CN113765075A - 一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法及系统，属于电力系统安全稳定分析技术领域。本发明方法，包括：针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数；根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。本发明在系统发生功角失稳时，可以通过对搜索得到的解列割集支路实施主动解列控制，快速将失步电网解列，从而避免机组功角摇摆引起网络节点电压降低所造成的连锁故障，缩小失稳影响范围。

Description

一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定分析技术领域，并且更具体地，涉及一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法及系统。

背景技术

受大容量特高压直流投运工程、大型能源基地集中开发与并网外送工程、偏远地区长距离弱互联工程的影响，我国电网功角稳定问题十分突出。随着电网特性日趋复杂，预先设定的电网运行方式和功角失稳情况下的控制措施容易出现与实际电网运行方式、实际电网发生功角失稳情况下所需控制措施不匹配的问题。在这种情况下，切机、切负荷等控制措施将无法使系统恢复功角稳定，需要及时采取解列控制，断开部分线路以降低功角失稳影响范围、减小功角失稳造成损失。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法，包括：

针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统功角失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T_FS、用于判定系统的功角稳定性是否已经恶化的门槛值ε_asth；

在电力系统发生功角失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，若大于，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；

若关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_Lth，且关键支路k满足预设判据，将关键支路k放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；

若匹配到多个可解列割集，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。

可选的，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U_mi和U_ni和电压相位Δθ_i，i为电力系统内支路总数，并根据下式计算每一条支路的sBTTC指数；

根据如下公式：

其中，Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_ni|，m、n为示一条线路上取的两个量测点的位置，i为第i条支路；

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC 指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

可选的，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

可选的，控制参数还包括：电力系统中待考察支路总个数N_b、用于判定系统失稳的严重程度的门槛值U_vth。

可选的，关键支路k满足预设判据，具体包括：

当电力系统发生功角失稳时，电力系统内支路两端节点的电压相位差会不断增大，关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即有功功率满足如下：

且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、 n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即频率偏差Δf满足如下：

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，即，u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值，U_m为关键支路k端点 m的电压，U_n为关键支路k端点n的电压；

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，则ξ_v满足：

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、 U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据下式计算：

关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，如下：

U_vk<U_vth。

可选的，若将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，不能匹配到可解列割集，判定是否满足k_q<N_b；

其中，k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1，N_b为待考察支路总个数，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数；

若满足，令k_q＝k_q+1再次进行匹配查询；

若不满足，判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合，若有则再次进行匹配查询，若无，则将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

可选的，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，计算公式如下：

根据下式：

其中，asTSC功角失稳目标割集，P_scl0为支路l的稳态有功功率，N_sc为可选解列割集个数。

可选的，若关键支路k不满足预设判据，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε_Lth，或故障清除后的延时时间小于T_FS，将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

本发明还提出了一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制系统，包括：

参数确定模块，针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统功角失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T_FS、用于判定系统的功角稳定性是否已经恶化的门槛值ε_asth；

定位模块，在电力系统发生功角失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，若大于，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；

判定模块，在关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_Lth时，且关键支路k满足预设判据，将关键支路k放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；

控制模块，在匹配到多个可解列割集后，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。

可选的，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U_mi和U_ni和电压相位Δθ_i，i为电力系统内支路总数，并根据下式计算每一条支路的sBTTC指数；

根据如下公式：

其中，Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_ni|，m、n为示一条线路上取的两个量测点的位置，i为第i条支路；

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC 指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

可选的，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

可选的，控制参数还包括：电力系统中待考察支路总个数N_b、用于判定系统失稳的严重程度的门槛值_vth。

可选的，关键支路k满足预设判据，具体包括：

当电力系统发生功角失稳时，电力系统内支路两端节点的电压相位差会不断增大，关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即有功功率满足如下：

且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、 n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即频率偏差Δf满足如下：

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，即，u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值，U_m为关键支路k端点 m的电压，U_n为关键支路k端点n的电压；

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，则ξ_v满足：

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据下式计算：

关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，如下：

U_vk<U_vth。

可选的，若将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，不能匹配到可解列割集，判定是否满足k_q<N_b；

其中，k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1，N_b为待考察支路总个数，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数；

若满足，令k_q＝k_q+1再次进行匹配查询；

若不满足，判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合，若有则再次进行匹配查询，若无，则将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

可选的，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，计算公式如下：

根据下式：

其中，asTSC功角失稳目标割集，P_scl0为支路l的稳态有功功率，N_sc为可选解列割集个数。

可选的，若关键支路k不满足预设判据，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε_Lth，或故障清除后的延时时间小于T_FS，将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

