CN109696864A - 一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，首先存储元件运行的外部环境状态相关定值；基于元件的外部环境定值ITen确定元件运行的外部环境信息来源，实时获取元件运行的外部环境状态信息；基于元件的外部环境定值ITen确定元件热稳定极限值的获取方法，根据实时获取的外部环境状态信息通过匹配的极限定值得到元件的热稳定极限值；根据元件的热稳定极限值实时确定当值控制策略表；当电力系统故障时，查找当值控制策略表，实施控制措施，记录动作信息报文。本发明根据元件运行的外部环境动态刷新用于热稳定紧急控制的元件热稳定极限值，解决应用过程中元件实际承载能力与外部环境不匹配的技术问题。

Description

一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法

技术领域

本发明属于电力系统热稳定控制技术领域，具体涉及一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法。

背景技术

紧急控制是保障电网安全稳定运行的第二道防线。电网发生严重故障后，可能发生线路或主变过载的情况，即电网存在热稳定问题，为了避免连锁事故和大面积停电，需要针对存在的热稳定问题采取紧急控制措施。因而，配置热稳定紧急控制系统是提高电网安全稳定运行水平和提高输电能力的重要技术措施之一，颇受工程界重视。

线路和主变(简称元件)热稳定极限值是制定热稳定控制措施的关键参数。长期以来用于制定紧急控制策略的元件热稳定极限值都是基于元件过载能力的设计参数采用固定数值，且通常采用偏保守的数值。然而，元件的热稳定极限值与其外部环境密切相关，附近的温度和风速等参数对其热稳定极限值有较大的影响。因此，目前参与热稳定紧急控制判断的元件，其热稳定极限值没有真实反映元件当时的实际承载能力，导致电网输电能力难以充分利用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，根据元件运行的外部环境动态刷新用于热稳定紧急控制的元件热稳定极限值，解决应用过程中元件实际承载能力与外部环境不匹配的技术问题。

本发明采用如下技术方案，一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，具体包括以下步骤：

1)基于元件运行的外部环境信息来源对元件进行分类并确定相应的元件热稳定极限获取方法，在控制主站安全稳定控制装置中存储元件运行的外部环境状态相关定值，所述元件运行的外部环境状态相关定值包括外部环境定值ITen和极限定值，所述外部环境定值ITen用于表征元件运行的外部环境信息来源和相应的元件热稳定极限获取方法，所述极限定值与外部环境定值ITen匹配，用于确定元件热稳定极限值；

2)基于元件的外部环境定值ITen确定元件运行的外部环境信息来源，即确定元件运行的外部环境状态的获取方法，实时获取元件运行的外部环境状态信息；

3)基于元件的外部环境定值ITen确定元件热稳定极限值的获取方法，根据实时获取的元件运行的外部环境状态信息通过匹配的极限定值得到元件的热稳定极限值；

4)根据元件的热稳定极限值实时确定当值控制策略表；

5)当电力系统故障时，查找当值控制策略表，实施控制措施，记录动作信息报文。

优选地，所述外部环境定值ITen包括：

ITen＝1表征元件为外部环境信息实采型，即外部环境信息来源为实时采集外部环境信息，得到外部环境状态信息；基于外部环境状态信息结合极限定值计算元件热稳定极限值；

ITen＝2表征元件为外部环境信息时间匹配型，即外部环境信息来源为根据运行时间信息匹配预设的外部环境状态信息；基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值；

ITen＝3表征元件为外部环境信息典型方式状态型，即外部环境信息来源为根据预设的典型外部环境状态压板确定对应的外部环境状态信息；基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值。

优选地，基于外部环境状态信息结合极限定值计算元件热稳定极限值具体为，与ITen＝1匹配的极限定值包括基于外部环境状态信息计算元件热稳定极限值的公式及预设系数，VPl_i＝f(x_i1,…,x_ik,…,x_iN)，VPl_i为第i个元件的热稳定极限值，x_i1,…,x_ik,…,x_iN表示第i个元件运行的外部环境参数，N表示第i个元件运行的外部环境参数个数；基于外部环境状态信息得到第i个元件运行的外部环境参数，利用热稳定极限值的公式及预设系数计算元件的热稳定极限值。

