一种变电站模糊切负荷方法技术

本发明专利技术公开了一种变电站模糊切负荷方法，即建立用于判断变电站低压侧母线静态电压稳定性的L指标，并以该指标值及变电站低压侧母线电压幅值为输入变量、以切负荷量为输出变量，按变电站的实际运行状况和相关经验确定各输入/输出变量的论域、模糊子集及其隶属度函数；综合考虑保证电压幅值合格和维持系统的静态电压稳定性，提取一定数量的模糊控制规则，并根据变电站实时运行数据，采取相应的切负荷措施。本发明专利技术能保证变电站低压侧负荷母线电压幅值合格并维持系统的静态电压稳定性，从而保障电力系统长期安全稳定运行。

Fuzzy load shedding method for Substation

The invention discloses a substation fuzzy load shedding method is established for judging L index of static voltage stability of low-voltage substation busbar, and based on the index value and the substation low-voltage bus voltage amplitude as the input variables and the load shedding as output variables, determine the input / output variable domain, and fuzzy subset the membership function according to the actual operation status of the substation and the related experience; considering that the static voltage stability voltage qualified and maintain system, a certain number of fuzzy control rules extraction, and according to the real-time operation data, take corresponding measures to cut load. The invention can ensure the voltage amplitude of the low voltage side of the transformer substation to be qualified and maintain the static voltage stability of the system, thereby ensuring the long-term safe and stable operation of the power system.

【技术实现步骤摘要】

专利技术属于电力工程
，特别涉及变电站模糊切负荷方法。
技术介绍
当前现代电力系统已呈现大机组、大电网、特高压远距离输电、各种新能源广泛接入以及电力电子化的特征，电力系统的安全稳定运行问题变得更为突出。电压稳定性是电力系统稳定性的一个方面，已受到广泛关注，在极端恶劣天气下电力系统更容易发生电压失稳或电压崩溃现象。国际大电网会议和美国电气与电子工程师学会(IEEE)稳定定义联合工作组给出的电压稳定性定义是：电压稳定是指在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间的保持/恢复平衡的能力。在小扰动或大扰动条件下，电力系统都有发生电压失稳和电压崩溃的可能性，电压稳定性可分为静态电压稳定性、暂态电压稳定性及中长期电压稳定性。静态电压稳定性基于常规或扩展的潮流方程开展研究，以电力系统极限传输功率作为电压崩溃的临界点，并采用极限运行状态时的不同特征来获取不同的稳定临界判据，这种方法计算量小，适用于对电压稳定问题进行快速近似分析的场合。常用的分析静态电压稳定性的方法有P-U曲线分析法、U-Q曲线分析法、灵敏度分析法、模态分析法等；并开发出很多静态电压稳定指标，如灵敏度指标、特征值/奇异值指标、局部指标、能量函数指标、U/U0指标、阻抗模指标、裕度指标等，这些静态指标各有优缺点。其中，负荷裕度指标能够直接给出运行点与电压崩溃点之间的距离信息，较为直观，一般要求系统的负荷裕度指标不超过20～30％，但负荷裕度指标需要运用连续潮流法计算出电压崩溃点的系统最大功率(或最大负荷参数)，速度较慢，不适合在线应用。L指标是一种实用的静态电压稳定指标，它依据负荷母线电压幅值和相角即可快速计算得出，大小范围在0至1内，越接近1系统电压越不稳定，越接近0则越稳定，适合在线应用。目前切负荷控制被认为是一种有效解决电力系统静态电压稳定性问题的控制措施，得到了较广泛的应用研究。传统的低压减负荷装置是依据变电站母线电压幅值下降的情况来设计和实施切负荷控制策略，但电压幅值大小并不能说明系统的静态电压稳定性问题，这是由于当电力系统接近电压崩溃点运行时，母线电压幅值也有可能会处于合格的范围内，但此时系统实际已经非常危险，一旦遭受扰动将会发生电压崩溃现象，因此也应采取切负荷的措施，以缓解系统静态电压稳定方面的压力。可以从电力系统静态电压稳定性和负荷母线电压合格两个方面综合考虑来设计切负荷策略，以保障电力系统能够长期安全稳定的运行。在控制策略上，模糊控制算法(Fuzzycontrol)在变电站电压无功综合控制(VQC)等多变量、强耦合的复杂的非线性控制问题方面得到了广泛应用，同样也适用于切负荷策略的设计。自1965年以L.A.Zadeh教授发表的论文《FuzzySets》为标志建立发展起来的模糊控制(FuzzyControl)理论适用于描述不确定性和处理不同量纲、相互冲突的的多目标优化问题，模糊控制不需要给出精确的数学模型，模糊控制器可视为是一种主要模仿人脑的经验而不依赖于具体数学模型的估计器，它主要依赖按照经验提取的模糊控制规则和各输入/输出模糊变量的隶属度函数，而无须知道输入输出变量之间的数学依存关系，因此适合应用于处理控制问题，在电力等多个行业得到了广泛应用。在实际运用中，采用连续潮流法基于静态潮流对电力系统进行有功功率-负荷母线电压(即P-U)曲线计算，能求出系统电压崩溃点处的最大负荷参数及当前运行点的负荷裕度指标。但，发现某些情况下当电力系统接近电压崩溃点运行、负荷裕度指标值较小时，系统母线电压幅值仍然在合格范围内，如果采用传统的低压切负荷方法，则不切负荷，此时系统的静态电压稳定性不能得到保障。因此，需要引入一种能够准确、快速判断变电站低压侧母线静态电压稳定性的L指标，并结合变电站低压侧母线电压幅值，设计一种考虑系统静态电压稳定性的变电站模糊切负荷方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对传统切负荷方案只考虑负荷母线电压幅值降低而动作，而没有考虑系统静态电压稳定性要求的情况，提供了一种能够准确、快速的预防系统静态电压失稳，保障负荷母线电压合格的变电站切负荷的方法。本专利技术提供的考虑静态电压稳定性的变电站模糊切负荷方法，基于模糊控制理论，模糊控制器以变电站低压侧母线静态电压稳定性的L指标值和变电站低压侧母线电压幅值为输入变量、以切负荷量为输出变量，模糊控制器采用Mamdani型推理，并提取了9条模糊控制规则，兼顾可能出现的各种情况。经模糊判决后输出当前的切负荷量，采用重心法计算切负荷量清晰值；当L指标较大时，即使母线电压幅值合格，也采取多切负荷的措施。具体包括以下步骤：S1：建立用于判断变电站低压侧母线电压稳定性的L指标；S2：以L指标值IL和变电站低压侧母线电压幅值VL为输入变量、切负荷量Cut为输出变量，构建模糊切负荷控制器；S3：采集变电站实时运行数据，计算L指标，将L指标值和变电站低压侧母线电压幅值输入S2所述的模糊控制器，经模糊判决后输出当前的切负荷量；S4：一定延时后，重复S3；若前后两次输出的切负荷量相同，则对变电站进行相应的切负荷操作，否则再次重复S3；S5：待S4的切负荷操作执行完毕并在一定的延时后，再次重复S3。进一步的，L指标值IL为：IL=4[V0VLcos(θ0-θL)-VL2cos2(θ0-θL)]V02,]]>式中，V0、θ0指变电站无负荷即空载时低压侧母线的电压幅值和相角，VL、θL指变电站带负荷时低压侧母线的电压幅值和相角。进一步的，模糊控制器采用Mamdani型推理，提取一种或多种模糊控制规则。进一步的，对经模糊判决后输出的当前切负荷量采用重心法计算切负荷量清晰值。进一步的，输入变量的各模糊子集的隶属度函数取三角形或梯形隶属度函数；当前的切负荷量，即输出变量各模糊子集的隶属度函数取高斯型函数。进一步的，变电站低压侧母线电压幅值VL的各模糊子集隶属度函数的参数按变电站实际运行状况进行设置；L指标值IL的各模糊子集隶属度函数的参数采用L指标与系统负荷裕度指标对应比较的方法获得。其对应比较的方法为：根据负荷裕度指标和L指标的计算结果，找到负荷裕度指标为20％和30％时对应的L指标值，然后按照这两个值来设置L指标值IL的各模糊子集隶属度函数的参数。进一步的，裕度指标低于20％时，应多切负荷；裕度指标大于20％且小于30％时，可少切负荷；裕度指标大于30％时，可不切负荷。进一步的，L指标值IL的论域取区间[0,1]，其模糊子集取Z、PS、PB，分别对应正常、较大和偏大；变电站低压侧母线电压幅值VL的论域取区间[0.8,1.1]，其模糊子集取NB、NS、Z，分别对应偏低、较低和正常；输出切负荷量Cut的论域取区间[-2,0]，其模糊子集取OC、UC、NC，分别对应多切、少切和不切；步骤S3采用IF-THEN的模糊控制规则，包括：①IFILisZandVLisNB,THENCutisOC；②IFILisZandVLisNS,THENCutisUC；③IFILisZandVLisZ,THENCutisNC；④IFILisPSandVLisNB,THENCutisOC；⑤IF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站模糊切负荷方法，其特征在于：采用变电站低压侧母线静态电压稳定性的L指标值和变电站低压侧母线电压幅值作为模糊控制器的输入变量，判决当前的切负荷量。

