CN111884234B - 精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质。该方法包括：设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量，所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。本发明实施例通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。

Description

精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及电力系统分析技术领域，尤其涉及一种精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
由于电力需求的增大和环保意识的增强，大力发展以风电为代表的可再生能源成为保障我国能源电力可持续发展的重要选择之一。为解决风能资源与负荷需求区域逆向性分布的矛盾，需采取远距离输电和扩大风电消纳范围等措施。相比于交流输电系统，高压直流输电系统在大规模远距离输电上有着显著的优势。然而，高压直流输电系统在拥有众多优点的同时也带来了一系列安全问题，如直流线路故障、换流站故障及交流系统故障等均可能导致直流单极闭锁甚至双极闭锁。当高压直流输电系统发生单极闭锁故障，换流站所需无功功率骤减，造成交流侧无功功率过剩，会引起交流电网电压骤升。
所以当电力系统中发生特高压直流闭锁故障后，对于大规模风电接入的电力系统仅靠发电机和负荷的调节作用有时不能使系统频率维持在安全稳定范围内，但是传统第二道防线切机方式已不再适用，此时就需要通过采取一定的紧急控制措施来使频率恢复至安全稳定范围，因此，亟需一种新的高频第二道防线精准切机紧急控制方案。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种精准切机紧急控制方法，包括：
设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量，所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；
根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
进一步地，所述优化模型的目标如下：
min F
Figure BDA0002537538220000021
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组节点的切机权重，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值。
进一步地，所述优化模型的约束条件如下：
稳态频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000022
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点切机变量，KGi为第i个机组节点功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000023
Figure BDA0002537538220000024
Figure BDA0002537538220000025
Figure BDA0002537538220000026
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，TS为系统的整体惯量，Pl,max为每条支路的潮流容量上限，Pl,min为每条支路的潮流容量下限。
进一步地，所述设置决策变量为切机变量前，还包括：
将所述当前系统所有并网运行的同步发电机组惯量相加，得到系统的整体惯量TS。
进一步地，所述设置决策变量为切机变量前，还包括：
获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离。
进一步地，所述获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离，具体包括：
所述同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值获取公式为：
Figure BDA0002537538220000031
Figure BDA0002537538220000032
其中，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值，Zfi为直流故障点f与第i个机组节点之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素，zi为第i个机组节点的横轴同步电抗，EQi通过切机变量关系和潮流数据计算得到；
所述电气距离获取公式为：
Zif,equ＝(Zii-Zif)-(Zif-Zff)
其中，Zif,equ为第i个机组节点与直流故障点f的电气距离，Zii为第i个机组节点的自阻抗矩阵元素，Zif为第i个机组节点与直流故障点f之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素。
进一步地，所述获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离后，还包括：
将水电机组与火电机组的切机权重分别设置为第一预设值和第二预设值；
统计所述当前系统中风电机组的数量，根据所述电气距离对风电机组进行排序，并按照排序顺序分别设置所述风电机组的切机权重；
根据所述第一预设值、所述第二预设值和所述风电机组的切机权重得到全部机组的切机权重。
另一方面，本发明实施例提供一种精准切机紧急控制装置，包括：
设置模块，用于设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；
控制模块，用于根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
再一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述方法的步骤。
又一方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述方法的步骤。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法、装置、电子设备和存储介质，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的电力系统频率动态过程模型流程示意图；
图3为本发明实施例提供的精准切机紧急控制装置示意图；
图4为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种精准切机紧急控制方法，图1为本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤101、设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量，所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，在上述步骤101中，令决策变量为切机变量，设置目标函数为：
Figure BDA0002537538220000051
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组节点的切机权重，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值。
约束条件分别为：
稳态频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000052
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点切机变量，KGi为第i个机组节点功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000061
