CN109687528B - 一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，包括获取目标区域内现有稳控装置包含的高周切机防线策略；对所述高周切机防线策略进行分析，得到建模所需的基本元素；按照结构化建模的方法，基于所述基本元素，建立覆盖目标区域电网的高周切机防线模型；获取目标区域电网调控机构发布的切机配置方案，根据所述切机配置方案和高周切机防线模型，统计出高周各轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计。本发明按区域按轮次统计可切总量，提升稳控装置监视实用化水平，大大提高电网抵抗风险的能力。

Description

一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法

技术领域

本发明属于电力系统调度运行监控技术领域，具体涉及一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法。

背景技术

随着新能源接入规模和直流外送容量日益增大，送端电网内特高压直流闭锁后的电网高周风险日趋突出，一旦发生直流闭锁后稳控拒动，则可能因频率严重升高造成新能源和常规电源无序脱网的严重后果。在这一背景下，作为电网安全稳定第三道防线的高周切机防线尤其重要。为了满足新能源消纳需求，火电机组运行方式及出力可能会发生变化，将导致运行中的高周切机量发生较大变化，需要实现高周切机量的实时监视，自动与区域电网调控机构发布的高周切机配置方案进行比对，检查是否满足故障时需切机量的要求。

目前通过对稳控装置的监视可以获取部分第三道防线的高周切机数据，但是缺少对稳控装置内高周切机防线策略的建模及可切量统计，且区域内各厂站的高周切机防线策略并没有统一整合，无法以区域为单位统一对高周切机防线进行汇集监视并针对故障时需切机量进行统计。因此亟需开展对相关问题的研究，提升稳控装置监视实用化水平，提高电网抵抗风险的能力。

申请号为201410487477.7，发明名称为：一种基于区域互联电网频率特性的高频切机仿真配置方法的中国发明专利申请中，披露了一种基于区域互联电网频率特性的高频切机仿真配置方法，基于互联系统的频率特性、拓扑结构、功率平衡等特点，确定高频切机的基本配置原则，对最佳切机频段、最小切机容量、切机轮次、切机延时等参数进行配置，具有适应性强、考虑因素全面、方案合理等优点。

申请号为201510674368.0、发明名称为：一种电网高频切机配置方案中切除发电机顺序的选取方法的中国发明专利申请中，披露了一种电网高频切机配置方案中切除发电机顺序的选取方法，通过基于可参与高频切机的各发电机自身的单位调节功率或调差系数，确定高频切机方案中优先选择切除发电机顺序，从而使用最小切机量控制系统频率运行在合理范围。

上述发明专利申请中虽然描述了一种高周切机防线的配置方法，但未涉及如何将具备高周切机功能的稳控装置(简称：稳控装置)采集的高周相关信息结构化建模并结合当前电网实时工况对可切量进行统计，仅针对高周切机防线的配置原则进行了探讨。因此，迫切需要设计一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，能够适应于各种高周切逻辑，基于稳控装置采集的信息实现对高周切机量的实时监视，检查是否满足故障时需切机量的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，基于区域内现有稳控装置的高周切机逻辑，结合区域电网调控机构发布的切机配置方案，构建高周切机防线策略模型，按区域按轮次统计可切总量，具有考虑因素全面、适应性强、应用广泛、方案合理等优点。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，包括：

获取目标区域内现有稳控装置包含的高周切机防线策略；

对所述高周切机防线策略进行分析，得到建模所需的基本元素；

按照结构化建模的方法，基于所述基本元素，建立覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型；

获取目标区域电网调控机构发布的切机配置方案，根据所述切机配置方案和高周切机防线策略模型，统计出高周各轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计。

优选地，所述高周切机防线策略包括：装置各轮次动作条件、控制量分配置方式、可控措施集合。

优选地，所述建模所需的基本元素包括：

装置要素，所述装置要素用于描述稳控装置的特性，包含装置名称、运行状态、闭锁状态和主备机属性；

压板要素，所述压板要素用于描述与高周切机防线策略相关的压板信息，包含了压板名称、压板状态、压板类型和关联装置名称，涉及稳控装置的总功能压板、可切机组的允切压板和出口压板；

