CN110957744A - 一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法。本发明针对单回或多回直流闭锁的预想故障集，进行计及系统保护当值策略的暂态时域仿真，对于稳态方式下存在安全稳定问题的情况，采用频率优先、电压次之的协调决策方法，通过方案枚举、循环迭代搜索预决策策略，实际故障发生后通过故障形态和安全稳定问题匹配预决策策略进行紧急调控。本发明可以满足电网事故后紧急调控应对频率和电压安全稳定问题的要求。

Description

一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体地说是一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法。

背景技术

随着我国特高压交直流电网的建设，目前已初步形成特高压交直流、多直流混联格局，其中华东已经形成特高压交流、多馈入直流特大型受端电网格局，“大直流弱受端”特征显著。2019年，华东跨区直流总容量达7340万千瓦，约占华东汛期一般低谷负荷的46％，其中单一直流来电最大约占低估负荷的7.5％，负荷规模大、区外受电占比高，常规机组大量被替代导致系统转动惯量下降，电压支撑能力不足，单回、多回直流连续换相失败及再启动过程导致电压崩溃风险增加，单一、多回大容量直流闭锁故障后，即使系统保护正确动作也可能引发频率安全稳定问题。

目前，事故处置预案一般基于典型潮流方式及相关稳定运行规定进行编制，并默认各省(市)已留足规定的备用。但由于离线预先制订策略时对应的方式与实际运行方式可能差异较大，加之机组、直流等可控设备实际运行状态的不确定性，离线事故预案并不能确保故障后电网安全稳定。

发明内容

为应对受端电网严重故障后的频率和电压安全稳定问题，弥补离线事故预案制定方式与故障发生时刻方式的差异导致的欠控或失配风险，本发明提出一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其考虑频率和电压预想故障集生成、系统保护当值策略识别、事故预案有效性评价、预决策策略计算和可靠性保障等多个方面，以保障预案策略的准确性、可靠性。

本发明采用以下技术方案实现：一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其包括步骤：

1)根据多源数据生成电网运行方式和预想故障集合，进入步骤2)；

2)系统保护在线监视：根据协控总站、多直流协调控制主站、抽蓄切泵控制主站、快速切除可中断负荷主站以及各子站实时监视装置的投运状态、异常标志和动作信号，获取各控制设备的可控制量，进入步骤3)；

3)系统保护策略在线建模：针对系统保护策略进行通用化描述，采用合理的数据结构，表达系统保护装置在不同故障下的动作逻辑，进入步骤4)；

4)当值策略识别：在系统保护在线监视和系统保护策略在线建模基础上，根据电网当前运行方式和预想故障集合进行离线系统保护策略的在线识别、分析和转化，将策略分配到相应控制子站、执行站或在本地执行，模拟系统保护的动作措施，进而获取电网故障后运行状态，进入步骤5)；

5)在准确的电网故障后运行状态下，进行事故预案有效性评价，若事故预案能够有效解决频率或电压问题，则结束本方法，否则进入步骤6)；

6)频率和电压在线预决策：根据计及系统保护当值策略的频率电压动态全过程安全稳定评估结果，针对容许时限较长的电压和频率越限的安全问题，进行计及系统保护当值策略的预决策策略计算，通过调整机组出力、投切容抗器和事故拉路的综合协调，搜索出实施后电网安全稳定的策略。

所述系统保护策略，是指针对直流单、双极闭锁等跨区严重故障制定的、通过直流功率调整、抽蓄切泵、切可中断负荷等多种手段实现的跨区电网系统级安全稳定防御策略。

所述系统保护装置用于执行系统保护策略，主要包括协调控制总站装置、直流功率控制主站和子站装置、抽蓄切泵主站和子站装置、切可中断负荷主站和子站装置等。

作为上述技术方案的补充，所述步骤3)中，系统保护策略在线建模所包含的内容：

3-1)控制措施调用优先级为：优先直流调制，再抽蓄切泵，最后快速切除可中断负荷；

3-2)对于直流调制、抽蓄切泵和切除可中断负荷，均考虑远方(前馈型)和就地(反馈型)两种控制模式。

作为上述技术方案的补充，所述步骤3-2)中，远方控制模式由协控总站根据直流故障导致的不平衡量和措施优先级计算直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷控制量，下发至控制子站进行控制。