Figure BDA0002537538220000062
Figure BDA0002537538220000063
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，TS为系统的整体惯量，Pl,max为每条支路的潮流容量上限，Pl,min为每条支路的潮流容量下限。
Pl计算公式为：
Figure BDA0002537538220000064
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，N为机组数量，G为潮流的转移分布因子矩阵，Gl-i为表示在节点i注入的功率在支路l产生的影响，Pi为第i个机组的出力值，Gl-j为表示在节点j注入的功率在支路l产生的影响，Pd为负荷值。
潮流的转移分布因子矩阵计算方式为：
Gk-i＝(Zm,i-Zn,i)·Yk,k
其中，Gk-i表示在节点i注入的功率在支路k产生的影响，m、n分别为支路k的两端节点，Zm,i表示节点阻抗矩阵的第m行第i列，Zn,i表示节点阻抗矩阵的第n行第i列，Yk,k表示节点导纳矩阵的第k行第k列。
图2为本发明实施例提供的电力系统频率动态过程模型流程示意图，如图2所示，根据由目标函数和约束条件构建得到的优化模型，得到最优切机变量。
步骤102、根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，在上述步骤102中，求解值代表的是切机变量的最优解，所以通过该求解值可以定当前电力系统的高频第二道防线切机方案。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
基于上述任一实施例，进一步地，所述优化模型的目标如下：
minF
Figure BDA0002537538220000071
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组节点的切机权重，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，令决策变量为切机变量，设置目标为：
min F
Figure BDA0002537538220000072
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组机组的切机权重，Vi为第i个机组切机变量，Pi为第i个机组的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值。
通过目标函数可以对当前电力系统的切机变量进行求解，得到切机变量求解值。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在大规模风电接入的电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
基于上述任一实施例，进一步地，所述优化模型的约束条件如下：
稳态频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000081
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点切机变量，KGi为第i个机组节点功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000082
Figure BDA0002537538220000083
Figure BDA0002537538220000084
Figure BDA0002537538220000085
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，TS为系统的整体惯量，Pl,max为每条支路的潮流容量上限，Pl,min为每条支路的潮流容量下限。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，明确切机操作后系统的最大频率偏差限值Δfm、稳态频率偏差限值Δf∞和直流闭锁位置及闭锁带来的功率扰动数值ΔPOL0；
统计系统中第i个机组节点的出力值Pi、第i个机组节点一次调频上限值ΔPi,max；
获取当前系统的负荷频率调节效应系数kD；
构建其调速系统的传递函数：
Figure BDA0002537538220000091
其中KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，s为变量；
对于风电机组以及不参与一次调频的机组，其调速系统传递函数Gi(s)＝0；而对于参与一次调频的同步机组，发电机调速系统的阶跃响应曲线与一阶惯性环节阶跃响应曲线形状相似，故可以使用一个一阶惯性环节来对发电机调速系统的传递函数进行等效；
使用最小二乘法进行曲线拟合，拟合公式为：
Figure BDA0002537538220000092
当上式成立时，数值最小时，拟合所得的一阶惯性环节即可认为是发电机调速系统的传递函数。其中，n为同步机组数量，y1为调速系统准确的阶跃响应曲线数值，y2为一阶惯性环节的阶跃响应曲线数值。
根据一系列获得的参数，分别构建约束条件为：
稳态频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000093
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点的切机变量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000101
Figure BDA0002537538220000102
Figure BDA0002537538220000103
Figure BDA0002537538220000104
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl,min为每条支路的潮流容量下限。
获取一系列的参数和传递函数，并对传递函数进行曲线拟合，分别构建三个约束条件，对通过目标函数得到切机变量求解值进行约束选择，得到最优切机变量。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
基于上述任一实施例，进一步地，所述设置决策变量为切机变量前，还包括：
将所述当前系统所有并网运行的同步发电机组惯量相加，得到系统的整体惯量TS。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，获取当前系统所有并网运行的同步发电机组的惯量，然后将所有同步发电机组的惯量相加，得到系统的整体惯量TS；
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
基于上述任一实施例，进一步地，所述设置决策变量为切机变量前，还包括：
获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，获取当前电力系统运行的潮流状态；明确当前电力系统的导纳矩阵Y、阻抗矩阵Z；每条支路的潮流容量上下限Pl,max、Pl,min；计算每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值Ifi；计算每台风电机组距直流故障点的电气距离Zif,equ。
同步发电机机组的对直流故障点的短路电流贡献值可由以下式子求得：
Figure BDA0002537538220000111
Figure BDA0002537538220000112
其中，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值，Zfi为直流故障点f与第i个机组节点之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素，zi为第i个机组节点的横轴同步电抗，EQi通过切机变量关系和潮流数据计算得到；
电气距离通过节点阻抗矩阵及以下式子进行计算：