定值要素，所述定值要素用于描述与高周切机防线策略相关的定值信息，包含定值名称、定值名、定值类型和关联装置名称，涉及高周各轮次的投退控制字定值、动作频率定值、动作延时定值、过频切机顺序表定值；

高周切机防线策略要素，所述高周切机防线策略要素用于描述单个稳控策略高周切机防线策略的特性，包含策略名、第一轮投退控制字、第一轮动作频率、第一轮动作延时、第一轮控制量、第二轮投退控制字、第二轮动作频率、第二轮动作延时、第二轮控制量、第三轮投退控制字、第三轮动作频率、第三轮动作延时、第三轮控制量、特殊轮投退控制字、特殊轮动作频率、特殊轮动作延时、特殊轮控制量、风电轮投退控制字、风电轮动作频率、风电轮动作延时、风电轮控制量、关联装置名称和措施空间；

控制措施要素，所述控制措施要素用于描述稳控装置具体动作信息，包含措施名、所属措施空间、措施类型、措施延时、关联设备和关联稳控装置；

设备要素，所述设备要素用于描述与高周切机策略相关的设备信息，包含设备名称、运行状态、有功功率、无功功率、优先级排序方式、优先级定义和可切量。

优选地，所述装置要素与压板要素、装置要素与定值要素之间为一对多的关联关系；所述装置要素与高周切机防线策略要素之间是一对一的关联关系；所述高周切机防线策略要素与控制措施要素、高周切机防线策略要素与定值要素之间是一对多的关联关系；所述控制措施要素与设备要素之间是一对一的关联关系。

优选地，所述按照结构化建模的方法，基于所述基本元素，建立覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型，具体为：

将各高周切机防线策略按上述的装置要素、压板要素、定值要素、高周切机防线策略要素、控制措施要素、设备要素组织成相应的策略模型。

优选地，所述根据所述切机配置方案和高周切机防线策略模型，统计出高周各轮次可切总量，具体为：

基于所述覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型，结合电网实际运行工况，按照区域电网高周切机配置方案的动作条件匹配各轮次满足切机条件的控制措施；

给出指定电网运行工况下，区域电网每轮次高周切机的动作情况，并根据各轮次可控措施得到本轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计。

优选地，所述根据所述切机配置方案和高周切机防线策略模型，统计出高周各轮次可切总量，具体包括：

统计目标区域电网内可动作的稳控装置a1满足目标区域电网高周切机配置方案第一轮动作条件的措施集合set_a1()；

重复上述步骤，统计出满足区域电网配置方案第一轮动作条件的所有稳控装置的措施集合set_A1()；

重复上述两个步骤，统计出各个轮次满足动作条件的措施集合set_A1～5()。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出的基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，全面计及了区域电网内现有稳控装置统计的高周切机信息，通过调整区域电网配置方案，能快速适应电网变化，得到整体可切量统计信息，有利于维护区域电网的频率稳定。

附图说明

图1为本发明一种实施例的基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法的流程图；

图2为本发明一种实施例的高周切机防线各要素实体关系图；

图3为本发明一种实施例的高周切机防线结构化建模描述示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明提供了一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，如图1所示，包括：

步骤1：获取目标区域内现有稳控装置包含的高周切机防线策略；

步骤2：基于所述目标区域内现有稳控装置包含的高周切机防线策略进行分析，得出建模所需的基本元素；

以西北区域电网为例，对步骤2中提到高周切机防线策略进行分析归纳。目前，西北电网中稳控装置主要由南瑞稳定、南瑞继保、华瑞泰三个厂家生产，涉及不同型号的装置，高周切机防线策略逻辑各不相同。通过对以上三个厂家在西北电网投运的大量稳控装置进行考察研究，提取出稳控装置内置的高周切机防线策略，对高周切机防线策略的策略轮次、涉及的采集信息以及控制量分配置方式进行归纳总结，具体过程为：