优选地，所述外部环境信息来源为根据运行时间信息匹配预设的外部环境状态信息的具体方法为：预先设置典型时段和对应的外部环境状态，判断运行时间信息所属的典型时段，得到对应的外部环境状态信息；基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值。

优选地，基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值具体为：

与ITen＝2匹配的极限定值包括典型时段的匹配规则和典型时段对应的元件热稳定极限值，以定值表的形式存储，具体为：{Tb_ij,Te_ij,VTl_ij}，其中Tb_ij是第i个元件第j个时段的起始时间，Te_ij是第i个元件第j个时段的结束时间，VTl_ij是第i个元件在第j个时段的热稳定极限值，判断运行时间所属的典型时段，得到对应的元件热稳定极限值。

优选地，根据预设的典型外部环境状态压板确定对应的外部环境状态信息的具体方法为：预先设置典型外部环境状态并配置相应典型外部环境状态压板，实时读取典型外部环境状态压板投退信息确定元件运行的外部环境状态信息；基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值。

优选地，基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值具体为：与ITen＝3匹配的极限定值包括典型外部环境状态的匹配规则和典型外部环境状态对应的元件热稳定极限值，以定值表的形式存储，具体为：{CMn_ij,VCl_ij}，其中CMn_ij是第i个元件第j个典型外部环境状态，VCl_ij是第i个元件在第j个典型外部环境状态对应的热稳定极限值；读取典型外部环境状态压板投退信息，确定元件所属的典型外部环境状态，得到对应的元件热稳定极限值。

实施控制措施具体为控制主站安全稳定控制装置就地动作出口。

实施控制措施还包括控制主站安全稳定控制装置向控制子站安全稳定控制装置下发控制命令，通过执行站实施控制措施。

优选地，动作信息报文包括：过载元件运行的外部环境状态信息及其对应的热稳定极限值。

发明所达到的有益效果：本发明是一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，根据元件运行的外部环境动态刷新用于热稳定紧急控制的元件热稳定极限值，解决应用过程中元件实际承载能力与外部环境不匹配的技术问题。本发明针对存在热稳定的电网，构建热稳定紧急控制系统，考虑元件热稳定极限值与环境因素的相关性，在安全稳定控制装置中存储与元件运行的外部环境状态相关的定值，实时获取元件运行的外部环境状态，根据外部环境情况动态调整元件热稳定极限值，继而动态优化紧急控制策略，在电力系统发生故障时实施的紧急控制策略能够反映当时元件运行的外部环境状态，能够在保证安全的前提下充分利用元件的潮流承载能力，有效减少元件过载控制量，从而使电网安全稳定紧急控制代价趋于最小化，从而提升电网安全稳定紧急控制效益。因此，本发明对于保证电网安全运行水平、充分利用电网设备能力和降低电网安全稳定控制对社会造成的不良影响，都具有显见的重要意义。

附图说明

图1是本发明实施例的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法流程图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

本发明针对存在热稳定问题的电网，构建电网安全稳定控制系统，所述电网安全稳定控制系统由两个及以上厂站的安全稳定控制装置通过通信设备联络构成，包括控制主站、控制子站和执行站。所述存在热稳定问题的电网是指故障后会出现线路或主变过载情况的电网。

一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)基于元件运行的外部环境信息来源对元件进行分类并确定相应的元件热稳定极限获取方法，在控制主站安全稳定控制装置中存储元件运行的外部环境状态相关定值，结合元件的实际运行外部环境状态信息，可得到元件热稳定极限值。所述元件运行的外部环境状态相关定值包括外部环境定值ITen和极限定值，所述外部环境定值ITen用于表征元件运行的外部环境信息来源和相应的元件热稳定极限获取方法，所述极限定值与外部环境定值ITen匹配，用于确定元件热稳定极限值；

所述元件包括线路和主变。所述元件运行的外部环境是指运行线路和主变周围的自然环境，包括温度和风速。

综合考虑目前元件运行的外部环境信息可获取情况、安全稳定控制装置技术进步和现场运行安全稳定控制装置的现状等因素，可包括三种类型，所述外部环境定值ITen包括：

ITen＝1表征元件为外部环境信息实采型，即外部环境信息来源为实时采集外部环境信息，得到外部环境状态信息；基于外部环境状态信息结合极限定值计算元件热稳定极限值，具体为，与ITen＝1匹配的极限定值包括基于外部环境状态信息计算元件热稳定极限值的公式及预设系数，VPl_i＝f(x_i1,…,x_ik,…,x_iN)，VPl_i为第i个元件的热稳定极限值，x_i1,…,x_ik,…,x_iN表示第i个元件运行的外部环境参数，N表示第i个元件运行的外部环境参数个数；基于外部环境状态信息得到第i个元件运行的外部环境参数，利用热稳定极限值的公式及预设系数计算元件的热稳定极限值。