作为上述技术方案的补充，所述步骤3-2)中，就地控制模式由各控制子站检测本地母线电压，达到就地定值后实施直流调整、抽蓄切泵、切可中断负荷控制。

作为上述技术方案的补充，所述步骤5)中，事故预案有效性评价的具体内容如下：

5-1)根据系统保护状态、故障后当值控制措施和二、三道防线动作策略，获得准确的事故后电网运行方式；

5-2)通过匹配预想故障、故障后方式、处置措施和稳定要求获取处置策略，校核措施实施后电网是否安全；

5-3)若处置策略无法有效解决电网问题，则进行频率和电压在线预决策，生成适用于在线运行方式的事故处置措施作为在紧急调控在线预决策策略；若处置措施有效，则继续下一轮多源数据获取。

作为上述技术方案的补充，所述步骤6)中，电网安全稳定策略的在线搜索方法的具体内容如下：

基于频率和电压安全稳定问题的特点和影响范围，按照频率、电压安全稳定问题的分类优先原则，进行全过程优化决策；优先对全局安全稳定影响较大的频率安全稳定问题进行优化决策，再针对电压安全稳定问题进行决策；决策过程中基于措施对频率、电压控制性能指标指导措施寻优，若所有措施均不能满足频率和电压安全稳定要求，则更新可控措施空间后，反复迭代搜索措施，直到满足所有安全稳定约束，实现基于“分类递进优化-聚合迭代协调”的频率、电压全过程安全稳定协调决策。

本发明具有的有益效果如下：本发明提出了受端电网频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，针对单回或多回直流闭锁等预想故障集，进行计及系统保护当值策略的暂态时域仿真，对于稳态方式下存在安全稳定问题的情况，基于故障后准稳态方式，采用频率优先、电压次之的协调决策方法，通过方案枚举、循环迭代搜索预决策策略，实际故障发生后通过故障形态和安全稳定问题匹配预决策策略进行紧急调控，提升了策略时效性和可靠性。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

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。

本发明的一个实施例，其步骤如图1所示：

图1中步骤1描述的是根据状态估计、气象环境等多源数据生成电网运行方式和预想故障集合，进入步骤2。

图1中步骤2描述的是系统保护在线监视，根据协控总站、多直流协调控制主站、抽蓄切泵控制主站、快速切除可中断负荷主站以及各子站实时监视装置的投运状态、异常标志、动作信号等，获取各控制设备的可控制量，进入步骤3。

图1中步骤3描述的是系统保护策略在线建模，针对系统保护策略进行通用化描述，采用合理的数据结构，表达系统保护装置在不同故障下的动作逻辑，进入步骤4。

在线策略模型需要准确表达的内容包括：

3-1)控制措施调用优先级为：优先直流调制，再抽蓄切泵，最后快速切除可中断负荷。

3-2)对于直流调制、抽蓄切泵、切除可中断负荷，均考虑远方(前馈型)和就地(反馈型)两种控制模式，远方控制模式由协控总站根据直流故障导致的不平衡量和措施优先级计算直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷控制量，下发至控制子站进行控制，就地控制模式由各控制子站检测本地母线电压，达到就地定值后实施直流调整、抽蓄切泵、切可中断负荷控制。

图1中步骤4描述的是当值策略识别，在系统保护在线监视和策略在线建模基础上，根据电网当前运行方式和预想故障集合进行离线系统保护策略的在线识别、分析和转化，将策略分配到相应控制子站、执行站或在本地执行，模拟系统保护的动作措施，进而获取电网故障后运行状态，进入步骤5)。

图1中步骤5描述的是在准确的电网故障后运行状态下，进行事故预案有效性评价，若事故预案能够有效解决频率或电压问题，则结束本方法，否则进入步骤6。

事故预案有效性评价详细流程如下：

5-1)根据系统保护状态、故障后当值控制措施、二、三道防线动作策略，获得准确的事故后电网运行方式；

5-2)通过匹配预想故障、故障后方式、处置措施、稳定要求获取处置策略，校核措施实施后电网是否安全；

5-3)若处置策略无法有效解决电网问题，则进行频率和电压在线预决策，生成适用于在线运行方式的事故处置措施作为在紧急调控在线预决策策略；若处置措施有效，则继续下一轮多源数据获取。

图1中步骤6描述的是频率和电压预决策：根据计及系统保护当值策略的频率电压动态全过程安全稳定评估结果，针对容许时限较长的电压、频率越限等安全问题，进行计及系统保护当值策略的预决策策略计算，通过调整机组出力、投切容抗器、事故拉路等措施综合协调，搜索出实施后电网安全稳定的策略。