本发明在系统发生功角失稳时，可以通过对搜索得到的解列割集支路实施主动解列控制，快速将失步电网解列，从而避免机组功角摇摆引起网络节点电压降低所造成的连锁故障，缩小失稳影响范围。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明稳定分析的典型系统模型；

图3为本发明主动解列控制流程原理图；

图4为本发明系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明还提出了一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法，如图1所示，包括：

针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统功角失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T_FS、用于判定系统的功角稳定性是否已经恶化的门槛值ε_asth；

在电力系统发生功角失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，若大于，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；

若关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_Lth，且关键支路k满足预设判据，将关键支路k放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；

若匹配到多个可解列割集，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。

其中，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U_mi和U_ni和电压相位Δθ_i，i为电力系统内支路总数，并根据下式计算每一条支路的sBTTC指数；

根据如下公式：

其中，Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_ni|，m、n为示一条线路上取的两个量测点的位置，i为第i条支路；

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC 指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

其中，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

其中，控制参数还包括：电力系统中待考察支路总个数N_b、用于判定系统失稳的严重程度的门槛值U_vth。

其中，关键支路k满足预设判据，具体包括：

当电力系统发生功角失稳时，电力系统内支路两端节点的电压相位差会不断增大，关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即有功功率满足如下：

且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、 n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即频率偏差Δf满足如下：

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，即，u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值，U_m为关键支路k端点 m的电压，U_n为关键支路k端点n的电压；

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，则ξ_v满足：

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、 U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据下式计算：

关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，如下：

U_vk<U_vth。

其中，若将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，不能匹配到可解列割集，判定是否满足k_q<N_b；

其中，k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1，N_b为待考察支路总个数，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数；

若满足，令k_q＝k_q+1再次进行匹配查询；

若不满足，判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合，若有则再次进行匹配查询，若无，则将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

其中，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，计算公式如下：

根据下式：

其中，asTSC功角失稳目标割集，P_scl0为支路l的稳态有功功率，N_sc为可选解列割集个数。

其中，若关键支路k不满足预设判据，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε_Lth，或故障清除后的延时时间小于T_FS，将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

下面结合具体实施例进行说明：

本发明根据功角稳定分析的典型系统模型进行分析，模型如图2所示，流程原理如图3所示，包括如下：

步骤一：设置控制相关参数T_FS、ε_asth、N_b、U_vth。

T_FS为避免故障清除后的初始阶段电气量波动影响而人为设置的延时时间；

ε_asth为人为设定的一个门槛值，用于判定测试系统的功角稳定性是否已经恶化；

N_b为待考察支路总个数，对于不同的测试系统，通过对测试系统内全部支路进行计数得到该参数；

U_vth为人为设定的一个门槛值，用于判定测试系统失稳的严重程度。

步骤二：判定故障清除后的持续时间是否大于T_FS。

T_FS为避免故障清除后的初始阶段电气量波动影响而设置的延时时间。

若故障清除后的持续时间大于T_FS，则进入步骤三；

若故障清除后的持续时间小于T_FS，则使t＝t+Δt，并返回步骤二。

步骤三：量测每一条支路两端节点的电压幅值U_mi、U_ni和电压相位Δθ_i (i＝1、2…N，N为系统内支路的总数)，并根据式(1)计算每一条支路的 sBTTC指数。按照式(2)排序并定位其中的关键支路。

Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_ni|，表示支路i两端节点的电压相位差。U_mi、U_ni、Δθ_mi、Δθ_ni在图2中均已标出，下标m、n表示一条线路上取的两个量测点的位置，通常取线路两端。U_mi是支路i上节点m的电压幅值，U_ni是支路i上节点n的电压幅值，Δθ_mi是支路i上节点m的电压相位，Δθ_ni是支路i上节点n的电压相位。

根据式(2)对每条支路sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，其支路编号记为k，定义具有次小 sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

步骤四：判定关键支路k是否满足式(3)。

由于sBTTC指数具有随功角稳定性恶化而单调递减的特性，当关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_asth时，表明系统的功角稳定性已显著恶化，系统已经发生功角失稳。

sBTTC_k<ε_asth (3)

若满足，则进入步骤五；

若不满足，使t＝t+Δt，并返回步骤二。

步骤五：判定关键支路k是否同时满足式(4)、(5)、(7)和(10)。

当系统发生功角失稳时，支路两端节点的电压相位差会不断增大。关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即满足式(4)的描述；且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即满足式(5)的描述。因此，可以将支路所呈现出的式(4)和式(5)特征作为功角失稳的判据之一，以提高本流程判断的准确性。

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，也即， u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值。

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，定义位置系数ξ_v如式(7) 所示。若U_v位于支路之上，则必有ΔU_nv<ΔU_mn且ΔU_mv<ΔU_mn，即ξ_v大于1且小于2；若U_v位于支路之外，则必有ΔU_nv>ΔU_mn或ΔU_mv>ΔU_mn，对应ξ_v小于1。

