CN112448387A - 一种电力系统安全稳定控制仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统安全稳定控制仿真方法，包括：将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射；若控制措施启动，计算该具体控制措施，本发明通过建立启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；再通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射，能够快速模拟出安全稳定系统在满足安控策略启动条件时的控制措施，高效准确。

Description

一种电力系统安全稳定控制仿真方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统仿真技术领域，尤其涉及一种电力系统安全稳定控制仿真方法及系统。

背景技术

安全稳定控制系统是保护电网安全稳定运行的重要组成部分，经过多年的发展，已经比较成熟。安全稳定控制系统从系统获取相关输入量，判断是否满足启动逻辑，如果满足，则通过执行单元执行动作措施，即投入或退出对应的动作设备，以防止电力系统失去稳定和避免电力系统发生大面积停电。安全稳定控制系统的启动逻辑就是安全稳定控制策略(通常简称为安控策略)，它是安全稳定控制系统的核心，是执行机构执行动作措施的依据。控制策略表是安全稳定控制策略的表现方式，根据研究电网拓扑和运行情况，在大量离线稳定计算分析计算基础上，经过提炼、整理，并考虑安全稳定控制装置实现的可能性及电网建设运行一定时期内的变化等情况综合归纳产生。

安全稳定控制系统的动作往往带来网络拓扑和系统运行状态的较大变化，在电力系统分析计算中考虑安控装置的动作是一个复杂而又繁琐的工作，需要按照各个安控系统的策略表逻辑及定值来确定各个安控系统是否动作及动作量。当前，全国各地安装了许多安全稳定控制装置，由于安控装置的安装地点、实现目标以及生产厂家不同，所以其控制策略的逻辑与形式也有较大的差别。这加剧了方式计算中考虑安控装置动作的复杂性和难度。

目前，由于各级电网的实际情况不同，安全稳定控制系统的启动条件和控制对象多样，控制逻辑和控制措施复杂，导致安控策略的组织形式差异较大，尚未形成统一规范。在实际计算中，安全稳定控制系统的模拟，往往需要计算人员根据安控策略表，人工判断控制逻辑，添加控制措施，效率低下，准确性差。

发明内容

针对现有技术存在的问题本发明提供一种电力系统安全稳定控制仿真方法及系统，能够提高电力系统仿真计算对安全稳定控制系统动作模拟的效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种电力系统安全稳定控制仿真方法，包括：

将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射；

若控制措施启动，计算该具体控制措施。

结合第一方面，进一步的，安控措施启动条件的标准化表达式包括运行状态标准化表达式、方式描述标准化表达式以及触发事件标准化表达式；

运行状态为判断安控安控是否动作的电网运行状态，将其通过元件名称、电气量名称和时延的组合来描述，运行状态标准化表达式表示为：

其中，c₁和c₂为两个常量；

方式描述为判断安控是否动作的电网拓扑结构，将其通过单个元件的投退状态来描述，方式描述标准化表达式表示为：

触发事件为安控策略所预设的故障，将其通过故障类型和故障名称来描述，触发事件标准化表达式表示为：

结合第一方面，进一步的，控制措施通过元件序列和控制参数来描述，控制措施的标准化表达式为：

其中，＜unit_set＞为按优先级排序的控制对象序列，P_now为当前量，P_set为保留量，K为控制系数。

结合第一方面，进一步的，所述建立控制逻辑的逻辑运算式为：

u_i＝f_i(x_i,y_i,v_i)＝x_i∩y_i∩v_i (6)

其中，f_i表示第i条控制策略的控制逻辑，u_i为第i条控制策略控制措施,x_i、y_i以及v_i分别表示标准化的运行状态、标准化的方式描述以及标准化的触发事件。

结合第一方面，进一步的，若启动条件满足，则根据系统当前量、预设的保留量以及控制系数计算出控制量，再结合预设的控制对象序列即可得到具体的控制措施。

第二方面，提供了一种电力系统安全稳定控制仿真系统，包括：

表达式建立模块：用于将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；

映射模块：用于通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射。

有益效果：本发明通过建立启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；再通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射，能够快速模拟出安全稳定系统在满足安控策略启动条件时的控制措施，高效准确。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例1

请参阅图1本发明提供的技术方案如下：一种电力系统安全稳定控制仿真方法，包括如下步骤：

步骤一、将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；

安控策略标准化是将安控策略分为触发事件，方式描述，运行状态、控制措施和控制逻辑五部分，并为前四部分建立标准化的条件表达式，为控制逻辑建立逻辑运算式。

安控策略主要与故障元件、故障类型、局部网络拓扑、断面功率、切机措施等因素相关，可以分为触发事件，方式描述，运行状态、控制措施四部分，前三个是启动条件，最后一个是动作行为。安控策略表实际上建立了启动条件和动作行为之间的关联关系。

标准化包括如下几个方面：

运行状态标准化

运行状态通常包括判断安控是否动作的电网运行状态，包括线路、变压器和断面传输功率，节点电压等电气量的范围和时延等。如果是断面电气量范围，则需要定义断面组成。运行状态可以通过元件名称、电气量名称和时延的组合来描述某一具体的运行状态，其标准化的的条件表达式为：

