CN114629137B - 一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法及装置，该方法通过判定电力系统是否是哈密顿系统区分实施途径，仿真计算电力系统为哈密顿系统时等值单机系统电磁功率在紧急控制时刻的变化，与电力系统不为哈密顿系统时每个时刻实施紧急控制的稳定裕度，用两种途径分别确定不同情景下紧急控制的最优实施时间范围。本发明通过将是否为哈密顿系统为判据，区分不同系统特征下确定最优紧急控制时刻的方法，为电力系统发生暂态功角失稳故障紧急控制最优时间的确定提供技术支撑，提高电力系统暂态功角稳定性，减少紧急控制代价。

Description

一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，特别是一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法及装置。
背景技术
随着交直流特高压跨区输电技术的快速发展和新能源大量并网，我国已建成世界最复杂的大电网。在能源时空优化配置能力的大幅提高的同时，电力系统的动态行为更为复杂，电网安全稳定运行面临巨大挑战。在时空协调的大停电防御框架中，处于第二道防线的紧急控制起到了至关重要的作用。
在现有《电力系统安全稳定控制技术导则》的规定下，故障发生后，通过继电保护装置尽快隔离故障，实现设备保护，如果系统存在暂态稳定问题，通过紧急控制保障系统安全稳定运行，实现系统保护。
现有的工程上通常采用在故障清除被确认后，即先进行继电保护等设备保护层面的操作，再实施紧急控制以提高电力系统稳定性。但在理论上继电保护和紧急控制在实施时刻上没有明确的先后关系，即没有必要等设备保护动作结束后再实施紧急控制，在对紧急控制有较高要求的场景若按照现有的先后次序实施保护稳定性较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法及装置，为电力系统发生暂态功角失稳故障紧急控制最优时间的确定提供技术支撑，提高系统稳定性，减少控制代价。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法，包括：
判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，如果是，则将等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时确定的紧急控制实施时刻作为暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻；否则，基于电力系统稳定裕度确定暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻。
进一步的，所述判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，包括：
通过Fastest仿真得到等值单机系统受扰轨迹，若轨迹是功率以转子角为单变量正弦函数，则判断等值单机系统是理想两群的哈密顿系统。
进一步的，所述等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻确定如下：
计算等值单机系统在故障清除前实施紧急控制的功角曲线；
功角曲线如果上跳，则令故障清除时间为紧急控制实施时刻；
功角曲线如果不变或下跳，则令理论上紧急控制能最早实施的时间点为紧急控制实施时刻。
进一步的，所述基于电力系统稳定裕度确定暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻，包括：
通过Fastest逐步长仿真得到电力系统不同时刻的稳定裕度，确定稳定裕度最大时对应的时刻为最优紧急控制实施时刻。
本发明还提供一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定装置，包括：
判断模块，用于判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统；
计算模块，用于计算等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻；以及，计算等值单机系统不是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻；
以及，
输出模块，用于根据电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，输出对应的紧急控制实施时刻作为暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻。
进一步的，所述判断模块具体用于，
通过Fastest仿真得到等值单机系统受扰轨迹，若轨迹是功率以转子角为单变量正弦函数，则判断等值单机系统是理想两群的哈密顿系统。
进一步的，所述计算模块具体用于，
等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时，
计算等值单机系统在故障清除前实施紧急控制的功角曲线；
功角曲线如果上跳，则令故障清除时间为紧急控制实施时刻；
功角曲线如果不变或下跳，则令理论上紧急控制能最早实施的时间点为紧急控制实施时刻；
等值单机系统不是理想两群的哈密顿系统时，
通过Fastest逐步长仿真得到电力系统不同时刻的稳定裕度，确定稳定裕度最大时对应的时刻为紧急控制实施时刻。
本发明达到的有益效果为：
本发明提供一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法，综合考虑等值单机系统特征等因素后确定最优紧急控制实施时刻，可为电力系统发生暂态功角失稳故障紧急控制最优时间的确定提供技术支撑，保障电力系统稳定性，减少控制代价。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法流程示意图；
图2为本发明一个实施例中的等值单机系统为哈密顿系统的电力系统示意图；
图3为图2的电力系统发生交流故障后，0.04s实施紧急控制，0.1s后故障清除的等值单机系统功率-转子角曲线示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法，包括：
判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，将等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时最优的紧急控制实施时刻为t1，否则记做t2；
综合考虑电力系统等值单机系统的特征，确定最优的紧急控制实施时刻T，以最小的控制代价保持电力系统暂态稳定。
作为一种优选的实施方式，本实施例通过Fastest软件仿真得到等值单机系统受扰轨迹，若轨迹是功率以转子角为单变量正弦函数，则判断等值单机系统是理想两群的哈密顿系统，反之则不是。
作为一种优选的实施方式，本实施例中等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时最优的紧急控制实施时刻t1，取决于等值单机系统在故障清除前实施紧急控制的功角曲线变化情况，上跳则为tc1、下跳或不变则为tc2；定义如下：
