CN113241761B - 一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法及系统,属于电力系统技术领域。该方法包括:针对最常用的要切量函数形式,将定值优化严格地建模为一个数学优化问题;在合理假设下,将问题转化为一个带线性约束的最小二乘问题;使用现有开源或商业优化求解器求解该最小二乘问题;对最优解进行裕度调整和过切/欠切调整,得到推荐定值。该方法能够显著提高相关定值整定工作效率和定值最优性,同时使相关工作可完全程序自动化,排除人工操作的固有弊病,易于推广应用。

Description

一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统技术领域,具体涉及一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法及系统。
背景技术
经过数十年互联大电网运行的理论探索和经验沉淀,以国家强制标准GB38755-2019《电力系统安全稳定导则》和国家标准《电力系统技术导则》为代表,我国电力系统已逐步形成了被概括为“三道防线”的安全稳定控制体系。
其中第二道防线通常指:针对预先考虑的故障形式和运行方式,按预定的控制策略,采用安全稳定控制系统(装置)实施切机、切负荷、局部解列等控制措施,防止系统失去稳定。其它电力系统先进国家虽无完全一致的“三道防线”系统框架,但与国内“第二道防线”稳定控制系统相对应的“特殊保护方案”(Special Protection Scheme,SPS)或“校正方案”(Remedial Action Scheme,RAS)同样广泛存在,通过切机、切负荷、局部解列等控制手段,保护电力系统在遭受较为严重故障时不至失稳或过早进入高频切机、低频低压减载等纯粹局部反馈控制的无序动态中。
在第二道防线的控制手段中,切除稳定相关发电机(简称切机)是最为常用、社会综合成本通常相对较低的一种控制手段,常用于解决局部暂态功角稳定问题、热稳定问题(过载)或互联交流系统具有广域性的动态稳定问题或频率稳定问题。
电力系统的调度单位负责安全稳定自动控制的部门,通常都需要按一定周期,对辖区内电网的稳定特性进行分析,包括对《电力系统安全稳定导则》规定的第二级标准确定的故障范围(大致对应第二道防线的设防范围)进行稳定性仿真校核,对于继电保护(第一道防线)无法保持系统稳定的情况,需要制定稳定控制策略,预先给出针对性的控制方案。具体来说,针对通过切机可以有效解决的稳定问题,需要提出一个最终可由稳控自动装置执行的方案,规定在各种运行工况下发生相应故障应该如何切除发电机。“如何切除”通常又具体包含切谁、何时切、各切多少等问题。目前通行的方法,往往是由离线分析确定一个待切机组范围、切机顺序、过切或欠切原则等规则,并给出一个以运行状态为变量的总需切计量的计算公式;在线运行时,安自装置根据系统状态计算出需切量后再根据预先制定的规则确定实切机组。
最为常见和通用性较强的需切量计算公式为:
Figure BDA0003076518340000021
其中,Ppd即计算需切量(MW),或称为预测需切量、要切量,即安自装置根据离线分析成果预测的要切除的相关机组功率;K为需切量系数,无单位,可整定,通常为正数;Pb是切机量基值(MW),可整定;Pt为需切门槛值,可整定;P是代表当前系统运行状态的某个功率值。按上述公式计算的要切量Ppd通常也称为线性要切量。
注意,使用上述要切量计算公式,意味着将系统状态信息浓缩在一维特征量P。构造特征量P是离线稳控分析的任务,通常是某个关键断面的功率。
通常,在通过式计算出要切量后,安自装置会根据切机顺序和最小过切或欠切原则,向上或向下“取整”(指“整台发电机”)得到实切机组。
良好的要切量应该满足这样的特征:
Figure BDA0003076518340000022
其中,D(·,·)表示某种度量;
Figure BDA0003076518340000025
表示按最小过切或欠切原则,向上或向下“取整”的函数。
具体来说,这一特征包含两层含义:
一、正确性:
Figure BDA0003076518340000023
其中,Prd(P)指对应于P的实际需切量,即,只要切除机组功率大干Prd(P),系统就能保持稳定。因此式(3)意思为:基于安自装置预测要切的实切量必须不小于系统保持稳定的实际需切量。|
二、最优性:在满足正确性的前提下,
Figure BDA0003076518340000024
换言之,由定值组(K,Pb,Pt)参数化的Ppd(·)应使得实切量
Figure BDA0003076518340000026
和实际需切量Prd尽可能靠近。这是因为,过切量
Figure BDA0003076518340000031
是有成本的:首先,电厂损失发电和辅助服务收益;其次,
Figure BDA0003076518340000032
过大,有可能反过来造成低频问题或反向过载等突破稳定约束的情况。
如果满足(2)的(K,Pb,Pt)造成过切量
Figure BDA0003076518340000033
仍然过大不可接受,或引发了别的稳定问题,就需要在正确性约束中引入过切量上限约束。此后,若过切量仍然过大不可接受,或者优化问题可行域为空,就要考虑将要切量计算公式变为分段线性形式。
式(2)已将问题建模为一个数学优化问题。然而,实际应用中,人们并未利用这一数学描述框架进行定值整定,而是采用经验初值加专家启发式迭代的方法获得可接受的定值组。这就造成两方面问题。
首先,采用启发式方法在(K,Pb,Pt)三维决策空间中搜索,上述最优性通常难以得到保证;对于相对复杂的问题(例如考虑多种运行方式、多种稳定问题等),甚至由于难以找到满意解,不得不使用更复杂的分段线性要切量函数形式,
其次,“经验初值加专家启发式迭代的方法”在稳控分析校核中导致了大量人工的机械性、重复性劳动,通常却又难以自动化,严重制约相关工作效率和和和深度,成为电力系统安全稳定控制系统向人性化、智能化发展的障碍。面对未来规模、复杂性、不确定性上升的电力系统,这样的技术障碍会逐步推高实质的系统运行安全风险。
