一种切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法技术

本发明专利技术公开了一种切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术求取切机和直流紧急功率调制两种类型紧急控制措施的各自参与因子，基于扩展等面积法则计算两种类型紧急控制措施的折算因子，从而确定两种类型紧急控制措施的协调控制指标，进一步在初始有效预估控制量的基础上，采用迭代的方法确定最终相协调的紧急控制措施。本发明专利技术可用于离线安控策略计算或在线预决策紧急控制措施的计算，有益于协调利用交、直流不同措施的有效性，改善系统的暂态稳定性，提高电力系统运行的经济性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法
本专利技术属于电力系统及其自动化
，更准确地说本专利技术涉及一种切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法。
技术介绍
故障状态下的紧急控制属于电力系统安全稳定第二道防线。随着直流输电系统的快速发展，电网交直流互联已成发展趋势。直流输电技术因其经济、灵活、可控等优点在远距离输电和大型互联电网中扮演着越来越重要的角色。预计到2020年，全国投运的直流输电线路将超过20条。直流系统具有快速可控的特点，且控制代价小、安全可靠。通过直流系统的可控特点可以有效的改善系统的暂态稳定性，特别在系统受到扰动后的暂态过程中可以利用直流系统的紧急功率调制来提高系统的暂态稳定性，可避免切机或者减少切机量。目前调度运行部门采取的暂态稳定紧急控制措施中，仍然以切机措施为主。随着直流的发展，有效衡量广泛使用的各切机紧急控制措施和各直流紧急功率调制的有效性，制定切机与直流紧急功率调制相协调的紧急控制策略，对提高电力系统的暂态安全稳定性，提升控制的经济性、有效性以及调度运行的精细化和自动化水平具有重要的意义。基于此，本申请提出切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法，该方法基于扩展等面积准则和系统仿真分析，可有效获得两种措施类型相协调的紧急控制策略。
技术实现思路
本专利技术的目的是：克服根据经验制定紧急控制策略的缺点，充分利用切机和直流紧急功率调制的优点，有效评估两种控制策略的效果，获得切机与直流紧急功率调制相协调的紧急控制策略。首先求取切机和直流紧急功率调制两种类型紧急控制措施的各自参与因子，然后基于扩展等面积法则计算两种类型紧急控制措施的折算因子，从而确定两种类型紧急控制措施的协调控制指标，然后进一步在初始有效预估控制量的基础上，采用迭代的方法确定最终相协调的紧急控制措施。本专利技术可用于离线安控策略计算或在线预决策紧急控制措施的计算，有益于协调利用交、直流不同措施的有效性，改善系统的暂态稳定性，提高电力系统运行的经济性和安全性。具体地说，本专利技术是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：1)根据电力系统模型和参数、运行工况和预想故障，进行暂态稳定时域仿真，得到导致系统失稳的故障及其失稳模式信息；2)分别确定切机和直流紧急功率调制两种紧急控制措施的可控对象和可控量，以及各个可控对象控制措施的优先级排序；3)分别预估解决系统失稳所需的切机和直流功率调制的控制量；4)计算切机和直流紧急功率调制可控对象在可控量范围内的控制性能指标；5)确定切机和直流功率调制相协调的紧急控制策略。上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤1)中的系统失稳模式信息基于时域仿真轨迹和扩展等面积准则进行分析计算获得，包括失稳故障下系统的临界群机组GA＝{Gi|i＝1～NA}及其标幺化的参与因子αg＝{αgi|i＝1～NA}，其中NA为临界群机组数目，αgi由扩展等面积准则提供、其最大值为1。