CN108964069A - 一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电网第三道防线控制措施的在线仿真技术领域，并且更具体地涉及一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法。本发明具体包括：第1轮次：步骤一：利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，与低频减负荷策略匹配达到下一轮减载要求；步骤二：根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷；步骤三：重新计算潮流，待收敛后进入第二轮次；第2轮次：重复第一轮次操计算流程。本发明是首次在电网在线计算程序中实现了三道防线的建模，实现了多轮次低频减负荷的功能及电力系统稳定控制三道防线的功能，提高了电网故障时仿真程序的计算精度。

Description

一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法及系统

技术领域

本发明属于电网第三道防线控制措施的在线仿真技术领域，并且更具体地涉及一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法。

背景技术

随着交直流混联大电网的快速发展,中国电网结构长时间处于过渡期。电网运行特性复杂，电网安全稳定对安控系统的依赖程度较高，安控系统覆盖面广且功能复杂。以某省级电网为例，2012年底已配置的安控系统共有10个，安控装置共90套。

为了及时掌握安控系统的运行状态，江苏、四川、广东等省级以上调度机构已经建设了安控装置集中管理系统通过调度数据网或专用数据网接入调度端,实现了安控装置的电气量、元件投停和可切状态、运行方式、压板及开入量、异常告警、定值、动作报告及录波数据等多类信息的统一采集和集中监视,为及时掌握安控装置的运行状态提供了有效的技术支撑手段。但是，仍缺乏对安控系统当值控制措施的监视、可实施性及控制效果的在线评估功能。

国外由于调度管理模式不同，大多采用分区电力市场的模式，与目前国调、分调一体化运作模式相异，因而没有成熟的经验可供借鉴。

国内随着电力系统自动化技术飞速发展，调度自动化系统已经由单一功能系统逐渐向多级多系统联合的综合系统转变，在统一的减负荷模型基础上强化各应用系统之间的数据交互和功能集成，新的平台及整合技术使得在调度自动化系统与调度应用系统间的应用集成具备了可实现的基础条件。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法，包括：

第1轮次：

步骤一：根据电网故障负荷损失情况,利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，与低频减负荷策略匹配达到下一轮减载要求进入步骤二，否则根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果并退出；

步骤二：根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷，进入步骤三；

步骤三：对故障后潮流作为判据策略，根据计算程序所需扫描的预想电网设备故障数量多少，设置不同故障之间的并行计算方式调用潮流计算程序，利用潮流计算得到故障后潮流结果；对故障后潮流结果进行反馈型策略匹配，匹配出来当值低频减负荷策略和减载信息，将减载信息传回至潮流计算中，重新计算潮流，待收敛后进入第二轮次；

第2轮次：重复第一轮次操计算流程。

可选的，还包括第N轮次，所述N大于2。

可选的，减载信息为应切负荷名称和应切负荷量。

可选的，所述的第1轮次潮流计算程序输入信息为初始电网一次设备模型全数据件、故障元件和监视元件，输出信息为潮流文件、监视元件潮流结果和返回低频减负荷策略解析结果。

可选的，第2轮次潮流计算输入信息为上一轮潮流文件、本轮监视元件和上一轮策略匹配结果，输出信息为根据动作措施修改后的潮流文件、监视元件潮流结果和最终南瑞返回电网故障下所有轮次的低频减负荷策略解析结果。

可选的，低频减负荷策略解析结果包括应切除负荷的名称、类型和功率。

可选的，减负荷策略匹配根据电力系统术语的语法词法规则生成电子化的减负荷策略表，利用特定的语法词法解析器解析减负荷策略表，形成暂态稳定计算程序识别的策略接口文件，暂态稳定计算程序每计算一步都会与策略接口文件中的信息匹配；

所述减负荷策略匹配包括对低频减负荷策略表进行结构解析和低频减负荷函数定制进行负荷策略匹配工作；

对低频减负荷策略表进行结构解析，包括词法解析和语法解析；

词法解析主要功能是对原始输入文件进行初步分析，把文件分割为自定义的词素，称为词法单元；词法解析可以实现对文件注释的过滤，以及对非法字符的检测；

语法解析是对从词法解析器输入的词法单元进行规则匹配,最终生成暂态稳定计算程序识别的策略接口文件；

低频减负荷函数定制进行负荷策略匹配工作是指在低频减负荷策略表中各参数为{"轮次＝1,频率＝49.2,延迟＝0.2,切负荷率＝0.041"}，其中参数轮次表示切负荷轮次为第一轮，频率表示启动切负荷频率为49.2，延迟表示切负荷的延迟时间为0.2秒，切负荷率表示切负荷比例为4.1％。