因此,有必要改进要切量计算公式的定值整定方法,保证正确性的基础上,力求最优性,同时采用系统性的数学方法使之在更大范围实现自动化。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足,提供一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法及系统。该方法及系统能有效解决现有技术难以在复杂问题场景中保证定值正确性、最优性,难以将整定计算过程自动化的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,包括如下步骤:
步骤(1),输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;
步骤(2),仿真搜索各类稳定极限;
步骤(3),根据步骤(2)得到的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0
步骤(4),以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure BDA0003076518340000041
步骤(5),对于序列
Figure BDA0003076518340000042
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure BDA0003076518340000043
步骤(6),根据步骤(5)得到序列
Figure BDA0003076518340000044
求解式(15),得到最优定值组;
Figure BDA0003076518340000045
其中,K为需切量系数;Pb是切机量基值;Pt为需切门槛值;(K,Pb ,Pt )为对应的最优定值组;K*,B*是式(15)中优化问题的最优解。
步骤(7),考虑稳定裕度,对步骤(6)得到的最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;
步骤(8),对步骤(7)得到的修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;
步骤(9),将通过步骤(8)校核的修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
进一步,优选的是,步骤(2)中,所述的稳定极限,根据应用场景包括暂态功角稳定、电压稳定、动态稳定、热稳定。
进一步,优选的是,步骤(4)中具体为:
(4.1)P0的确定:存在一个稳定边界状态P0,当P小于它时,不需要切机,且在P0的任意右邻域[P0,δ)中一定存在P使得Prd(P)>0;
(4.2)根据应用问题需求精度确定场景数n;
(4.3)取步骤(1)输入的P的有意义上限为P(n),在P0到P(n)之间(包括二者)均匀取n-1个点,并令P(1)=P0,得到序列
Figure BDA0003076518340000051
其中,i是该序列中元素的序号。
进一步,优选的是,步骤(5)中,对于序列
Figure BDA0003076518340000052
对应场景仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量时,当
Figure BDA0003076518340000053
时,无法直接仿真得到
Figure BDA0003076518340000054
Figure BDA0003076518340000055
使用线性插值的方式进行插值,或者设Prd热稳(·)是斜率为1的直线进行插值;其中,
Figure BDA0003076518340000056
是P(i)对应的热稳实际需切量,
Figure BDA0003076518340000057
是P(i)对应的暂稳实际需切量。
进一步,优选的是,步骤(7)中,考虑稳定裕度,对步骤(6)得到的最优定值组进行修正的具体方法为:
调整步骤(6)得到的Pt 减少50~200MW,作为修正后的Pt
调整步骤(6)得到的Pb 减少50~200MW,作为修正后的Pb
调整步骤(6)得到的K乘以1.00~1.05,作为修正后的K
本发明同时提供一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定系统,包括:
输入模块,用于输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;
仿真搜索模块,用于仿真搜索各类稳定极限;
第一处理模块,用于根据的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0
第二处理模块,用于以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure BDA0003076518340000058
第三处理模块,用于对于序列
Figure BDA0003076518340000059
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure BDA00030765183400000510
第四处理模块,用于根据得到序列
Figure BDA00030765183400000511
求解式(15),得到最优定值组;
修正模块,用于考虑稳定裕度,对最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;
风险校核模块,用于对修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;
