基于响应信息的复杂电力系统闭环控制方法技术方案

基于响应信息的复杂电力系统闭环控制方法，控制主站收集测量单元依据故障后实测的各发电机响应，预测下一时刻各发电机功角，按照功角间隙大小排序并实时将其分为两群即超前群和滞后群，预测两群间的暂态稳定性；对于将要失去暂态稳定性的两群系统，实时计算在超前群中需要施加的减发电量及减发电的机组，执行减发电后，维持系统稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行；本发明专利技术方法能够用于复杂电力系统的在线实时闭环控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，控制主站收集测量单元依据故障后实测的各发电机响应，预测下一时刻各发电机功角，按照功角间隙大小排序并实时将其分为两群即超前群和滞后群，预测两群间的暂态稳定性；对于将要失去暂态稳定性的两群系统，实时计算在超前群中需要施加的减发电量及减发电的机组，执行减发电后，维持系统稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行；本专利技术方法能够用于复杂电力系统的在线实时闭环控制。【专利说明】
本专利技术涉及一种电力系统闭环控制方法，具体涉及一种基于响应信息的复杂电力 系统闭环控制方法。
技术介绍
目前电力系统中的安全稳定紧急控制系统的体系结构一般是由分散测量、执行控 制的前置单元和集中决策的控制中心经高速、专用通信网络构成。前置单元是以微机为基 础的数字测量、通信及控制装置，控制中心主站以专用计算机网络工作站担任，构成紧急控 制系统的网络技术已经成熟。 目前电力系统制定和投入紧急控制策略主要有两种方法，1 :大量离线计算大扰动 场景，提取特征量，用特征量的组合反应暂态稳定性，对不稳定场景，通过反复试凑计算获 得稳定控制方案，将其植入稳定控制系统，称为"稳控策略表"。大扰动发生后，根据稳定控 制系统实测的特征量组合，查询预植的策略表，判别是否需要执行紧急控制及何种控制方 案，简称"离线预决策，实时匹配"；由于电力系统在逐季发展、电网方式不停变化，离线预决 策需要考虑的样本量太大，且制定的控制策略难于保证在各种系统方式、运行状态下的有 效与经济性。为了适应系统的发展和减少样本的计算量，结合计算手段的进步，尝试采用2 : 大量简化实际系统，根据当前的在线潮流，稳定控制中心根据给定的预想大扰动事故集，进 行在线稳定性仿真计算，总结特征量及其组合的门限，制定控制启动决策表，而控制策略表 难于自动详细计算匹配，可以离线计算给定几种策略。大扰动发生后根据实时测量的特征 量查询事先制定的控制策略表执行控制，称为"在线预决策，实时匹配"。这两种方式都是基 于预想的大扰动事故集，稳定性的判别与制定的控制策略，取决于实际的扰动与事故集的 贴近度，并且依赖于系统模型及参数的仿真计算方法，而系统的模型（特别是负荷模型）和 参数（特别是调节器响应参数）是难于精确获得的（系统在不断的发展），因此仿真结果存 在可彳目性问题。 随着PMU在各发电厂和变电站的安装和现代通讯技术的发展，广域测量系统 (WAMS)在电力系统已经逐步建立，如果系统中每个发电厂都装有相角测量装置（APMU)，且 信息更新周期为l〇ms-30ms，解决了过去很难获取的状态量（如发电机的功角、角速度、功 率等）同步获取问题，而这些状态量又是电力系统暂态稳定性状况最直接的反映和体现， 直接使用这些实时测量的状态量对暂态稳定性进行评估与控制，比离线的仿真评估要准确 得多。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于响应信息的 复杂电力系统闭环控制方法，能够用于复杂电力系统的在线实时闭环控制。 为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案： ，其特征在于：控制主站收集测量单 元依据故障后实测的各发电机响应（如输出功率、速度、角度等），预测下一时刻各发电机 功角，按照功角间隙大小排序并实时将其分为两群即超前群和滞后群，预测两群间的暂态 稳定性；对于将要失去暂态稳定性的两群系统，实时计算在超前群中需要施加的减发电量 及减发电的机组，执行减发电后，维持系统稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不 施加紧急控制措施，保持其稳定运行。 