上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤2)具体包括以下步骤：2-1)将所有能接受安全稳定控制系统指令的临界群机组确定为切机可控对象，设其总数为N、其集合设为GAZ，切机措施的可控量为其有功出力：ΔPA＝{ΔPgi＝Pgi|i＝1～N}；将切机可控对象GAZ的各机组按其标幺化的参与因子由大到小排序得到切机措施的优先级排序；2-2)确定直流紧急功率调制的可控对象为系统中所有含附加紧急功率调制功能且与能接受安全稳定控制系统指令的直流线路；采用摄动法改变临界群机组中各发电机的功率，通过系统潮流的变化按公式(1)和(2)确定各直流线路标幺化的参与因子αd＝{αdj|j＝1～M}：其中，α′dj为各直流线路未经过标幺化的参与因子，M为所有含附加紧急功率调制功能且与能接受安全稳定控制系统指令直流线路的总数，ΔP′gi为临界群机组中第i台发电机的功率摄动量，ΔP′di,j为临界群机组中第i台发电机功率摄动后第j条直流线路的输送功率改变量，设发电机的功率摄动为增加出力，若此时直流输电功率增加，则上述输送功率改变量为正值，否则为负值；αgi为失稳故障下临界群机组中第i台发电机标幺化的参与因子；对直流线路按标幺化的参与因子从大到小进行排序得到直流紧急功率调制的优先级排序；2-3)求取各直流线路的可控量，令P'd＝{Pdj|j＝1～M}为直流系统中直流线路的初始输电功率向量，Pdmax＝{Pdmaxj|j＝1～M}为直流线路的短期过载能力向量，Pdmin＝{Pdminj|j＝1～M}为调度运行部门规定的各直流最小输电功率；若直流线路参与因子为正，则该直流紧急功率调制措施为紧急提升线路输电功率，可控量为ΔPdj＝Pdmaxj-Pdj；若直流线路参与因子为负，则该直流紧急功率调制措施为紧急回降线路输电功率，可控量为ΔPdj＝Pdj-Pdminj。上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3)具体包括以下步骤：3-1)根据扩展等面积准则，确定系统失稳时的单机无穷大等值系统及其动态鞍点δDSP，以及关于实施紧急控制措施后单机无穷大等值系统动态鞍点的方程，该方程如公式(3)所述：式中，a、b、c为二次曲线拟合系数，利用实施紧急控制措施前单机无穷大等值系统P-δ曲线上δDSP前的3个点δDSP)数据进行二次曲线拟合计算获得；δcg为实施紧急控制措施时刻单机无穷大等值机等值角；ωDSP为系统失稳时的单机无穷大等值系统动态鞍点δDSP所对应的角速度；Me为等值机惯量；利用牛顿迭代法求解公式(3)的方程，得到实施紧急控制措施后临界稳定的单机无穷大等值系统；3-2)根据公式(4)求取等值紧急控制量ΔP：3-3)获得切机的预估控制量Pg：制定关于切机可控对象GAZ中机组有功出力与惯量的对应关系＜Pi,Mi＞，Pi、Mi分别表示切机可控对象GAZ中前i个发电机的有功出力之和与惯量之和；逐一将＜Pi,Mi＞中的Pi、Mi代入公式(5)，判断公式(5)是否成立；若成立，则此时的Pi为使系统保持稳定的预估控制量Pg；否则，校验下一个＜Pi,Mi＞是否满足公式(5)；式中，MA为临界群机组所有机组的惯量和，临界群机组所有机组的集合即为GA；MT为系统中所有发电机的惯量和；GS表示余下群机组的集合；Pej为实施紧急控制措施前余下群第j个发电机的电磁功率；P′ej为实施紧急控制措施后余下群第j个发电机的电磁功率；3-4)根据公式(6)获得直流紧急功率调制的预估控制量Pd：Pd＝ΔP(6)。上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤4)具体包括以下步骤：4-1)根据切机和直流紧急功率调制的预估控制量，以直流紧急功率调制为基准，以预估控制量的倒数作为控制效果的评判标准计算切机措施相对于直流功率调制措施控制效果的折算因子kg：4-2)计算计及切机和直流紧急功率调制措施类型差异的各个可控对象的控制性能指标PIi：PIi＝k×αi×ΔPi，i＝1,2,…,N+M(8)式中，k为关于措施类型的折算因子，当为直流功率调制措施时取值为1，当为切机措施时取值为kg；αi为第i个控制措施标幺化的参与因子，根据措施类型取αg或αd相应元素值；ΔPi为第i个控制措施的可控量；4-3)将所有可控对象按控制性能指标从大到小进行排序。上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1）根据电力系统模型和参数、运行工况和预想故障，进行暂态稳定时域仿真，得到导致系统失稳的故障及其失稳模式信息；2）分别确定切机和直流紧急功率调制两种紧急控制措施的可控对象和可控量，以及各个可控对象控制措施的优先级排序；3）分别预估解决系统失稳所需的切机和直流功率调制的控制量；4）计算切机和直流紧急功率调制可控对象在可控量范围内的控制性能指标；5）确定切机和直流功率调制相协调的紧急控制策略。