【技术特征摘要】
1.一种变电站模糊切负荷方法，其特征在于：采用变电站低压侧母线静态电压稳定性的L指标值和变电站低压侧母线电压幅值作为模糊控制器的输入变量，判决当前的切负荷量。2.如权利要求1所述的变电站模糊切负荷方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立用于判断变电站低压侧母线电压稳定性的L指标；S2：以L指标值IL和变电站低压侧母线电压幅值VL为输入变量、切负荷量Cut为输出变量，构建模糊切负荷控制器；S3：采集变电站实时运行数据，计算L指标，将L指标值和变电站低压侧母线电压幅值输入S2所述的模糊控制器，经模糊判决后输出当前的切负荷量；S4：一定延时后，重复S3；若前后两次输出的切负荷量相同，则对变电站进行相应的切负荷操作，否则再次重复S3；S5：待S4的切负荷操作执行完毕并在一定的延时后，再次重复S3。3.如权利要求2所述的变电站模糊切负荷方法，其特征在于：L指标值IL为：IL=4[V0VLcos(θ0-θL)-VL2cos2(θ0-θL)]V02,]]>式中，V0、θ0指变电站无负荷即空载时低压侧母线的电压幅值和相角，VL、θL指变电站带负荷时低压侧母线的电压幅值和相角。4.如权利要求2所述的变电站模糊切负荷方法，其特征在于：模糊控制器采用Mamdani型推理。5.如权利要求2所述的变电站模糊切负荷方法，其特征在于：对经模糊判决后输出的当前切负荷量采用重心法计算切负荷量清晰值。6.如权利要求2所述的变电站模糊切负荷方法，其特征在于：所述输入变量的各模糊子集的隶属度函数取三角形或梯形隶属度函数；所述当前的切负荷量，即输出变量各模糊子集的隶属度函数取高斯型函数。7.如权利要求6所述的变电站模糊切...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升，孙梦茹，韩念杭，吴恒，丁道剑，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32