Zif,equ＝(Zii-Zif)-(Zif-Zff)
其中，Zif,equ为第i个机组节点与直流故障点f的电气距离，Zii为第i个机组节点的自阻抗矩阵元素，Zif为第i个机组节点与直流故障点f之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
基于上述任一实施例，进一步地，所述获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离，具体包括：
所述同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值获取公式为：
Figure BDA0002537538220000121
Figure BDA0002537538220000122
其中，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值，Zfi为直流故障点f与第i个机组节点之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素，zi为第i个机组节点的横轴同步电抗，EQi通过切机变量关系和潮流数据计算得到；
所述电气距离获取公式为：
Zif,equ＝(Zii-Zif)-(Zif-Zff)
其中，Zif,equ为第i个机组节点与直流故障点f的电气距离，Zii为第i个机组节点的自阻抗矩阵元素，Zif为第i个机组节点与直流故障点f之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，
同步发电机机组的对直流故障点的短路电流贡献值可由以下式子求得：
Figure BDA0002537538220000123
Figure BDA0002537538220000124
其中，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值，Zfi为直流故障点f与第i个机组节点之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素，zi为第i个机组节点的横轴同步电抗，EQi通过切机变量关系和潮流数据计算得到；
EQi通过下式：
V＝EQi-jxqiIi
将V设置为1以及潮流数据计算得到，j为第j个机组节点，xqi为横轴同步电抗，Ii为第i个机组节点的阻抗矩阵元素。
电气距离通过节点阻抗矩阵及以下式子进行计算
Zif,equ＝(Zii-Zif)-(Zif-Zff)
其中，Zif,equ为第i个机组节点与直流故障点f的电气距离，Zii为第i个机组节点的自阻抗矩阵元素，Zif为第i个机组节点与直流故障点f之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
基于上述任一实施例，进一步地，所述获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离后，还包括：
将水电机组与火电机组的切机权重分别设置为第一预设值和第二预设值；
统计所述当前系统中风电机组的数量，根据所述电气距离对风电机组进行排序，并按照排序顺序分别设置所述风电机组的切机权重；
根据所述第一预设值、所述第二预设值和所述风电机组的切机权重得到全部机组的切机权重。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，将水电机组与火电机组的切机权重分别设置为第一预设值和第二预设值；统计所述当前系统中风电机组的数量，根据所述电气距离对风电机组从近到远进行排序，并按照从近到远进行排序顺序将所述风电机组分别设置风机切机权重；根据所述第一预设值、所述第二预设值和所述风机切机权重得到机组的切机权重。
例如：将水电机组与火电机组的切机权重分别设置为2、3；统计系统中风电机组的数量n1，对风电机组按照电气距离从近到远进行排序，并按照排序顺序将风电机组的切机权重分别设置为0.5+1/(n1-1)；
本发明实施例提供的精准切机紧急控制方法，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
进一步地，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种精准切机紧急控制装置，该装置用于执行上述方法实施例中的精准切机紧急控制方法。
图3为本发明实施例提供的精准切机紧急控制装置的流程示意图，如图3所示，该装置包括：设置模块301、控制模块302；其中，
设置模块301，用于设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，在上述设置模块301中，令决策变量为切机变量，设置目标函数为：
Figure BDA0002537538220000141
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组节点的切机权重，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值。
约束条件分别为：
稳态频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000142
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点切机变量，KGi为第i个机组节点功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure BDA0002537538220000151
Figure BDA0002537538220000152
Figure BDA0002537538220000153
Figure BDA0002537538220000154
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，TS为系统的整体惯量，Pl,max为每条支路的潮流容量上限，Pl,min为每条支路的潮流容量下限。
Pl计算公式为：
Figure BDA0002537538220000155
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，N为机组数量，G为潮流的转移分布因子矩阵，Gl-i为表示在节点i注入的功率在支路l产生的影响，Pi为第i个机组的出力值，Gl-j为表示在节点j注入的功率在支路l产生的影响，Pd为负荷值。
潮流的转移分布因子矩阵计算方式为：
Gk,i＝(Zm,i-Zn,i)·Yk,k
其中，Gk-i表示在节点i注入的功率在支路k产生的影响，m、n分别为支路k的两端节点，Zm,i表示节点阻抗矩阵的第m行第i列，Zn,i表示节点阻抗矩阵的第n行第i列，Yk,k表示节点导纳矩阵的第k行第k列。
根据由目标函数和约束条件构建得到优化模型，得到最优切机变量。
控制模块302，用于根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
具体的，根据上述实施例的精准切机紧急控制方法，在上述控制模块302中，求解值代表的是切机变量的最优解，所以通过该求解值可以定当前电力系统的高频第二道防线切机方案。
本发明实施例提供的精准切机紧急控制装置，通过采用优化模型对切机变量进行求得最优解，实现了在电力系统下针对特高压直流闭锁高频第二道防线精准切机的控制，而且能够指导电网的运行安排，为电网安全稳定运行提供重要的技术保障。
举个例子如下：
图4为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)401、通信接口(CommunicationsInterface)402、存储器(memory)403和通信总线404，其中，处理器401，通信接口402，存储器403通过通信总线404完成相互间的通信。处理器401可以调用存储器403中的逻辑指令，以执行如下方法：设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