策略在线搜索的具体方法如下：

基于频率和电压安全稳定问题的特点和影响范围，按照频率、电压安全稳定问题的分类优先原则，进行全过程优化决策。优先对全局安全稳定影响较大的频率安全稳定问题进行优化决策，再针对电压安全稳定问题进行决策。决策过程中基于措施对频率、电压控制性能指标指导措施寻优，若所有措施均不能满足频率和电压安全稳定要求，则更新可控措施空间后，反复迭代搜索措施，直到满足所有安全稳定约束，实现基于“分类递进优化-聚合迭代协调”的频率、电压全过程安全稳定协调决策。

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)

1.一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其特征在于，包括步骤：

1)根据多源数据生成电网运行方式和预想故障集合，进入步骤2)；

2)系统保护在线监视：根据协控总站、多直流协调控制主站、抽蓄切泵控制主站、快速切除可中断负荷主站以及各子站实时监视装置的投运状态、异常标志和动作信号，获取各控制设备的可控制量，进入步骤3)；

3)系统保护策略在线建模：针对系统保护策略进行通用化描述，采用合理的数据结构，表达系统保护装置在不同故障下的动作逻辑，进入步骤4)；

4)当值策略识别：在系统保护在线监视和系统保护策略在线建模基础上，根据电网当前运行方式和预想故障集合进行离线系统保护策略的在线识别、分析和转化，将策略分配到相应控制子站、执行站或在本地执行，模拟系统保护的动作措施，进而获取电网故障后运行状态，进入步骤5)；

5)在准确的电网故障后运行状态下，进行事故预案有效性评价，若事故预案能够有效解决频率或电压问题，则结束本方法，否则进入步骤6)；

6)频率和电压在线预决策：根据计及系统保护当值策略的频率电压动态全过程安全稳定评估结果，针对容许时限较长的电压和频率越限的安全问题，进行计及系统保护当值策略的预决策策略计算，通过调整机组出力、投切容抗器和事故拉路的综合协调，搜索出实施后电网安全稳定的策略。

2.根据权利要求1所述的一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其特征在于，所述步骤3)中，系统保护策略在线建模所包含的内容：

3-1)控制措施调用优先级为：优先直流调制，再抽蓄切泵，最后快速切除可中断负荷；

3-2)对于直流调制、抽蓄切泵和切除可中断负荷，均考虑远方和就地两种控制模式。

3.根据权利要求2所述的一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其特征在于，所述步骤3-2)中，远方控制模式由协控总站根据直流故障导致的不平衡量和措施优先级计算直流调制、抽蓄切泵、切可中断负荷控制量，下发至控制子站进行控制。

4.根据权利要求2所述的一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其特征在于，所述步骤3-2)中，就地控制模式由各控制子站检测本地母线电压，达到就地定值后实施直流调整、抽蓄切泵、切可中断负荷控制。

5.根据权利要求1所述的一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其特征在于，所述步骤5)中，事故预案有效性评价的具体内容如下：

5-1)根据系统保护状态、故障后当值控制措施和二、三道防线动作策略，获得准确的事故后电网运行方式；

5-2)通过匹配预想故障、故障后方式、处置措施和稳定要求获取处置策略，校核措施实施后电网是否安全；

5-3)若处置策略无法有效解决电网问题，则进行频率和电压在线预决策，生成适用于在线运行方式的事故处置措施作为在紧急调控在线预决策策略；若处置措施有效，则继续下一轮多源数据获取。

6.根据权利要求1所述的一种频率和电压安全稳定紧急调控在线预决策方法，其特征在于，所述步骤6)中，电网安全稳定策略的在线搜索方法的具体内容如下：

基于频率和电压安全稳定问题的特点和影响范围，按照频率、电压安全稳定问题的分类优先原则，进行全过程优化决策；优先对全局安全稳定影响较大的频率安全稳定问题进行优化决策，再针对电压安全稳定问题进行决策；决策过程中基于措施对频率、电压控制性能指标指导措施寻优，若所有措施均不能满足频率和电压安全稳定要求，则更新可控措施空间后，反复迭代搜索措施，直到满足所有安全稳定约束，实现基于“分类递进优化-聚合迭代协调”的频率、电压全过程安全稳定协调决策。

Images