【技术特征摘要】
1.一种切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据电力系统模型和参数、运行工况和预想故障，进行暂态稳定时域仿真，得到导致系统失稳的故障及其失稳模式信息；系统失稳模式信息基于时域仿真轨迹和扩展等面积准则进行分析计算获得，包括失稳故障下系统的临界群机组GA＝{Gi|i＝1～NA}及其标幺化的参与因子αg＝{αgi|i＝1～NA}，其中NA为临界群机组数目，αgi由扩展等面积准则提供且其最大值为1；2)按以下步骤分别确定切机和直流紧急功率调制两种紧急控制措施的可控对象和可控量，以及各个可控对象控制措施的优先级排序：2-1)将所有能接受安全稳定控制系统指令的临界群机组确定为切机可控对象，设其总数为N、其集合设为GAZ，切机措施的可控量为其有功出力：ΔPA＝{ΔPgi＝Pgi|i＝1～N}；将切机可控对象GAZ的各机组按其标幺化的参与因子由大到小排序得到切机措施的优先级排序；2-2)确定直流紧急功率调制的可控对象为系统中所有含附加紧急功率调制功能且与能接受安全稳定控制系统指令的直流线路；采用摄动法改变临界群机组中各发电机的功率，通过系统潮流的变化按公式(1)和(2)确定各直流线路标幺化的参与因子αd＝{αdj|j＝1～M}：其中，α′dj为各直流线路未经过标幺化的参与因子，M为所有含附加紧急功率调制功能且与能接受安全稳定控制系统指令直流线路的总数，ΔP′gi为临界群机组中第i台发电机的功率摄动量，ΔP′di,j为临界群机组中第i台发电机功率摄动后第j条直流线路的输送功率改变量，设发电机的功率摄动为增加出力，若此时直流输电功率增加，则上述输送功率改变量为正值，否则为负值；αgi为失稳故障下临界群机组中第i台发电机标幺化的参与因子；对直流线路按标幺化的参与因子从大到小进行排序得到直流紧急功率调制的优先级排序；2-3)求取各直流线路的可控量，令P'd＝{Pdj|j＝1～M}为直流系统中直流线路的初始输电功率向量，Pdmax＝{Pdmaxj|j＝1～M}为直流线路的短期过载能力向量，Pdmin＝{Pdminj|j＝1～M}为调度运行部门规定的各直流最小输电功率；若直流线路参与因子为正，则该直流紧急功率调制措施为紧急提升线路输电功率，可控量为ΔPdj＝Pdmaxj-Pdj；若直流线路参与因子为负，则该直流紧急功率调制措施为紧急回降线路输电功率，可控量为ΔPdj＝Pdj-Pdminj；3)分别预估解决系统失稳所需的切机和直流紧急功率调制的控制量；4)计算切机和直流紧急功率调制可控对象在可控量范围内的控制性能指标；5)确定切机和直流紧急功率调制相协调的紧急控制策略。2.根据权利要求1所述的切机与直流紧急功率调制相协调的暂态稳定紧急控制策略计算方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括以下步骤：3-1)根据扩展等面积准则，确定系统失稳时的单机无穷大等值系统及其动态鞍点δDSP，以及关于实施紧急控制措施后单机无穷大等值系统动态鞍点的方程，该方程如公式(3)所述：式中，a、b、c为二次曲线拟合系数，利用实施紧急控制措施前单机无穷大等值系统P-δ曲线上δDSP前的3个点δDSP)数据进行二次曲线拟合计算获得；δcg为实施紧急控制措施时刻单机无穷大等值机等值角；ωDSP为系统失稳时的单机无穷大等值系统动态鞍点δDSP所对应的角速度；Me为等值机惯量；利用牛顿迭代法求解公式(3)的方程，得到实施紧急控制措施后临界稳定的单机无穷大等值系统；3-2)根据公式(4)求取等值紧急控制量ΔP：

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓丹，宋晓芳，周野，方勇杰，李威，李碧君，薛峰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国电南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集团公司，江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11