可选的，优先切除可中断负荷是从基础数据文件中将所有的抽水蓄能机组查找出，把抽蓄切泵机组模型按照策略固有的优先级进行排序，利用IF条件语句表达是否满足切对应负荷语句，利用THEN行为语句表达可切负荷的切除行为和切除量。

可选的，暂态稳定计算分为暂态稳定显示分析和暂态稳定隐式分析，暂态稳定显示分析包括解电网微分方程和解电网网络方程；暂态稳定隐式分析包括化微分方程为差分方程和联立迭代求解网络方程和差分方程。

可选的，切负荷方式包括优先切除可中断负荷方式和按照比例平均切除各线路负荷方式。

本发明还提供一种电网多轮次低频减负荷仿真计算系统，其特征在于，包括：

第一计算单元，根据电网故障负荷损失情况,利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，确定与低频减负荷策略匹配是否达到下一轮减载要求，根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果；

第二计算单元，根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷；

第三计算单元，对故障后潮流作为判据策略，根据计算程序所需扫描的预想电网设备故障数量多少，设置不同故障之间的并行计算方式调用潮流计算程序，利用潮流计算得到故障后潮流结果；对故障后潮流结果进行反馈型策略匹配，匹配出来当值低频减负荷策略和减载信息，将减载信息传回至潮流计算中，重新计算潮流，进行收敛。

本发明的优点在于：

本发明是首次在电网在线计算程序中实现了三道防线的建模，实现了多轮次低频减负荷的功能及电力系统稳定控制三道防线的功能，提高了电网故障时仿真程序的计算精度。

附图说明

图1是本发明一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法流程图；

图2是本发明一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法暂态稳定计算流程图；

图3是本发明一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法低频减载参数配置图；

图4是本发明一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法低频减负荷的华北某母线频率曲线图；

图5是本发明一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法华北某地负荷被切除有功曲线图；

图6是本发明一种电网多轮次低频减负荷仿真计算系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法，如图1所示，包括：

第1轮次：

步骤一：根据电网故障负荷损失情况,利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，与低频减负荷策略匹配达到下一轮减载要求进入步骤二，否则根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果并退出；暂态稳定计算分为暂态稳定显示分析和暂态稳定隐式分析，暂态稳定显示分析包括解电网微分方程和解电网网络方程；暂态稳定隐式分析包括化微分方程为差分方程和联立迭代求解网络方程和差分方程；其中，如图2所示，具体流程包括：

(1)开始：计算稳态初始潮流；

(2)设置故障；设置电网设备故障，如开关跳闸故障，线路单相及多相故障，直流故障等；

(3)选择解微分方程方式，输出结果，结束。

步骤二：根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷，切负荷方式包括优先切除可中断负荷方式和按照比例平均切除各线路负荷方式，优先切除可中断负荷是从基础数据文件中将所有的抽水蓄能机组查找出，抽水蓄能机组是在供电充足时作为负荷、在供电短缺时作为机组，所以在低频减负荷时需要优先切除抽水蓄能机组，把抽蓄切泵机组模型按照策略固有的优先级进行排序，利用IF条件语句表达是否满足切对应负荷语句，利用THEN行为语句表达可切负荷的切除行为和切除量，进入步骤三；

其中，低频减负荷策略表如表1所示：

表1

其中，启动值为装置判断是否启动的频率门槛值；启动延时为考虑了频率门槛值的持续时间和设备响应时间延迟；r1_flag至r9_q是多轮次低频切负荷判据和切除负荷比例；

低频减负荷策略匹配，包括对低频减负荷策略表进行结构解析和低频减负荷函数定制进行低频减负荷策略匹配工作；

对低频减负荷策略表进行结构解析，包括词法解析和语法解析；

词法解析主要功能是对原始输入文件进行初步分析，把文件分割为自定义的词素，称为词法单元；词法解析可以实现对文件注释的过滤，以及对非法字符的检测；

语法解析是对从词法解析器输入的词法单元进行规则匹配,最终生成暂态稳定计算程序识别的策略接口文件；

如图3所示，低频减负荷函数定制进行负荷策略匹配工作是指在低频减负荷策略表中设置参数为轮次＝1,频率＝49.2、延迟＝0.2、和切负荷率＝0.041。其中参数轮次表示切负荷轮次为第一轮，频率表示启动切负荷频率为49.2，延迟表示切负荷的延迟时间为0.2秒，切负荷率表示切负荷比例为4.1％。