元件运行的温度、风速等实时采集的外部环境信息来源于调度主站或厂站自动化系统等实时数据采集系统，结合元件热稳定极限与温度、风速等外部环境参数的函数关系公式，紧急控制系统运行时根据实采信息采用我国现行标准导线载流量计算公式得到元件热稳定极限值。

ITen＝2表征元件为外部环境信息时间匹配型，即外部环境信息来源为根据运行时间信息匹配预设的外部环境状态信息；基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值；

所述外部环境信息来源为根据运行时间信息匹配预设的外部环境状态信息的具体方法为：预先设置典型时段和对应的外部环境状态，判断运行时间信息所属的典型时段，得到对应的外部环境状态信息；基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值，具体为：

与ITen＝2匹配的极限定值包括典型时段的匹配规则和典型时段对应的元件热稳定极限值，以定值表的形式存储，具体为：{Tb_ij,Te_ij,VTl_ij}，其中Tb_ij是第i个元件第j个时段的起始时间，Te_ij是第i个元件第j个时段的结束时间，VTl_ij是第i个元件在第j个时段的热稳定极限值，判断运行时间所属的典型时段，得到对应的元件热稳定极限值。

在本实施例中，将一年划分为若干典型时段，在控制主站安全稳定控制装置中存储每个时段的元件热稳定极限值，例如，以月份作为典型时段，在控制主站安全稳定控制装置中预先存储12个典型时段(月)对应的外部环境状态和元件的热稳定极限值，紧急控制系统根据运行时间信息匹配其所处的典型时段(月度)，从而确定元件运行的外部环境状态及其热稳定极限值。

以按月度划分典型时段为例说明得到热稳定极限值的方法。不失一般性，计算1月份的元件热稳定极限值，通过查阅近5年来的历史统计信息，获取元件所在地市级行政区域1月份的最高气温和最小风速，作为元件运行环境状态参数，将其带入我国现行标准导线载流量计算公式，得到1月份元件热稳定极限值。

ITen＝3表征元件为外部环境信息典型方式状态型，即外部环境信息来源为根据预设的典型外部环境状态压板确定对应的外部环境状态信息；基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值。

根据预设的典型外部环境状态压板确定对应的外部环境状态信息的具体方法为：预先设置典型外部环境状态并配置相应典型外部环境状态压板，实时读取典型外部环境状态压板投退信息确定元件运行的外部环境状态信息；基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值，具体为：

与ITen＝3匹配的极限定值包括典型外部环境状态的匹配规则和典型外部环境状态对应的元件热稳定极限值，以定值表的形式存储，具体为：{CMn_ij,VCl_ij}，其中CMn_ij是第i个元件第j个典型外部环境状态，VCl_ij是第i个元件在第j个典型外部环境状态对应的热稳定极限值；读取典型外部环境状态压板投退信息，确定元件所属的典型外部环境状态，得到对应的元件热稳定极限值。

本实施例中，选取春季、夏季、秋季和冬季4个典型外部环境状态；在控制主站安全稳定控制装置中预先存储典型外部环境状态下的外部环境状态和对应的元件热稳定极限值，并配置相应典型外部环境状态压板；紧急控制系统运行时实时读取典型外部环境状态压板投退信息，从而确定元件运行的外部环境状态和元件热稳定极限值。

以按春季、夏季、秋季和冬季季节度确定典型外部环境为例说明得到热稳定极限值的方法。不失一般性，计算夏季的元件热稳定极限值，通过查阅近5年来的历史统计信息，获取元件所在地市级行政区域夏季的最高气温和最小风速，作为元件运行环境状态参数，将其带入我国现行标准导线载流量计算公式，得到夏季元件的热稳定极限值。