输出控制模块,用于将修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
本发明还提供一种电子设备,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程序时实现如上述电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法的步骤。
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如上述电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法的步骤。
本发明步骤(1)中,所述代表系统运行状态的功率量P,指某个可以用于表征稳定性裕度的关键系统状态功率量,根据具体应用问题可有灵活的选择,一般由专家在系统稳定性分析或稳控策略研究中针对具体问题确定,并在稳控策略表包含式(1)形式的线性要切量时明确给出。本发明对于P的含义不做具体限定,P只作为步骤(1)的输入量,只要采用了线性要切公式,都能采用本发明方法来进行整定。例如,在分析电厂送出系统稳定性时,P一般为发电厂总功率或送出断面功率;在分析直流送端被动进入孤岛运行状态的稳定性时,P一般为直流配套电源功率与直流功率的差值;在研究长期电压稳定在线监控时,P可以是一个由人工智能表征学习提供的综合状态指标。只要在应用问题中需切量可表示为线性需切量形式,P的具体含义对本发明的权利要求方法是否能够实现是不产生干扰的。
本发明中“线性需切机量”为公式(1)所示内容。
本发明中过切/欠切稳定性风险校核按照常规方法校核即可,本发明对此不做限制。
本发明与现有技术相比,其有益效果为:
本发明方法能够显著提高相关定值整定工作效率和定值最优性,同时使相关工作可高度程序自动化,排除人工操作的固有弊病,并可被嵌入更复杂的上层问题的自动求解,是电力系统安全稳定分析范式智能化升级的基础性关键技术。
附图说明
图1为本发明电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法的流程图;
图2为应用实例结果图;
图3为电网稳定控制线性需切机量的定值整定系统的结构示意图;
图4为本发明电子设备结构示意。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明的基本思路是:将电力系统第二道防线稳控切机要切量的定值整定问题描述为方便求解的严格的数学优化问题,从而可以通过计算机程序实现。
在背景技术描述部分已经提及,本发明首先给出了这一任务的数学优化问题描述。本发明只处理式可得到满意过切量的情况。
考虑以整定值组(K,Pb,Pt)参数化的要切量函数
Figure BDA0003076518340000071
为一个带阈值的仿射,即:
Figure BDA0003076518340000072
其中,Ppd即计算需切量(MW),或称为预测需切量、要切量,即安自装置根据离线分析成果预测的要切除的相关机组功率;K为需切量系数,无单位,可整定,通常可假设
K≥0 (5)
否则,可以通过将改变P的正方向定义使|(5)满足;Pb是切机量基值(MW),可整定;Pt为需切门槛值,可整定;P是代表当前系统运行状态的某个功率值。按上述公式计算的要切量Ppd通常也称为(带门槛值的)线性要切量。
最优定值组(K,Pb ,Pt )是一个优化问题的解:
Figure BDA0003076518340000081
其中,D(·,·)表示某种度量;
Figure BDA0003076518340000084
表示按最小过切或欠切原则,向上或向下“取整”(指整台发电机功率)的函数;Prd(P)指对应于P的实际需切量,即,只要切除机组功率大于Prd(P),系统就能保持稳定。不妨假设Prd(P)满足:
Figure BDA0003076518340000082
即存在一个稳定边界状态P0,当P小于它时,不需要切机,且在P0的任意右邻域[P0,δ)中一定存在P使得Prd(P)>0。在P的正负号定义合适时,这一般都是成立的,否则说明式是完全不适用的,无法直接用本发明处理。
本发明中基础场景指要待设计切机稳控策略的系统的系统分析潮流基础场景及其暂态仿真模型,实际应用中通常为调度部门使用的方式场景,或规划数据场景,或其它用于离线分析的数据场景。
所谓“基础场景”,是指步骤中针对特征量功率值P进行搜索时,是通过在基础场景上增加摄动来派生其它场景,比如逐步增加某些发电机的功率,减小某些直流功率等等。
本发明对于P的含义不做具体限定,P只作为步骤(1)的输入量,只要采用了线性要切公式,都能采用本发明方法来进行整定。例如,在分析电厂送出系统稳定性时,P一般为发电厂总功率或送出断面功率;在分析直流送端被动进入孤岛运行状态的稳定性时,P一般为直流配套电源功率与直流功率的差值;在研究长期电压稳定在线监控时,P可以是一个由人工智能表征学习提供的综合状态指标,是若干可测量物理量的函数。下面对(2)做进一步明确和有益的简化。
首先,对于两个一元实函数的度量D(·,·),在没有特别需要的时候,L2范数诱导的度量是一个自然的选择,可被绝大部分优化求解器处理。于是有:
Figure BDA0003076518340000083
于是(2)中的优化问题函数可以等效地换为
Figure BDA0003076518340000085
从而最优定值组(K,Pb ,Pt )由以下优化问题给出:
Figure BDA0003076518340000091
进而由假设(6)可知,优化问题(8)的目标函数可以P0为界,拆分为两部分:
Figure BDA0003076518340000092
现在考虑Pt 的值。显然,Pt 不可大于P0,否则按(1)和(6)可知,优化问题(8)的约束条件不能满足。对于Pt ∈(-∞,P0],Pt 的变化,不影响(9)中第二项的取值,而对于第一项,显然可得到Pt =P0,此时目标函数这一项为0。换言之,在上述度量选择下,最优切机门槛应等于稳定极限,这也是符合对切机门槛值的一般理解的。