根据电力系统术语的语法词法规则生成电子化的减负荷策略表如表2表示：

表2

利用特定的语法词法解析器解析减负荷策略表，形成暂态稳定计算程序识别的策略接口文件，暂态稳定计算程序每计算一步都会与策略接口文件中的信息匹配，生成交互文件格式，如表3所示：

1	303	1	42116	16	1	1.1	0.7	1.3	1.5	1.2	1.4.
												1	303	1	0	16	0	2	3	4.7	0	1.7	1.6
1	303	2	0	16	0	5	6	5.0	0	0	0
												1	303	3	0	16	0	8	9	6.0	0	0	0
1	303	4	0	16	0	11	12	6.5	0	0	0
												1	303	5	0	16	0	14	15	7.2	0	0	0
1	303	6	0	16	0	17	18	7.2	0	0	0
												1	303	7	0	16	0	20	21	7.7	0	0	0
1	303	8	0	16	0	23	24	3.0	0	0	0

表3

对表3说明如下：

第1行

第1列：1：有效；0：无效

第2列：低频低压减载的装置编号

第3列：1：逐轮动作；2：同时动作

第4列：42216：代表信号采样位置为远方,远方信号采样位置的母线在基础数据文件节点表中的行号；-1：信号采样位置为就地；

第5列：16代表扰动类型为低频低压减载继电器扰动

第6列：1：低频；2：低压

第7列：低频低压减载继电器扰动的启动值

第8列：启动延时

第9列：闭锁值

第10列：解锁值

第11列：滑差闭锁值

第12列：滑差解锁值

第2行至第10行

第1列：1：有效；0：无效

第2列：低频低压减载的装置编号

第3列：代表普通轮第一轮

第4列：未知标识，后续知道再做补充

第5列：代表扰动类型为低频低压减载继电器扰动

第6列：未知标识，后续知道再做补充

第7列：该轮启动值

第8列：该轮第一轮延时

第9列：该轮第一轮切负荷比例

第10列：未知标识，后续知道再做补充

第11列：断路器时间

第12列：计算滑差时长

步骤三：对故障后潮流作为判据策略，根据计算程序所需扫描的预想电网设备故障数量多少，设置不同故障之间的并行计算方式调用潮流计算程序，利用潮流计算得到故障后潮流结果；对故障后潮流结果进行反馈型策略匹配，匹配出来当值低频减负荷策略和减载信息，其中减载信息为应切负荷名称和应切负荷量，将减载信息传回至潮流计算中，重新计算潮流，待收敛后进入第2轮次；

其中，第1轮次潮流计算程序输入信息为初始电网一次设备模型全数据件、故障元件和监视元件，输出信息为潮流文件、监视元件潮流结果和返回低频减负荷策略解析结果。

第2轮次：重复第一轮次操计算流程，根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果并退出，或者进入到第N轮次，其中N大于2。

其中，第2轮次潮流计算输入信息为上一轮潮流文件、本轮监视元件和上一轮策略匹配结果，输出信息为根据动作措施修改后的潮流文件、监视元件潮流结果和最终南瑞返回电网故障下所有轮次的低频减负荷策略解析结果。

其中，第N轮次潮流计算输入信息为上一轮潮流文件、本轮监视元件和上一轮策略匹配结果，输出信息为根据动作措施修改后的潮流文件、监视元件潮流结果和最终南瑞返回电网故障下所有轮次的低频减负荷策略解析结果，低频减负荷策略解析结果包括应切除负荷的名称、类型和功率。

根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果并退出后，得到如图4所示的低频减负荷的华北某母线频率曲线和如图5所示的华北某地负荷被切除有功曲线。

本发明还提供一种电网多轮次低频减负荷仿真计算系统200，如图6所示，包括：

第一计算单元201，根据电网故障负荷损失情况,利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，确定与低频减负荷策略匹配是否达到下一轮减载要求，根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果；

第二计算单元202，根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷；

第三计算单元203，对故障后潮流作为判据策略，根据计算程序所需扫描的预想电网设备故障数量多少，设置不同故障之间的并行计算方式调用潮流计算程序，利用潮流计算得到故障后潮流结果；对故障后潮流结果进行反馈型策略匹配，匹配出来当值低频减负荷策略和减载信息，将减载信息传回至潮流计算中，重新计算潮流，进行收敛。