2)基于元件的外部环境定值ITen确定元件运行的外部环境信息来源，即确定元件运行的外部环境状态的获取方法，实时获取元件运行的外部环境状态信息；

控制主站安全稳定控制装置确定本站关键元件运行的外部环境状态，并接受各控制子站安全稳定控制装置上送的关键元件运行的外部环境状态信息；控制子站安全稳定控制装置实时确定本地关键元件运行的外部环境状态，并上传到控制主站。

本实施例中，基于外部环境定值取值确定元件外部环境状态的获取方法具体为：

(1)ITen＝1，外部环境信息实采型：控制主站/控制子站安全稳定控制装置通过通信接口与调度主站或厂站自动化系统相连，在线接受关键元件运行的外部环境温度、风速等实采信息，从而确定元件运行的实时外部环境状态信息(xr_i1,…,xr_ik,…,xr_iN)。xr_i1,…,xr_ik,…,xr_iN表示第i个元件运行的实时外部环境参数。

(2)ITen＝2，外部环境信息时间匹配型：控制主站/控制子站安全稳定控制装置根据当前时间Tr，结合典型时段的起始时间和结束时间，确定当前元件运行的外部环境状态对应典型时段的外部环境状态。如果Tb_ij≤Tr_i＜Te_ij，则确定当前元件i运行的外部环境状态对应{Tb_ij,Te_ij}典型时段的外部环境状态，其中Tr_i表示元件i当前时间。

(3)ITen＝3，外部环境信息典型状态匹配型：控制主站/控制子站安全稳定控制装置读取典型外部环境状态压板信息CMn_ijC，从而确定元件i当前运行的外部环境状态相应的典型外部环境状态CMn_ijC。例如，典型外部环境状态压板可分为暖春状态、酷暑状态、深秋状态、寒冬状态等类型，以区分不同季节外部环境的差异。

3)基于元件的外部环境定值ITen确定元件热稳定极限值的获取方法，根据实时获取的元件运行的外部环境状态信息通过匹配的极限定值得到元件的热稳定极限值；

ITen＝1，外部环境信息实采型：紧急控制系统运行时，将外部环境信息实采型元件的实时外部环境参数，带入匹配的极限定值中的元件热稳定极限值计算公式，得到元件当前的热稳定极限值；第i个元件实时热稳定极限值VRl_i＝f(xr_i1,…，xr_ik,…,xr_iN)。

ITen＝2，外部环境信息时间匹配型，紧急控制系统运行时，根据当前时间对应的典型时段，通过查找定值表，确定元件当前的热稳定极限值，第i个元件实时热稳定极限值VRl_i＝VTl_ijr；

ITen＝3，外部环境信息典型状态匹配型：紧急控制系统运行时，根据当前运行的外部环境状态相应的典型外部环境状态，通过查找定值表，确定元件当前的热稳定极限值，第i个元件实时热稳定极限值VRl_i＝VCl_ijC。

4)根据元件的热稳定极限值实时确定当值控制策略表；

控制主站安全稳定控制装置根据步骤3)实时确定的元件热稳定极限，结合当前电网运行工况信息，计算预设故障下的过载量，并计算控制策略，实时刷新当值控制策略表。

所述当值控制策略表是指在当前电网运行工况和元件的当前外部运行环境状态，电网发生故障后采用的控制策略。

需要说明的是，确定当值控制策略表以及根据当值控制策略表进行控制均为现有技术，此处不再赘述。

5)当电力系统故障时，查找当值控制策略表，实施控制措施。

实施控制措施具体为控制主站安全稳定控制装置就地动作出口，并/或向控制子站安全稳定控制装置下发控制命令，继而通过执行站实施控制措施。在动作信息报文中除了记录动作时间、元件故障类型、各元件故障前承载电流、有功功率以及预判会发生过载元件故障后预计有功功率等常规信息外，还要记录过载元件运行的外部环境状态信息及其对应的热稳定极限值。

报文中的过载元件运行的外部环境状态信息及其对应的热稳定极限值信息如下：

ITen＝1，外部环境信息实采型：元件运行的外部环境状态参数(xr_i1,…,xr_ik,…,xr_iN)和热稳定极限值VRl_i＝f(xr_i1,…,xr_ik,…,xr_iN)。