此外，上述的存储器403中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以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；而这些修改或者替换，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)

1.一种精准切机紧急控制方法，其特征在于，包括：
设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量，所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；所述优化模型的目标如下：
min F
Figure FDA0003294622910000011
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组节点的切机权重，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值；
所述优化模型的约束条件如下：
稳态频率偏差约束：
Figure FDA0003294622910000012
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点切机变量，KGi为第i个机组节点功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure FDA0003294622910000013
Figure FDA0003294622910000014
Figure FDA0003294622910000015
Figure FDA0003294622910000016
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，TS为系统的整体惯量，Pl,max为每条支路的潮流容量上限，Pl,min为每条支路的潮流容量下限；
根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
2.根据权利要求1所述的精准切机紧急控制方法，其特征在于，所述设置决策变量为切机变量前，还包括：
将所述当前系统所有并网运行的同步发电机组惯量相加，得到系统的整体惯量TS。
3.根据权利要求1所述的精准切机紧急控制方法，其特征在于，所述设置决策变量为切机变量前，还包括：
获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离。
4.根据权利要求3所述的精准切机紧急控制方法，其特征在于，所述获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离，具体包括：
所述同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值获取公式为：
Figure FDA0003294622910000021
Figure FDA0003294622910000022
其中，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值，Zfi为直流故障点f与第i个机组节点之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素，zi为第i个机组节点的横轴同步电抗，EQi通过切机变量关系和潮流数据计算得到；
所述电气距离获取公式为：
Zif,equ＝(Zii-Zif)-(Zif-Zff)
其中，Zif,equ为第i个机组节点与直流故障点f的电气距离，Zii为第i个机组节点的自阻抗矩阵元素，Zif为第i个机组节点与直流故障点f之间的阻抗矩阵元素，Zff为直流故障点f的自阻抗矩阵元素。
5.根据权利要求3所述的精准切机紧急控制方法，其特征在于，所述获取每台同步发电机机组对直流故障点的短路电流贡献值和每台风电机组距直流故障点的电气距离后，还包括：
将水电机组与火电机组的切机权重分别设置为第一预设值和第二预设值；
统计所述当前系统中风电机组的数量，根据所述电气距离对风电机组进行排序，并按照排序顺序分别设置所述风电机组的切机权重；
根据所述第一预设值、所述第二预设值和所述风电机组的切机权重得到全部机组的切机权重。
6.一种精准切机紧急控制装置，其特征在于，包括：
设置模块，用于设置决策变量为切机变量，根据预设的优化模型得到最优切机变量，所述优化模型由目标函数和约束条件构建得到；所述优化模型的目标如下：
min F
Figure FDA0003294622910000031
其中，F为目标函数，N为所有机组数量，yi为第i个机组节点的切机权重，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，n为同步机组数量，C为短路容量权重，Ifi为直流故障点f与第i个机组节点之间的短路电流贡献值；
所述优化模型的约束条件如下：
稳态频率偏差约束：
Figure FDA0003294622910000032
其中，N为机组数量，Vi为第i个机组节点切机变量，KGi为第i个机组节点功频特性系数，Δf∞为稳态频率偏差限值，kD为负荷频率调节效应系数，ΔPOL0为功率扰动数值，Pi为第i个机组节点的出力值；
最大频率偏差约束：
Figure FDA0003294622910000041
Figure FDA0003294622910000042
Figure FDA0003294622910000043
Figure FDA0003294622910000044
其中，N为机组数量，ΔPi为第i个机组节点出力变化值，kD为负荷频率调节效应系数，Δfm为最大频率偏差限值，ΔPOL0为功率扰动数值，Vi为第i个机组节点的切机变量，Pi为第i个机组节点的出力值，π为圆周率，TS为系统的整体惯量，KGi为第i个机组节点的功频特性系数，TGi为第i个机组节点的调速系统的综合时间常数，e自然常数，ΔPi,max为第i个机组节点的一次调频上限值；
潮流约束：
Pl,min≤Pl≤Pl,max
其中，Pl为切机后线路l的潮流功率，TS为系统的整体惯量，Pl,max为每条支路的潮流容量上限，Pl,min为每条支路的潮流容量下限；
控制模块，用于根据所述最优切机变量对当前系统的高频第二道防线切机进行控制。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述精准切机紧急控制方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述精准切机紧急控制方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116316562B (zh) * 2023-02-17 2024-08-09 国网湖北省电力有限公司随州供电公司 含高比例新能源的地区电网紧急切机协调控制方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184169A (zh) * 2014-09-11 2014-12-03 国家电网公司 一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099984B (zh) * 2016-07-29 2018-10-19 清华大学 一种数据驱动的主动配电网分布式电源最大容量评估方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184169A (zh) * 2014-09-11 2014-12-03 国家电网公司 一种计及风电并网风火协调的暂态切机控制方法
CN105162161A (zh) * 2015-08-25 2015-12-16 国家电网公司 一种含有不同类型风机的外送风电基地暂态切机控制方法
CN110266039A (zh) * 2019-05-29 2019-09-20 南京理工大学 考虑风电功率波动和切机切负荷干扰下一次调频的调速器参数优化方法

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