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、 U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据式(7)和(8)计算：

对于复杂的包含多台发电机的电力系统，还可增加关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，即以式(9)判断系统扰动失稳的严重程度。满足式(9)即意味着系统已临近功角失稳或已经发生功角失稳，可以进行实施主动解列控制的决策。

U_vk<U_vth (10)

若满足，则进入步骤六；

若不满足，使t＝t+Δt，并返回步骤二。

步骤六：根据式(2)，提取一条具有次小sBTTC指数且满足式(4)、 (5)、(7)和(10)的支路，放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集。

若能够匹配到割集，则进入步骤七；

若不能匹配到割集，则进入步骤八。

步骤七：判定匹配到的割集是否单一。

若匹配到多个割集，则进入步骤十；

若匹配到单一割集，则进入步骤十一。

步骤八：判定是否满足k_q<N_b。

定义k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1。定义N_b为待考察支路总个数，该值由人为设定，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数。

若满足，令k_q＝k_q+1并返回步骤六；

若不满足，说明提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数已达到最大值，也即已经遍历了全部待考察支路，进入步骤九。

步骤九：判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合。

若有能够有构成割集的支路组合，进入步骤七；

若没有能够有构成割集的支路组合，使t＝t+Δt，并返回步骤二；

步骤十：根据式(11)，从搜索匹配到的多个割集中筛选出唯一的待解列割集。

当搜索匹配到多个可解列割集，则以割集中全部支路稳态有功功率之和最小作为优化选择原则并确定功角失稳目标解列割集(asTSC,angle stability target splittingcutset)。

式中，L_sc为割集SC中所包含的支路总数、P_scl0为割集SC中支路l的稳态有功功率、P_scl0为可解列割集的个数。

步骤十一：对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制，并结束本流程。

本发明还提出了一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制系统200，如图4所示，包括：

参数确定模块201，针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统功角失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T_FS、用于判定系统的功角稳定性是否已经恶化的门槛值ε_asth；

定位模块202，在电力系统发生功角失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，若大于，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；

判定模块203，在关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_Lth时，且关键支路k满足预设判据，将关键支路k放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；

控制模块204，在匹配到多个可解列割集后，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。

其中，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U_mi和U_ni和电压相位Δθ_i，i为电力系统内支路总数，并根据下式计算每一条支路的sBTTC指数；

根据如下公式：

其中，Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_mi|，m、n为示一条线路上取的两个量测点的位置，i为第i条支路；

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC 指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

其中，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

其中，控制参数还包括：电力系统中待考察支路总个数N_b、用于判定系统失稳的严重程度的门槛值U_vth。

其中，关键支路k满足预设判据，具体包括：

当电力系统发生功角失稳时，电力系统内支路两端节点的电压相位差会不断增大，关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即有功功率满足如下：

且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、 n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即频率偏差Δf满足如下：

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，即，u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值，U_m为关键支路k端点 m的电压，U_n为关键支路k端点n的电压；

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，则ξ_v满足：

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、 U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据下式计算：

关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，如下：

U_vk<U_vth。

其中，若将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，不能匹配到可解列割集，判定是否满足k_q<N_b；

其中，k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1，N_b为待考察支路总个数，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数；

若满足，令k_q＝k_q+1再次进行匹配查询；

若不满足，判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合，若有则再次进行匹配查询，若无，则将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

其中，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，计算公式如下：

根据下式：

其中，asTSC功角失稳目标割集，P_scl0为支路l的稳态有功功率，N_sc为可选解列割集个数。

其中，若关键支路k不满足预设判据，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε_Lth，或故障清除后的延时时间小于T_FS，将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

本发明在系统发生功角失稳时，可以通过对搜索得到的解列割集支路实施主动解列控制，快速将失步电网解列，从而避免机组功角摇摆引起网络节点电压降低所造成的连锁故障，缩小失稳影响范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制方法，所述方法包括：

针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统功角失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T_FS、用于判定系统的功角稳定性是否已经恶化的门槛值ε_asth；

在电力系统发生功角失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，若大于，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；

若关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_lth，且关键支路k满足预设判据，将关键支路k放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；

若匹配到多个可解列割集，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。

2.根据权利要求1所述的方法，所述量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U_mi和U_ni和电压相位Δθ_i，i为电力系统内支路总数，并根据下式计算每一条支路的sBTTC指数；

根据如下公式：

其中，Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_ni|，m、n为示一条线路上取的两个量测点的位置，i为第i条支路；

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC 指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