另外,由(5)、(6)可知,当P>P0时,有K(P-Pb)≥0。至此,定值优化问题已可重写成:
Figure BDA0003076518340000093
到对真实系统,数值仿真只能求取函数Prd(·)上在给定点的值,而无法得到其解析式。假设通过数值仿真求得函数Prd(·)对应其自变量序列
Figure BDA0003076518340000094
的函数值序列为
Figure BDA0003076518340000095
其中
Figure BDA0003076518340000096
Figure BDA0003076518340000097
选择合适时,可用函数上有限个离散点构成的向量范数近似函数的范数,从而问题(10)转化为
Figure BDA0003076518340000101
在实际应用中,构造问题(11)时,首先确定序列
Figure BDA0003076518340000102
由于为了获得Pt ,需要搜索获得不切机稳定极限P0,因此可利用这一结果,在确定
Figure BDA0003076518340000103
时令:
P(1)=P0 (12)
以确保Ppd(P0)满足约束条件。然后可取问题所关心的场景空间中P的上限为P(n),最后根据精度需要确定n,在P(1)到P(n)之间均匀取点。
确定
Figure BDA0003076518340000104
后,通过仿真计算搜索,可以得到对应每个P(i)从不同稳定性观察得到的实际需切量,例如
Figure BDA0003076518340000105
Figure BDA0003076518340000106
然后取大得到
Figure BDA0003076518340000107
对于
Figure BDA0003076518340000108
的情况,仿真实际上无法直接给出
Figure BDA0003076518340000109
这时可使用线性插值,若不具备插值的统计学有效样本容量,可假设Prd热稳(·)是斜率为1的直线进行插值。另外注意,可针对不同的关键系统运行条件计算上述需切量,再综合取大得到
Figure BDA00030765183400001010
问题(11)
Figure BDA00030765183400001011
是一个阶梯函数,一般地可通过引入整数变量或罚项等技术将其消去而降低(11)的形式复杂度。对此,本发明假设在定值优化时可忽略过切/欠切相关硬约束,若求解结果确实因过切/欠切造成问题,再补充约束予以解决。这对绝大多数应用场景是成立的,与前文所述本发明的适用范围一致。在这一假设下,可直接忽略
Figure BDA00030765183400001012
的作用,也就是说,在优化问题中描述切机效果时,(暂时)忽略最小过切/欠切的影响,于是问题进一步简化为:
Figure BDA0003076518340000111
最后,为了进一步简化其数学形式,令
B=KPb (14)
代入(13)可得:
Figure BDA0003076518340000112
问题(15)是一个带线性约束的两维最小二乘问题,可以用绝大多数开源或商业的优化求解器进行可靠快速求解。可以采用商业求解器求解,如Cplex,Gurobi,Mosek,Matlab,也可以采用开源求解器求解如OSQP,BPMPD,scipy等。
实际应用中,在求得最优定值组(K,Pb ,Pt )后,通常还需考虑留有一定裕度。Pt 适当低于仿真计算得到的P0,通常|可取50~200MW裕度;Pb 也可适当缩小50~200MW,K适当增大,如乘以1.00~1.05,或者两者联合做出调整。
显然,上述定值整定优化方法,对于其它度量函数D和其它最小过切/欠切函数
Figure BDA0003076518340000113
的近似处理方式也是适用的,只是计算求解复杂程度有所不同。由于问题维度较低,这些问题通常都可以用现成的求解器获得可靠高效的求解。
如图3所示,一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定系统,包括:
输入模块101,用于输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;
仿真搜索模块102,用于仿真搜索各类稳定极限;
第一处理模块103,用于根据的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0
第二处理模块104,用于以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure BDA0003076518340000121
第三处理模块105,用于对于序列
Figure BDA0003076518340000122
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure BDA0003076518340000123
第四处理模块106,用于根据得到序列
Figure BDA0003076518340000124
求解式(15),得到最优定值组;
修正模块107,用于考虑稳定裕度,对最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;
风险校核模块108,用于对修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;
输出控制模块109,用于将修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的,具体流程和详细内容请参照上述实施例,此处不再赘述。
