计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法技术

本发明专利技术公开了一种计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法，属于电力系统调度运行控制技术领域。本发明专利技术采用优先针对因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价大的预想故障进行计及保护装置、安自装置动作行为的在线安全稳定预防控制优化措施计算，直至预防控制的代价与保护装置及安自装置控制的风险代价之和达到极小值的计算策略，克服了调度运行人员在设置预想故障集时权衡计算速度和计算精度之间的困难，调度运行人员只需要根据预想故障发生的概率由大到小的顺序设置尽可能多的预想故障，就可以获得有效降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。

【技术实现步骤摘要】
计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法
本专利技术属于电力系统调度运行控制
，更准确地说，本专利技术涉及一种适用于统一考虑包括设备保护在内的电网安全稳定各道防线的风险控制代价最小的在线预防控制优化决策方法。
技术介绍
随着电网规模、大范围输电规模和间隙性新能源发电并网规模的扩大，电网的运行特性越来越复杂，完全依赖离线分析安排运行方式的调度运行控制模式已不能满足电网安全稳定经济运行的要求。近年来，在线安全稳定分析与辅助决策功能已逐渐成为调度运行控制的重要手段，已有的在线安全稳定预防控制优化决策所防御的预想故障集是调度运行人员凭经验设置的或者发生概率大于设定值(例如N-1故障发生的概率)的预想故障组成的集合。电网运行风险是指所有可能发生的各个故障所导致的电网运行风险之和，因单个故障所导致的电网运行风险是指该故障发生后所导致的损失与该故障发生概率的乘积，其中，故障所导致的损失包括因原发故障的保护装置动作所导致的损失、因原发故障及故障后动态过程所引起的安自装置动作所造成的损失和故障后动态过程所引起的非原发故障保护装置动作所造成的损失。为了降低电网运行风险，则需要比较预防控制措施实施前后电网运行风险的变化，根据电网运行风险的减少量与预防控制措施的实施代价二者之差来评估预防控制措施的优化性能。理论上所有可能发生的故障数目为无穷大，因此，直接通过计算所有可能发生的各个故障所导致的电网运行风险，来评估预防控制措施的优化性能，是不可行的，必须要提出一种计算策略，既不需要对所有可能发生的故障进行计算分析，又能够保证计算得到的预防控制措施能够降低电网运行风险，且具有比较好的优化性能。已有的凭经验或根据概率门槛值设置预想故障集的处理方式，存在很强的人为因素，不能权衡计算速度和计算精度之间的矛盾。此外，已有的安全稳定在线预防控制优化决策技术通常只将预防控制代价最小作为优化目标，没有将保护装置及安自装置的控制代价和预防控制代价之和作为风险控制目标。至于已有的预防控制与紧急控制协调优化方法，虽然考虑了预防控制代价和第二道安全防线的控制代价，但没有计及保护装置和第三道安全防线的控制代价，同样也只能处理调度运行人员预先设定的故障集，当故障集中故障数目比较大时，计算速度不能满足在线运行的要求。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对现有技术中的不足，提供一种基于风险的电网安全稳定在线预防控制优化决策方法，不仅能够避免权衡计算速度和计算精度之间的矛盾，降低预想故障集设置对调度运行人员的依赖程度，而且能够将保护装置及安自装置动作的风险代价和预防控制代价之和最小作为电网运行风险控制的目标。本专利技术的基本原理在于：随着预想故障集中故障数目的增加，若不考虑预防控制，则因保护装置及安自装置动作的损失代价将增大；随着预想故障集中故障数目的增加，若保持保护装置及安自装置动作的损失代价不变，则预防控制的调整代价将增大。通常情况下，若将预想故障集中的故障按其因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作导致的风险代价由大到小排序，在预想故障集中故障数目比较小时，在不考虑预防控制的条件下因保护装置及安自装置动作的风险代价增加的速度大于在保持保护装置及安自装置动作的风险代价不变的条件下预防控制的调整代价增加的速度；在预想故障集中故障数目比较大时，在不考虑预防控制的条件下因保护装置及安自装置动作的风险代价增加的速度小于在保持保护装置及安自装置动作的损失代价不变的条件下预防控制的调整代价增加的速度。因此，若采用优先针对排序在前的预想故障进行计及保护装置、安自装置运行状态及其动作模型和参数的在线安全稳定预防控制优化措施计算，直至预防控制代价与计及预想故障发生概率的保护装置及安自装置动作的风险代价之和达到极小值的计算策略，则不仅能够避免权衡计算速度和计算精度之间的矛盾，降低预想故障集设置对调度运行人员的依赖程度，而且能够获得有效降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：1)基于电网当前的运行状态和设备模型及参数，生成反映电网当前运行状态、用于电网安全稳定在线分析的潮流数据和稳定数据，再结合电网预测信息和计划信息，生成预防控制候选措施集，分别作为最新生成的电网运行断面潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，并将电网运行断面所对应的时刻记为t0，进入步骤2)；所述预防控制候选措施集是指当前运行方式下可选的预防控制设备及其控制变量、控制方向和可控量最大值的集合；2)将预想故障发生的概率大于预先设定的门槛值pcr的预想故障的集合记为预想故障集F0，进入步骤3)；所述预想故障是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内可能发生的1个或多个设备故障的组合；所述预想故障发生的概率是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内该预想故障发生的次数；其中，Δtf为设定的预防控制防御时长；3)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对F0中每个预想故障，计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，通过公式(1)计算出因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价，进入步骤4)；Lrc.i＝(Lr.i+Lc.i)pf.ii＝1,2,…,n(1)式中，n为F0中预想故障的数目，Lr.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，Lc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的安自装置动作所导致的损失代价，pf.i为F0中第i个预想故障发生的概率，Lrc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价；4)按照预想故障发生的概率由大到小的顺序对F0中的所有预想故障进行排序，得到预想故障排序表，其中对于发生概率相同的预想故障则按照步骤3)中计算得到的预想故障的风险代价由大到小的顺序确定这些发生概率相同的预想故障之间的顺序，进入步骤5)；5)设置在线预防控制优化措施集Cp为空集，设置预想故障排序指针is为0，设置计算标志Ic为0，进入步骤6)；所述在线预防控制优化措施集是指当前运行方式下选定的预防控制设备及其控制变量、控制方向和最终控制量的集合；6)若当前时刻t与t0之差小于设定的预防控制优化决策时长限值Δtc，进入步骤7)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，Δtc小于Δtf；7)若is小于n，则依据预想故障排序表中预想故障的排序，将排序自第(is+1)位开始直至第min{is+max[int(kpnp),1],n]}位的共{min{is+max[int(kpnp),1],n]}-is}个预想故障的集合记为Fc，并将is置为min{is+max[int(kpnp),1],n]}，进入步骤8)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，np为用于电网安全稳定在线预防控制优化决策计算的集群计算平台中所有CPU的总核数，kp为设定的小于1的参数；8)基于最新生成的电网运行断面潮本文档来自技高网...