3.根据权利要求2所述的方法，所述根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

4.根据权利要求1所述的方法，所述控制参数还包括：电力系统中待考察支路总个数N_b、用于判定系统失稳的严重程度的门槛值U_vth。

5.根据权利要求1所述的方法，所述关键支路k满足预设判据，具体包括：

当电力系统发生功角失稳时，电力系统内支路两端节点的电压相位差会不断增大，关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即有功功率满足如下：

且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即频率偏差Δf满足如下：

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，即，u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值，U_m为关键支路k端点m的电压，U_n为关键支路k端点n的电压；

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，则ζ_v满足：

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据下式计算：

关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，如下：

U_vk＜U_vth。

6.根据权利要求1所述的方法，所述若将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，不能匹配到可解列割集，判定是否满足k_q＜N_b；

其中，k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1，N_b为待考察支路总个数，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数；

若满足，令k_q＝k_q+1再次进行匹配查询；

若不满足，判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合，若有则再次进行匹配查询，若无，则将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

7.根据权利要求1所述的方法，所述从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，计算公式如下：

根据下式：

其中，asTSC功角失稳目标割集，P_scl0为支路1的稳态有功功率，N_sc为可选解列割集个数。

8.根据权利要求1所述的方法，所述若关键支路k不满足预设判据，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε_Lth，或故障清除后的延时时间小于T_FS，将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

9.一种用于电力系统功角失稳的主动解列控制系统，所述系统包括：

参数确定模块，针对电力系统的功角失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统功角失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T_FS、用于判定系统的功角稳定性是否已经恶化的门槛值ε_asth；

定位模块，在电力系统发生功角失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，若大于，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路；

判定模块，在关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε_Lth时，且关键支路k满足预设判据，将关键支路k放入待考察支路集合，将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，判定是否能够匹配到割集；

控制模块，在匹配到多个可解列割集后，从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，对待解列割集内的所有支路同时实施解列控制。

10.根据权利要求9所述的系统，所述量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U_mi和U_ni和电压相位Δθ_i，i为电力系统内支路总数，并根据下式计算每一条支路的sBTTC指数；

根据如下公式：

其中，Δθ_i＝|Δθ_mi-Δθ_ni|，m、n为示一条线路上取的两个量测点的位置，i为第i条支路；

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

11.根据权利要求10所述的系统，所述根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

12.根据权利要求9所述的系统，所述控制参数还包括：电力系统中待考察支路总个数N_b、用于判定系统失稳的严重程度的门槛值U_vth。

13.根据权利要求9所述的系统，所述关键支路k满足预设判据，具体包括：

当电力系统发生功角失稳时，电力系统内支路两端节点的电压相位差会不断增大，关键支路k上有功功率P会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断减小，即有功功率满足如下：

且关键支路k两端节点m、n的频率偏差Δf会随着支路k两端节点m、n的电压相位差Δθ增大而不断增大，即频率偏差Δf满足如下：

定义支路垂足电压U_v的计算公式如下：

其中，u_my＝|Im(U_m)|、u_nx＝|Re(U_n)|、u_mx＝|Re(U_m)|，即，u_mx、u_my分别是U_m实部、虚部的绝对值，u_nx是U_n实部的绝对值，U_m为关键支路k端点m的电压，U_n为关键支路k端点n的电压；

为判断支路垂足电压U_v是否位于支路之上，则ξ_v满足：

其中，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv分别为支路两端节点m、n的电压相位差、U_m节点m与U_v的相位差、U_n节点n与U_v的相位差，ΔU_mn、ΔU_mv、ΔU_nv根据下式计算：

关键支路k的垂足电压U_vk低于设定门槛值U_vth的判据，如下：

U_vk＜U_vth。

14.根据权利要求9所述的系统，所述若将待考察支路集合中的每一条支路与离线设定的可解列割集进行匹配查询，不能匹配到可解列割集，判定是否满足k_q＜N_b；

其中，k_q为提取的具有次小sBTTC指数的支路累计个数，其初值设置为1，N_b为待考察支路总个数，最小值为1，最大值为系统内全部支路的总个数；

若满足，令k_q＝k_q+1再次进行匹配查询；

若不满足，判定全部待考察支路中是否能够有构成割集的支路组合，若有则再次进行匹配查询，若无，则将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

15.根据权利要求9所述的系统，所述从多个割集中筛选出唯一的待解列割集，计算公式如下：

根据下式：

其中，asTSC功角失稳目标割集，P_scl0为支路1的稳态有功功率，N_sc为可选解列割集个数。

16.根据权利要求9所述的系统，所述若关键支路k不满足预设判据，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε_Lth，或故障清除后的延时时间小于T_FS，将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T_FS，直到故障清除后的延时时间是大于T_FS。

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