(1)对高周切机防线策略的策略轮次进行归纳总结：

一般情况下，所述策略轮次应当采用基本轮加特殊轮的形式(对于风电装置还需考虑风电轮)，其中基本轮为快速或带短延时动作，按频率分为多级，防止频率下降严重；特殊轮为带较长延时动作，但动作门槛较高，主要是防止频率的悬浮状态。每个轮次以不同的动作频率和动作延时作为动作判断条件。

(2)对高周切机防线策略涉及的采集信息进行归纳总结：

所述采集信息包括装置采集信息、电气量水平和运行状态；

所述装置采集信息用于描述高周切机防线各轮次的动作条件、措施是否有效，其包括装置监视设备、采集的压板和定值等信息，通过设备名(满足电网设备通用模型命名规范要求，通过关键字表示设备类型)表示监视设备，通过压板名和定值名(和装置描述一致，通过类型关键字确定为压板或定值)表示装置采集的压板和定值信息。

所述电气量水平可以直接指定某个或若干个设备元件具体电气量的上下限进行定义，电气量可以通过关键字指定为功率、电流、电压或者频率；对于高周切机防线策略来说，主要用于考察设备的有功和频率。

类型关键字如下表所示：

表1类型关键字

序号	属性名称	属性英文名	说明
				1.	发电机	_GU	_GU(设备名)
2.	压板	_PL	_PL(压板名)
				3.	定值	_stv	_stv(定值名)

电气量关键字如下表所示：

表2电气量关键字

序号	属性名称	属性英文名	说明
				1.	有功	p	p(设备名)，单位：MW
2.	无功	q	q(设备名)，单位：MVAR
				3.	频率(转速)	f	f(设备名)，单位：Hz

按照上述描述方式，p(_GU(陕西.宝鸡二厂/20kV.#1机))表示“陕西.宝鸡二厂/20kV.#1机的功率值”。

通过关键字表示投退或者投停，通过压板名或者设备元件名表示具体设备信息，将关键字和设备元件名组合定义压板投退状态或者设备元件投退状态。

设备元件投停关键字如下表：

表3投停关键字

按照上述描述方式，run(_PL(宝鸡二厂#1机允切压板))＝1表示“宝鸡二厂#1机允切压板投状态”；run(_GU(陕西.宝鸡二厂/20kV.#1机)，_GU(陕西.宝鸡二厂/20kV.#2机)，_GU(陕西.宝鸡二厂/20kV.#3机)，_GU(陕西.宝鸡二厂/20kV.#4机))>＝1表示“宝二电厂的4台机组中至少有一台投运”。

(3)对高周切机防线策略的控制量分配置方式进行归纳总结：

所述控制量分配置方式指的是各轮次措施先后切除的优先级以及对保留量的要求，通过分析各类稳控装置后归纳出包括但不限于如下几种控制量分配方式：

表4各类装置控制量分配

以上表中类型4为例，按上述描述方式：通过stv(#1机组过频切机优先级)、stv(#2机组过频切机优先级)表示机组的切除优先级，通过run(_GU(陕西.蒲城电厂/20kV.#1机)，_GU(陕西.蒲城电厂/20kV.#2机))>＝1表示保留一台机组不切。

基于前面归纳出来的策略轮次、涉及的采集信息以及控制量分配置方式提炼建模要素，定义满足各种高周切机防线策略需求的结构化模型描述方法，实现高周切机防线策略的规范化描述。

根据高周切机防线策略需求，高周切机防线策略模型可以归纳为以下要素：

(1)装置要素，用于描述稳控装置的特性，包含装置名称、运行状态、闭锁状态、主备机等属性；

(2)压板要素，用于描述高周切机防线策略相关的压板信息，包含了压板名称、压板状态、压板类型、关联装置名称等属性(涉及稳控装置的总功能压板、可切机组的允切压板和出口压板)；

(3)定值要素，用于描述高周切机防线策略相关的的定值信息，包含定值名称、定值名、定值类型、关联装置名称等属性(涉及高周各轮次的投退控制字定值、动作频率定值、动作延时定值、过频切机顺序表定值)；