上述，：具体包括如下步骤： 步骤1 :控制子站周期性采集本发电厂的发电机的机械输入功率和电磁输出功 率、惯性、角速度及功角，并根据本周期输出功率、母线电压的变化，判别控制子站附近有无 大扰动发生，将以上信息发送到控制主站； 步骤2 :当系统中发生大扰动时，机组的功率会发生突变；控制主站通过收到控制 子站送来的大扰动检出信号与监测发电厂功率是否发生突变来启动闭环控制系统； 步骤3 :当大扰动发生后，进行不稳定性预测； 1)通过WAMS的实测数据，根据式⑴计算复合功角 【权利要求】1. ，其特征在于：控制主站收集测量单元 依据故障后实测的各发电机响应，预测下一时刻各发电机功角，按照功角间隙大小排序并 实时将其分为两群即超前群和滞后群，预测两群间的暂态稳定性；对于将要失去暂态稳定 性的两群系统，实时计算在超前群中需要施加的减发电量及减发电的机组，执行减发电后， 维持系统稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运 行。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于： 具体包括如下步骤： 步骤1 :控制子站周期性采集本发电厂的发电机的机械输入功率和电磁输出功率、惯 性、角速度及功角，并根据本周期输出功率、母线电压的变化，判别控制子站附近有无大扰 动发生，将以上信息发送到控制主站； 步骤2 :当系统中发生大扰动时，机组的功率会发生突变；控制主站通过收到控制子站 送来的大扰动检出信号与监测发电厂功率是否发生突变来启动闭环控制系统； 步骤3 :当大扰动发生后，进行不稳定性预测； 1) 通过WAMS的实测数据，根据式（1)计算复合功角（i>i;式中：SJt)，APi (t)分别为t时刻第i台机的功角、角速度和不平衡功率，Mi 为第i台机的转动惯量，AT是数据时间间隔； 2) 将复合功角从大到小对发电机排序，依次计算相邻两发电机间功角间隙，取最大角 间隙处划界，其界上的发电机为超前机群S，其下的发电机为滞后机群A; 3) 将上述两群等值为两机，再将两机等值为单机无限大母线系统； 4) 根据式（2)和式（3)判别单机无限大母线系统的稳定性，当T>〇&y>〇,单机无 限大母线系统将会失去稳定；式中：T和y是系统的稳定性指标，Sraj和A? %分别是等值单机无限大母线系统的 功角和角速度，AP是等值单机无限大母线系统的不平衡功率； 步骤4 :控制策略的实时制定和控制命令的下达： 1)当判别出无限大母线系统不稳定时，根据式（4)计算等值单机无限大母线系统所需 要的控制量n:式中：Pm是等值单机无限大母线系统的机械功率，△?。和S。分别是等值单机无限大 母线系统在控制时刻T。时的角速度和功角，Mt是等值单机无限大母线系统的惯性时间常 数，匕。是等值单机无限大母线系统在控制时刻T。时的电磁功率。Su是等值单机无限大母 线系统的不稳定平衡点； 2) 再根据等值单机无限大母线系统的切机量，通过式（5)归算到复杂电力系统超前群 所需要的切机量APms:其中，MJPMs是滞后机群A和超前机群S的惯性时间常数，Pms是超前机群S的机械功 率，Pma是滞后机群A的机械功率； 3) 计算超前机群S中各发电机的当前有符号动能与功角的乘积，按照有大到小排序：其中，电是第i台发电机在超前机群S局部惯性中心坐标下T。时刻的角速度，武是故 障发生时刻到T。时刻的功角差； 得到初始的优先切机地点集合D(i): D(i) =U|Wji)>0，iGS} 4) 剔除超前机群中被动失稳机组；切机后本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于响应信息的复杂电力系统闭环控制方法，其特征在于：控制主站收集测量单元依据故障后实测的各发电机响应，预测下一时刻各发电机功角，按照功角间隙大小排序并实时将其分为两群即超前群和滞后群，预测两群间的暂态稳定性；对于将要失去暂态稳定性的两群系统，实时计算在超前群中需要施加的减发电量及减发电的机组，执行减发电后，维持系统稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张保会，王怀远，杨松浩，郝治国，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61