定义故障清除前实施紧急控制时功角曲线上跳时的最优紧急控制实施时刻tc1＝τ，τ为故障清除时间；定义故障清除前实施紧急控制时功角曲线不变或下跳时的最优紧急控制实施时刻tc2＝t0，t0为理论上紧急控制能最早实施的时间点，该理论值是根据当前设备技术水平决定的最早时间点。
作为一种优选的实施方式，本实施例中通过Fastest软件逐个步长仿真得到电力系统不同时刻的稳定裕度，确定最优的紧急控制实施时刻t2为稳定裕度最大时对应的紧急控制实施时刻。
本实施例根据综合考虑电力系统等值单机系统特征，最优紧急控制实施时刻为：
以上最优紧急控制时刻的确定公式，综合考虑了等值单机系统特征等因素后确定最优紧急控制实施时刻，可为电力系统发生暂态功角失稳故障紧急控制最优时间的确定提供技术支撑，保障电力系统稳定性，减少控制代价。
实施例2
本实施例基于实施例1，对考虑电磁功率变化的暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法进行详细描述。
具体实施过程参考图1所示：
判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，
若是，则计算故障清除前实施紧急控制的等值单机功角曲线，识别紧急控制实施时刻的功角曲线变化情况；功角曲线如果上跳，则令故障清除时间为最优紧急控制实施时刻；功角曲线如果不变或下跳，则令理论上紧急控制能最早实施的时间点为最优紧急控制实施时刻；
若否，则按步长计算电力系统不同时刻的稳定裕度，令稳定裕度最大时对应的时刻为最优的紧急控制实施时刻。
以如图2某11机系统为例，线路Bus7-Bus8在0s发生三相短路，故障持续0.40s后清除。经仿真计算电力系统等值单机系统为理想两群的哈密顿系统，计算故障清除前的等值单机系统功角曲线。
参见图3为故障清除前实施紧急控制的等值单机系统功率-转子角曲线，其中电磁输出功率曲线在紧急控制实施时刻向下突变，最优紧急控制实施时刻tc2＝t0＝0.4s。得到该系统的最优紧急控制实施时刻为0.4s。
实施例3
本实施例提供一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定装置，包括：
判断模块，用于判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统；
计算模块，用于计算等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻；以及，计算等值单机系统不是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻；
以及，
输出模块，用于根据电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，输出对应的紧急控制实施时刻作为暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻。
本实施例中，判断模块具体用于，
通过Fastest仿真得到等值单机系统受扰轨迹，若轨迹是功率以转子角为单变量正弦函数，则判断等值单机系统是理想两群的哈密顿系统。
本实施例中，计算模块具体用于，
等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时，
计算等值单机系统在故障清除前实施紧急控制的功角曲线；
功角曲线如果上跳，则令故障清除时间为紧急控制实施时刻；
功角曲线如果不变或下跳，则令理论上紧急控制能最早实施的时间点为紧急控制实施时刻；
等值单机系统不是理想两群的哈密顿系统时，
通过Fastest逐步长仿真得到电力系统不同时刻的稳定裕度，确定稳定裕度最大时对应的时刻为紧急控制实施时刻。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法，其特征在于，包括：
判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，如果是，则将等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时确定的紧急控制实施时刻作为暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻；否则，基于电力系统稳定裕度确定暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻；
所述等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻确定如下：
计算等值单机系统在故障清除前实施紧急控制的功角曲线；
功角曲线如果上跳，则令故障清除时间为紧急控制实施时刻；
功角曲线如果不变或下跳，则令理论上紧急控制能最早实施的时间点为紧急控制实施时刻；
所述基于电力系统稳定裕度确定暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻，包括：
通过Fastest逐步长仿真得到电力系统不同时刻的稳定裕度，确定稳定裕度最大时对应的时刻为最优紧急控制实施时刻。
2.根据权利要求1所述的一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定方法，其特征在于，所述判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，包括：
通过Fastest仿真得到等值单机系统受扰轨迹，若轨迹是功率以转子角为单变量正弦函数，则判断等值单机系统是理想两群的哈密顿系统。
3.一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统；
计算模块，用于计算等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻；以及，计算等值单机系统不是理想两群的哈密顿系统时的紧急控制实施时刻；
其中等值单机系统是理想两群的哈密顿系统时，
计算等值单机系统在故障清除前实施紧急控制的功角曲线；
功角曲线如果上跳，则令故障清除时间为紧急控制实施时刻；
功角曲线如果不变或下跳，则令理论上紧急控制能最早实施的时间点为紧急控制实施时刻；
等值单机系统不是理想两群的哈密顿系统时，
通过Fastest逐步长仿真得到电力系统不同时刻的稳定裕度，确定稳定裕度最大时对应的时刻为紧急控制实施时刻；
以及，
输出模块，用于根据电力系统的等值单机系统是否是理想两群的哈密顿系统，输出对应的紧急控制实施时刻作为暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻。
4.根据权利要求3所述的一种暂态功角失稳最优紧急控制实施时刻确定装置，其特征在于，所述判断模块具体用于，
通过Fastest仿真得到等值单机系统受扰轨迹，若轨迹是功率以转子角为单变量正弦函数，则判断等值单机系统是理想两群的哈密顿系统。
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