(4)高周切机防线策略要素，用于描述单个稳控策略高周切机防线策略的特性，包含策略名、第一轮投退控制字、第一轮动作频率、第一轮动作延时、第一轮控制量、第二轮投退控制字、第二轮动作频率、第二轮动作延时、第二轮控制量、第三轮投退控制字、第三轮动作频率、第三轮动作延时、第三轮控制量、特殊轮投退控制字、特殊轮动作频率、特殊轮动作延时、特殊轮控制量、风电轮投退控制字、风电轮动作频率、风电轮动作延时、风电轮控制量、关联装置名称、措施空间等属性；

(5)控制措施要素，用于描述稳控装置具体动作信息，包含措施名、所属措施空间、措施类型、措施延时、关联设备、关联稳控装置等属性；

(6)设备要素，用于描述高击切机策略相关的设备信息(主要是发电机，风电轮包括馈线)，包含设备名称、运行状态、有功功率、无功功率、优先级排序方式、优先级定义、可切量等属性。

其中，装置要素与压板要素、装置要素与定值要素之间为一对多的关联关系；装置要素与高周切机防线策略要素之间是一对一的关联关系。高周切机防线策略要素与控制措施要素、高周切机防线策略要素与定值要素之间是一对多的关联关系；控制措施要素与设备要素之间是一对一的关联关系；实体类图如图2所示。

步骤3：按照结构化建模的方法，基于所述基本元素，建立覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型；具体为：

将各高周切机的防线策略按上述的装置要素、压板要素、定值要素、高周切机防线策略要素、控制措施要素、设备要素组织成相应的高周切机防线策略模型，本发明中所述的高周切机防线策略模型指的就是各高周切机的防线策略在数据库中的表示形式；

步骤4：获取目标区域电网调控机构发布的切机配置方案，根据所述切机配置方案和高周切机防线模型，统计出高周各轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计，具体为：

基于所述覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型，结合电网实际运行工况，按照区域电网高周切机配置方案的动作条件匹配各轮次满足切机条件的控制措施；

给出指定电网运行工况下，区域电网每轮次高周切机的动作情况，并根据各轮次可控措施得到本轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计。

区域电网高周切机配置方案示例如下表5所示：

表5

单位：Hz/s

轮次	动作频率	动作延时
			基本轮第一轮	50.6	0.3
基本轮第二轮	50.8	0.3
			基本轮第三轮	51.0	0.3
特殊轮	51.2	0.3
			风电轮	60.5	20.0

对于上述说明中的装置要素，如果装置处于退出或闭锁状态，则认为该策略无法生效。对于所有控制措施，如果相关设备元件的允切或出口压板退出，则认为该措施无法生效。如果相关设备元件的优先级为0，则认为该措施无法生效。

具体的步骤4又可细化如下：

步骤4-1：统计区域电网A内可动作的稳控装置A.a1(运行、未闭锁、主机)满足区域电网配置方案第一轮动作条件的措施集合set_A.a1()；

如图3所示，稳控装置A.a1按步骤3中的结构化建模方法描述本装置的高周切机防线策略，高周切机防线策略中各轮次的投退控制字、动作频率、动作延时分别通过装置定值信息进行描述，并通过压板和设备的投退状态来表示控制措施设备的可切状态及是否满足保留量约束条件。

高周切机防线策略通过区域电网配置方案中基本轮第一轮的动作条件和稳控装置A.a1各轮次动作条件进行匹配，查找到满足匹配条件的轮次的可切措施集合set_A.a1()＝{_GU(a2)}。

步骤4-2：重复上述步骤，统计出满足区域电网配置方案基本轮第一轮动作条件的所有稳控装置的措施集合set_A1()；

对区域内所有稳控装置各轮次的动作条件进行匹配，得到满足区域电网第一轮的措施集合set_A1()＝{_GU(a2)，_GU(b1)，_GU(c3)...}，从候选机组中按优先级切指定数目机组，从而统计出基本轮第一轮的可切总量；

