P_{fra_1},P_{fra_2},...,P_{fra_N}}。

6.根据权利要求5所述的在线闭环紧急控制系统厂站端自适应补救策略，其特征在于：识别元件状态的判据为，

Con_{ele_i1}＝1 (1)

Con_{ele_i1}＝0 (2)

I_{ele_i1}≥I_ope (3)

P_{ele_i1}≥P_ope (4)

当满足公式(1)，判定元件处于检修、停运状态；

当满足公式(2)并且满足公式(3)或(4)，判定元件处于投运状态；

当满足公式(2)并且(3)和(4)都不满足，判定元件处于停运状态；

其中I_ope和P_ope均为整定值。

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