ITen＝2，外部环境信息时间匹配型：外部环境状态对应的{Tb_ij,Te_ij}典型时段和热稳定极限值VRl_i＝VTl_ijr。

ITen＝3，外部环境信息典型方式匹配型：典型外部环境状态压板信息CMn_ijC和热稳定极限值VRl_i＝VCl_ijC。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；应当指出：对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于元件运行的外部环境信息来源对元件进行分类并确定相应的元件热稳定极限获取方法，在控制主站安全稳定控制装置中存储元件运行的外部环境状态相关定值，所述元件运行的外部环境状态相关定值包括外部环境定值ITen和极限定值，所述外部环境定值ITen用于表征元件运行的外部环境信息来源和相应的元件热稳定极限获取方法，所述极限定值与外部环境定值ITen匹配，用于确定元件热稳定极限值；

2)基于元件的外部环境定值ITen确定元件运行的外部环境信息来源，即确定元件运行的外部环境状态的获取方法，实时获取元件运行的外部环境状态信息；

3)基于元件的外部环境定值ITen确定元件热稳定极限值的获取方法，根据实时获取的元件运行的外部环境状态信息通过匹配的极限定值得到元件的热稳定极限值；

4)根据元件的热稳定极限值实时确定当值控制策略表；

5)当电力系统故障时，查找当值控制策略表，实施控制措施，记录动作信息报文。

2.根据权利要求1所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，所述外部环境定值ITen包括：

ITen＝1表征元件为外部环境信息实采型，即外部环境信息来源为实时采集外部环境信息，得到外部环境状态信息；基于外部环境状态信息结合极限定值计算元件热稳定极限值；

ITen＝2表征元件为外部环境信息时间匹配型，即外部环境信息来源为根据运行时间信息匹配预设的外部环境状态信息；基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值；

ITen＝3表征元件为外部环境信息典型方式状态型，即外部环境信息来源为根据预设的典型外部环境状态压板确定对应的外部环境状态信息；基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值。

3.根据权利要求2所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，基于外部环境状态信息结合极限定值计算元件热稳定极限值具体为，与ITen＝1匹配的极限定值包括基于外部环境状态信息计算元件热稳定极限值的公式及预设系数，VPl_i＝f(x_i1,…,x_ik,…,x_iN)，VPl_i为第i个元件的热稳定极限值，x_i1,…,x_ik,…,x_iN表示第i个元件运行的外部环境参数，N表示第i个元件运行的外部环境参数个数；基于外部环境状态信息得到第i个元件运行的外部环境参数，利用热稳定极限值的公式及预设系数计算元件的热稳定极限值。

4.根据权利要求2所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，所述外部环境信息来源为根据运行时间信息匹配预设的外部环境状态信息的具体方法为：预先设置典型时段和对应的外部环境状态，判断运行时间信息所属的典型时段，得到对应的外部环境状态信息；基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值。

5.根据权利要求4所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，基于运行时间结合极限定值得到元件热稳定极限值具体为：

与ITen＝2匹配的极限定值包括典型时段的匹配规则和典型时段对应的元件热稳定极限值，以定值表的形式存储，具体为：{Tb_ij,Te_ij,VTl_ij}，其中Tb_ij是第i个元件第j个时段的起始时间，Te_ij是第i个元件第j个时段的结束时间，VTl_ij是第i个元件在第j个时段的热稳定极限值，判断运行时间所属的典型时段，得到对应的元件热稳定极限值。

6.根据权利要求2所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，根据预设的典型外部环境状态压板确定对应的外部环境状态信息的具体方法为：预先设置典型外部环境状态并配置相应典型外部环境状态压板，实时读取典型外部环境状态压板投退信息确定元件运行的外部环境状态信息；基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值。

7.根据权利要求6所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，基于典型外部环境状态信息结合极限定值得到元件热稳定极限值具体为：与ITen＝3匹配的极限定值包括典型外部环境状态的匹配规则和典型外部环境状态对应的元件热稳定极限值，以定值表的形式存储，具体为：{CMn_ij,VCl_ij}，其中CMn_ij是第i个元件第j个典型外部环境状态，VCl_ij是第i个元件在第j个典型外部环境状态对应的热稳定极限值；读取典型外部环境状态压板投退信息，确定元件所属的典型外部环境状态，得到对应的元件热稳定极限值。

8.根据权利要求1所述的一种自适应外部环境的热稳定紧急控制系统实现方法，其特征在于，动作信息报文包括：过载元件运行的外部环境状态信息及其对应的热稳定极限值。