其中，c₂，c₁为常量。

2)方式描述标准化

方式描述为安控策略判断安控是否动作的电网的拓扑结构，包括设备投退状态，接线方式等；对于电网拓扑结构描述，可以解析成单个元件的投退状态，其标准化的条件表达式为：

3)触发事件标准化

触发事件通常是安控策略所假设的故障，一般需要根据故障元件和故障类型进行区分。故障类型可以有：单相瞬时接地故障、单相永久性故障、三相短路故障、三相断线故障等，直流双极故障以及线路过负荷等。可以通过设计故障类型关键字和故障元件名称的组合来描述某一具体故障，其标准化的条件表达式为：

4)控制措施标准化

按照控制对象不同，控制措施可以分为：切除发电机、切除负荷、直流闭锁等。按照控制顺序不同，控制措施可以分为：直接指定切除元件、按给定的元件优先级切除等。按照控制约束不同，控制量可以分为：控制量，即按照预定的控制量进行控制；保留量，即按照当前量和预定的保留量决定控制量。控制措施的标准化往往需要根据实际情况来制定。

以按照元件优先级控制的保留量模式为例，其控制量由如下公式计算：

P_ctl＝K(P_now-P_set) (4)

其中：P_ctl为控制量，可以为切机量，切负荷量等；P_now为当前量，可以为断面功率等系统当前的电气量，P_set为保留量，与当前量对应的电气量，K为控制系数。

控制对象为一组带有优先级的设备序列。可以通控制元件序列和控制参数的组合来描述此类型的控制措施，其标准化的表达式为：

其中，＜unit_set＞为按优先级排序的控制对象序列，P_now为当前量，P_set为保留量，K为控制系数。

对于少数直接切除指定元件的控制措施，也可以套用上述表达式，此时可将切除系数置为“0”，作为直接切除设备的标志，并将直接切除的对象放入控制对象序列即可。其它控制措施可以做类似处理。

5)建立控制逻辑运算式

控制策略依据启动条件判断控制措施是否启动。在建立上述启动条件表达式后，控制策略可以表示下面的逻辑运算式。

u_i＝f_i(x_i,y_i,v_i)＝x_i∩y_i∩v_i (6)

其中f_i就是这条控制策略的控制逻辑，可以计算f_i就可以判断控制措施u_i是否执行。

步骤二、通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射，通过运算判断控制措施是否动作；

有了如上表达，在模拟的时候，需要对启动逻辑进行判断，启动逻辑判断包括条件表达式运算和逻辑运算式运算。

1)条件表达式运算

根据预设的触发事件、网络结构，运行状态，依次计算安控策略中的运行状态、方式描述、触发事件表达式，如式(1)～(3)。

2)逻辑运算式运算

根据各条件表达式结果，计算安控策略的控制逻辑运算式，如式(6)。

3)给出控制措施是否启动的结果

根据逻辑运算式结果判断控制措施是否启动，如果逻辑运算时结果为1，则控制措施启动，如果逻辑运算时结果为0，则控制措施不启动。

步骤三、如果控制措施启动，则获取控制措施中指定的系统当前量P_now，根据预设的保留量P_set，控制系数K，计算出控制量，再结合预设的控制对象序列＜unit_set＞，即可得到具体的控制措施。

实施例2

提供了一种电力系统安全稳定控制仿真系统，包括：

表达式建立模块：用于将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；

映射模块：用于通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电力系统安全稳定控制仿真方法，其特征在于，包括：

将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射；

若控制措施启动，计算该具体控制措施。

2.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定控制仿真方法，其特征在于：安控措施启动条件的标准化表达式包括运行状态标准化表达式、方式描述标准化表达式以及触发事件标准化表达式；

运行状态为判断安控安控是否动作的电网运行状态，将其通过元件名称、电气量名称和时延的组合来描述，运行状态标准化表达式表示为：

其中，c₁和c₂为两个常量；

方式描述为判断安控是否动作的电网拓扑结构，将其通过单个元件的投退状态来描述，方式描述标准化表达式表示为：

触发事件为安控策略所预设的故障，将其通过故障类型和故障名称来描述，触发事件标准化表达式表示为：

3.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定控制仿真方法，其特征在于：控制措施通过元件序列和控制参数来描述，控制措施的标准化表达式为：

其中，＜unit_set＞为按优先级排序的控制对象序列，P_now为当前量，P_set为保留量，K为控制系数。

4.根据权利要求1所述的电力系统安全稳定控制仿真方法，其特征在于：所述建立控制逻辑的逻辑运算式为：

u_i＝f_i(x_i,y_i,v_i)＝x_i∩y_i∩v_i (6)

其中，f_i表示第i条控制策略的控制逻辑，u_i为第i条控制策略控制措施,x_i、y_i以及v_i分别表示标准化的运行状态、标准化的方式描述以及标准化的触发事件。

5.根据权利要求3所述的电力系统安全稳定控制仿真方法，其特征在于：若启动条件满足，则根据系统当前量、预设的保留量以及控制系数计算出控制量，再结合预设的控制对象序列即可得到具体的控制措施。

6.一种电力系统安全稳定控制仿真系统，其特征在于，包括：

表达式建立模块：用于将安控策略分解为启动条件、控制措施和控制逻辑；建立安控措施启动条件和安控措施的标准化表达式，建立控制逻辑的逻辑运算式；

映射模块：用于通过逻辑运算建立标准化的启动条件和控制措施之间的映射。

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