图4为本发明实施例提供的电子设备结构示意图,参照图4,该电子设备可以包括:处理器(processor)201、通信接口(Communications Interface)202、存储器(memory)203和通信总线204,其中,处理器201,通信接口202,存储器203通过通信总线204完成相互间的通信。处理器201可以调用存储器203中的逻辑指令,以执行如下方法:输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;仿真搜索各类稳定极限;根据的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0;以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure BDA0003076518340000125
对于序列
Figure BDA0003076518340000126
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure BDA0003076518340000127
根据得到序列
Figure BDA0003076518340000128
求解式(15),得到最优定值组;考虑稳定裕度,对最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;对修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;将修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
此外,上述的存储器203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电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,例如包括:输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;仿真搜索各类稳定极限;根据的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0;以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure BDA0003076518340000131
对于序列
Figure BDA0003076518340000132
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure BDA0003076518340000133
根据得到序列
Figure BDA0003076518340000134
求解式(15),得到最优定值组;考虑稳定裕度,对最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;对修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;将修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
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。
应用实例
下面给出一个针对国内某实际电力系统的实施例。
某直流送出区域交流系统,直流配套电源和送端换流站,通过双回500kV线路及其220kV电磁环网连接交流网络。当500kV双回线发生一回三永跳双回故障后,直流配套电源可能发生暂态功角失稳;220kV电磁环网可能发生过载,稳控切除配套电源后,还可能出现反向过载,过载受到区域电源出力情况影响;在某些情况下还存在配套电厂对交流系统的动态稳定问题。先在需要制定稳控策略,确定对相关电源的切机措施。
如果采取传统的经验初值+启发式迭代方法,对这样一个相对复杂的问题,通常需要熟练的专业人员反复多次尝试,对过切量也缺乏优化限制,往往只能在预算时间内获得一个大体可接受的方案;相关分析计算过程需要大量人工操作,效率低下,存在误算风险。
采用本发明方法,显著提高了求解效率和定制组最优性。具体流程如下。
选取该500kV双线功率作为特征量P。通过仿真计算得到表1(为简化表述选取了部分结果;单位:MW)。
表1
Figure BDA0003076518340000141
注:表中3、4算例中热稳需切量低于暂稳需切量,无法直接得到,由其它算例热稳需切量线性插值得出。
根据发明方法,使用上述表格数据,可以构造优化问题(15),使用Matlab求解得到K=1.22,B=604.81,Pb =495.09,Pt =495.09,按当地调度部门裕度保留规则校正后得到K=1.22,Pb =430,Pt =430。在表1列出场景下的热稳、暂稳需切量,及使用上述优化定值得到的要切量如下图2所示。
从图2中黑线可以看到,要切量满足不同运行状态下的实际需切,同时又尽可能靠近实际需切,不造成过切相关的问题。对本实例求解问题(15)的时间可忽略不计(毫秒级),且可完全实现程序自动化。事实上,使用本发明提出的定值征订方法,至少减少该次定值整定优化工作时间一半以上,且得到的定值最优性强(过切少),具有严格的数学意义。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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 (8)

1.一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(1),输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;
步骤(2),仿真搜索各类稳定极限;
步骤(3),根据步骤(2)得到的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0