本发明是首次在电网在线计算程序中实现了三道防线的建模，实现了多轮次低频减负荷的功能及电力系统稳定控制三道防线的功能，提高了电网故障时仿真程序的计算精度。

Claims (12)

1.一种电网多轮次低频减负荷仿真计算方法，其特征在于，包括：

第1轮次：

步骤一：根据电网故障负荷损失情况,利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，与低频减负荷策略匹配达到下一轮减载要求进入步骤二，否则根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果并退出；

步骤二：根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷，进入步骤三；

步骤三：对故障后潮流作为判据策略，根据计算程序所需扫描的预想电网设备故障数量多少，设置不同故障之间的并行计算方式调用潮流计算程序，利用潮流计算得到故障后潮流结果；对故障后潮流结果进行反馈型策略匹配，匹配出来当值低频减负荷策略和减载信息，将减载信息传回至潮流计算中，重新计算潮流，待收敛后进入第二轮次；

第2轮次：重复第一轮次操计算流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括第N轮次，所述N大于2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的减载信息为应切负荷名称和应切负荷量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的第1轮次潮流计算程序输入信息为初始电网一次设备模型全数据件、故障元件和监视元件，输出信息为潮流文件、监视元件潮流结果和返回低频减负荷策略解析结果。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的第2轮次潮流计算输入信息为上一轮潮流文件、本轮监视元件和上一轮策略匹配结果，输出信息为根据动作措施修改后的潮流文件、监视元件潮流结果和最终南瑞返回电网故障下所有轮次的低频减负荷策略解析结果。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的第N轮次潮流计算输入信息为上一轮潮流文件、本轮监视元件和上一轮策略匹配结果，输出信息为根据动作措施修改后的潮流文件、监视元件潮流结果和最终南瑞返回电网故障下所有轮次的低频减负荷策略解析结果。

7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述的低频减负荷策略解析结果包括应切除负荷的名称、类型和功率。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的减负荷策略匹配根据电力系统术语的语法词法规则生成电子化的减负荷策略表，利用特定的语法词法解析器解析减负荷策略表，形成暂态稳定计算程序识别的策略接口文件，暂态稳定计算程序每计算一步都会与策略接口文件中的信息匹配；

所述减负荷策略匹配包括对低频减负荷策略表进行结构解析和低频减负荷函数定制进行负荷策略匹配工作；

对低频减负荷策略表进行结构解析，包括词法解析和语法解析；

词法解析主要功能是对原始输入文件进行初步分析，把文件分割为自定义的词素，称为词法单元；词法解析可以实现对文件注释的过滤，以及对非法字符的检测；

语法解析是对从词法解析器输入的词法单元进行规则匹配,最终生成暂态稳定计算程序识别的策略接口文件；

低频减负荷函数定制进行负荷策略匹配工作是指在低频减负荷策略表中各参数为轮次＝1,频率＝49.2、延迟＝0.2、和切负荷率＝0.041。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的优先切除可中断负荷是从基础数据文件中将所有的抽水蓄能机组查找出，把抽蓄切泵机组模型按照策略固有的优先级进行排序，利用IF条件语句表达是否满足切对应负荷语句，利用THEN行为语句表达可切负荷的切除行为和切除量。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的暂态稳定计算分为暂态稳定显示分析和暂态稳定隐式分析，暂态稳定显示分析包括解电网微分方程和解电网网络方程；暂态稳定隐式分析包括化微分方程为差分方程和联立迭代求解网络方程和差分方程。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的切负荷方式包括优先切除可中断负荷方式和按照比例平均切除各线路负荷方式。

12.一种电网多轮次低频减负荷仿真计算系统，其特征在于，包括：

第一计算单元，根据电网故障负荷损失情况,利用暂态稳定计算，计算频率曲线，得出电网故障后精度较高的频率偏移量和持续的时间，确定与低频减负荷策略匹配是否达到下一轮减载要求，根据暂稳计算结果给出最终电网稳定性评估结果；

第二计算单元，根据低频减负荷策略计算应切负荷量，在进行切负荷时，对可切负荷进行配置，优先切除可中断负荷；

第三计算单元，对故障后潮流作为判据策略，根据计算程序所需扫描的预想电网设备故障数量多少，设置不同故障之间的并行计算方式调用潮流计算程序，利用潮流计算得到故障后潮流结果；对故障后潮流结果进行反馈型策略匹配，匹配出来当值低频减负荷策略和减载信息，将减载信息传回至潮流计算中，重新计算潮流，进行收敛。