步骤4-3：重复上述两个步骤，统计出各个轮次满足动作条件的措施集合set_A1～5(措施空间)。

按相同的方法，统计出基本轮各轮次、特殊轮、风电轮的可切量。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明实现了高周切机防线方案的结构化建模方法，按区域按轮次统计可切总量，提升稳控装置监视实用化水平，大大提高电网抵抗风险的能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，其特征在于，包括：

获取目标区域内现有稳控装置包含的高周切机防线策略；

对所述高周切机防线策略进行分析，得到建模所需的基本元素；

按照结构化建模的方法，基于所述基本元素，建立覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型；

获取目标区域电网调控机构发布的切机配置方案，根据所述切机配置方案和高周切机防线策略模型，统计出高周各轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计；

所述建模所需的基本元素包括：

装置要素，所述装置要素用于描述稳控装置的特性，包含装置名称、运行状态、闭锁状态和主备机属性；

压板要素，所述压板要素用于描述与高周切机防线策略相关的压板信息，包含了压板名称、压板状态、压板类型和关联装置名称，涉及稳控装置的总功能压板、可切机组的允切压板和出口压板；

定值要素，所述定值要素用于描述与高周切机防线策略相关的定值信息，包含定值名称、定值名、定值类型和关联装置名称，涉及高周各轮次的投退控制字定值、动作频率定值、动作延时定值、过频切机顺序表定值；

高周切机防线策略要素，所述高周切机防线策略要素用于描述单个稳控策略高周切机防线策略的特性，包含策略名、第一轮投退控制字、第一轮动作频率、第一轮动作延时、第一轮控制量、第二轮投退控制字、第二轮动作频率、第二轮动作延时、第二轮控制量、第三轮投退控制字、第三轮动作频率、第三轮动作延时、第三轮控制量、特殊轮投退控制字、特殊轮动作频率、特殊轮动作延时、特殊轮控制量、风电轮投退控制字、风电轮动作频率、风电轮动作延时、风电轮控制量、关联装置名称和措施空间；控制措施要素，所述控制措施要素用于描述稳控装置具体动作信息，包含措施名、所属措施空间、措施类型、措施延时、关联设备和关联稳控装置；

设备要素，所述设备要素用于描述与高周切机策略相关的设备信息，包含设备名称、运行状态、有功功率、无功功率、优先级排序方式、优先级定义和可切量；

所述按照结构化建模的方法，基于所述基本元素，建立覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型，具体为：

将各高周切机防线策略按上述的装置要素、压板要素、定值要素、高周切机防线策略要素、控制措施要素、设备要素组织成相应的策略模型；

所述根据所述切机配置方案和高周切机防线策略模型，统计出高周各轮次可切总量，具体为：

基于所述覆盖目标区域电网的高周切机防线策略模型，结合电网实际运行工况，按照目标区域电网调控机构发布的切机配置方案的动作条件匹配各轮次满足切机条件的控制措施；

给出指定电网运行工况下，区域电网每轮次高周切机的动作情况，并根据各轮次可控措施得到本轮次可切总量，完成高周切机防线可切量统计。

2.根据权利要求1所述的一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，其特征在于：所述高周切机防线策略包括：装置各轮次动作条件、控制量分配置方式、可控措施集合。

3.根据权利要求1所述的一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，其特征在于：所述装置要素与压板要素、装置要素与定值要素之间为一对多的关联关系；所述装置要素与高周切机防线策略要素之间是一对一的关联关系；所述高周切机防线策略要素与控制措施要素、高周切机防线策略要素与定值要素之间是一对多的关联关系；所述控制措施要素与设备要素之间是一对一的关联关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于结构化建模的高周切机防线可切量统计方法，其特征在于：所述根据所述切机配置方案和高周切机防线策略模型，统计出高周各轮次可切总量，具体包括：

统计目标区域电网内可动作的稳控装置a1满足目标区域电网调控机构发布的切机配置方案第一轮动作条件的措施集合set_a1()；

重复上述步骤，统计出满足区域电网配置方案第一轮动作条件的所有稳控装置的措施集合set_A1()；

重复上述两个步骤，统计出各个轮次满足动作条件的措施集合set_A1～5()。

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