步骤(4),以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure FDA0003812738140000011
步骤(5),对于序列
Figure FDA0003812738140000012
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure FDA0003812738140000013
步骤(6),根据步骤(5)得到序列
Figure FDA0003812738140000014
求解式(15),得到最优定值组;
Figure FDA0003812738140000015
其中,K为需切量系数;Pb是切机量基值;Pt为需切门槛值;(K,Pb ,Pt )为对应的最优定值组;K,B是式(15)中优化问题的最优解;
步骤(7),考虑稳定裕度,对步骤(6)得到的最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;
步骤(8),对步骤(7)得到的修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;
步骤(9),将通过步骤(8)校核的修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
2.根据权利要求1所述的电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的稳定极限,根据应用场景包括暂态功角稳定、电压稳定、动态稳定、热稳定。
3.根据权利要求1所述的电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,其特征在于,步骤(4)中具体为:
(4.1)P0的确定:存在一个稳定边界状态P0,当P小于它时,不需要切机,且在P0的任意右邻域[P0,δ)中一定存在P使得Prd(P)>0;
(4.2)根据应用问题需求精度确定场景数n;
(4.3)取步骤(1)输入的P的有意义上限为P(n),在[P0,P(n)]之间(包括二者)均匀取n-1个点,并令P(1)=P0,得到序列
Figure FDA0003812738140000021
其中,i是该序列中元素的序号。
4.根据权利要求1所述的电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,其特征在于,步骤(5)中,对于序列
Figure FDA0003812738140000022
对应场景仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量时,当
Figure FDA0003812738140000023
时,无法直接仿真得到
Figure FDA0003812738140000024
Figure FDA0003812738140000025
使用线性插值的方式进行插值,或者设Prd热稳(·)是斜率为1的直线进行插值;其中,
Figure FDA0003812738140000026
是P(i)对应的热稳实际需切量,
Figure FDA0003812738140000027
是P(i)对应的暂稳实际需切量。
5.根据权利要求1所述的电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法,其特征在于,步骤(7)中,考虑稳定裕度,对步骤(6)得到的最优定值组进行修正的具体方法为:
调整步骤(6)得到的Pt 减少50~200MW,作为修正后的Pt
调整步骤(6)得到的Pb 减少50~200MW,作为修正后的Pb
调整步骤(6)得到的K乘以1.00~1.05,作为修正后的K
6.一种电网稳定控制线性需切机量的定值整定系统,其特征在于,包括:
输入模块,用于输入计算基础场景、在应用场景中代表系统运行状态的某个功率量P及其范围;
仿真搜索模块,用于仿真搜索各类稳定极限;
第一处理模块,用于根据仿真搜索得到的各类稳定极限,取各类稳定极限点对应P值中的最小值作为综合稳定极限P0
第二处理模块,用于以P0和P的有意义上限为边界,根据问题需要的精度确定计算场景序列
Figure FDA0003812738140000031
第三处理模块,用于对于序列
Figure FDA0003812738140000032
中的每个场景,仿真计算其各类稳定性约束下的实际需切量,取最大者为该场景的实际需切量,构成序列
Figure FDA0003812738140000033
第四处理模块,用于根据得到序列
Figure FDA0003812738140000034
求解式(15),得到最优定值组;
Figure FDA0003812738140000035
其中,K为需切量系数;Pb是切机量基值;Pt为需切门槛值;(K,Pb ,Pt )为对应的最优定值组;K*,B*是式(15)中优化问题的最优解;
修正模块,用于考虑稳定裕度,对最优定值组进行修正,得到修正后的最优定值组;
风险校核模块,用于对修正模块修正后的最优定值组进行过切/欠切稳定性风险校核;
输出控制模块,用于将风险校核模块修正后的最优定值组作为推荐定值输出进行控制。
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任一项所述电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法的步骤。
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任一项所述电网稳定控制线性需切机量的定值整定方法的步骤。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996027231A2 (fr) * 1995-02-25 1996-09-06 Nanjing Automation Research Institute Procede decisionnel d'analyse qualitative et systeme de commande assurant la stabilite d'un reseau electrique
CN102193504A (zh) * 2011-03-17 2011-09-21 中国电力科学研究院 一种电力系统动态仿真中安全稳定控制系统模型构建方法
CN102638040A (zh) * 2012-04-16 2012-08-15 中国南方电网有限责任公司 电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法
CN103326367A (zh) * 2013-05-29 2013-09-25 河海大学 一种基于在线电压稳定指标的集中式低压减载方法
CN103746407A (zh) * 2013-12-31 2014-04-23 北京四方继保自动化股份有限公司 针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法
WO2017118175A1 (zh) * 2016-01-05 2017-07-13 国网电力科学研究院 一种适用于风光电站的紧急控制方法
CN109713688A (zh) * 2019-03-08 2019-05-03 山东大学 大电网静态电压稳定在线预防控制方法及系统
CN110401208A (zh) * 2019-07-26 2019-11-01 云南电网有限责任公司 一种交直流系统高频切机的智能整定方法
CN111585286A (zh) * 2020-07-06 2020-08-25 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 考虑机群功率系数的安全稳定控制系统策略制定方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018190793A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-18 General Electric Company Systems and methods for operating generators based on generator steady state stability limits

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996027231A2 (fr) * 1995-02-25 1996-09-06 Nanjing Automation Research Institute Procede decisionnel d'analyse qualitative et systeme de commande assurant la stabilite d'un reseau electrique
CN102193504A (zh) * 2011-03-17 2011-09-21 中国电力科学研究院 一种电力系统动态仿真中安全稳定控制系统模型构建方法
CN102638040A (zh) * 2012-04-16 2012-08-15 中国南方电网有限责任公司 电力系统安全稳定紧急控制定值在线整定方法
CN103326367A (zh) * 2013-05-29 2013-09-25 河海大学 一种基于在线电压稳定指标的集中式低压减载方法
CN103746407A (zh) * 2013-12-31 2014-04-23 北京四方继保自动化股份有限公司 针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法
WO2017118175A1 (zh) * 2016-01-05 2017-07-13 国网电力科学研究院 一种适用于风光电站的紧急控制方法
CN109713688A (zh) * 2019-03-08 2019-05-03 山东大学 大电网静态电压稳定在线预防控制方法及系统
CN110401208A (zh) * 2019-07-26 2019-11-01 云南电网有限责任公司 一种交直流系统高频切机的智能整定方法
CN111585286A (zh) * 2020-07-06 2020-08-25 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 考虑机群功率系数的安全稳定控制系统策略制定方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Overall setting and cooperation method for power protection of large hydropower plants";Lei Yang 等;《Journal of Physics: Conference Series》;20191231;第1-9页 *
"Review on over-frequency generator tripping for frequency stability control";Zhiming Song 等;《2016 IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Conference》;20161212;第2240-2243页 *
"异步联网后云南电网的频率特性及高频切机方案";周磊 等;《南方电网技术》;20160731;第10卷(第7期);第17-23页 *
"粤东稳控系统控制策略分析";易杨 等;《南方电网技术》;20100531;第4卷(第5期);第62-65页 *

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