【技术保护点】
计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于电网当前的运行状态和设备模型及参数，生成反映电网当前运行状态、用于电网安全稳定在线分析的潮流数据和稳定数据，再结合电网预测信息和计划信息，生成预防控制候选措施集，分别作为最新生成的电网运行断面潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，并将电网运行断面所对应的时刻记为t0，进入步骤2)；所述预防控制候选措施集是指当前运行方式下可选的预防控制设备及其控制变量、控制方向和可控量最大值的集合；2)将预想故障发生的概率大于预先设定的门槛值pcr的预想故障的集合记为预想故障集F0，进入步骤3)；所述预想故障是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内可能发生的1个或多个设备故障的组合；所述预想故障发生的概率是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内该预想故障发生的次数；其中，Δtf为设定的预防控制防御时长；3)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对F0中每个预想故障，计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，通过公式(1)计算出因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价，进入步骤4)；Lrc.i＝(Lr.i+Lc.i)pf.i i＝1,2,…,n  (1)式中，n为F0中预想故障的数目，Lr.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，Lc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的安自装置动作所导致的损失代价，pf.i为F0中第i个预想故障发生的概率，Lrc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价；4)按照预想故障发生的概率由大到小的顺序对F0中的所有预想故障进行排序，得到预想故障排序表，其中对于发生概率相同的预想故障则按照步骤3)中计算得到的预想故障的风险代价由大到小的顺序确定这些发生概率相同的预想故障之间的顺序，进入步骤5)；5)设置在线预防控制优化措施集Cp为空集，设置预想故障排序指针is为0，设置计算标志Ic为0，进入步骤6)；所述在线预防控制优化措施集是指当前运行方式下选定的预防控制设备及其控制变量、控制方向和最终控制量的集合；6)若当前时刻t与t0之差小于设定的预防控制优化决策时长限值Δtc，进入步骤7)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，Δtc小于Δtf；7)若is小于n，则依据预想故障排序表中预想故障的排序，将排序自第(is+1)位开始直至第min{is+max[int(kpnp),1],n]}位的共{min{is+max[int(kpnp),1],n]}‑is}个预想故障的集合记为Fc，并将is置为min{is+max[int(kpnp),1],n]}，进入步骤8)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，np为用于电网安全稳定在线预防控制优化决策计算的集群计算平台中所有CPU的总核数，kp为设定的小于1的参数；8)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对Fc中每个预想故障，计算出因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价Lr，并计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，进行预想故障下的电网安全稳定时域仿真计算，计算出因预想故障发生所导致的损失代价Lf，进入步骤9)；9)若Fc中Lf大于Lr的预想故障数为0，则返回步骤6)；否则，将Fc中Lf大于Lr的预想故障的集合记为Fp0，将Fc中除Fp0中预想故障之外的预想故障的集合记为Fs0，通过公式(2)计算出Fp0中各个预想故障发生后所导致的风险代价总和SLfp0，并设立集合Fp，将Fp的初始值设置为Fp0，将Fp中的各个预想故障发生后所导致的风险代价总和SLfp的初始值设置为SLfp0，进入步骤10)：SLfp0=Σk=1mp0(Lfp0.kpfp0.k)---(2)]]>式中，mp0为Fp0中预想故障的总数，Lfp0.k为步骤8)中计算得到的Fp0中第k个预想故障发生后所导致的损失代价，pfp0.k为Fp0中第k个预想故障发生的概率；10)将Fs0与Fp的并集记为Fs，采用集群计算平台，基于最新生成的潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，计及Fs中各个预想故障的Lf与Lr分别相等的约束条件，进行电网安全稳定预防控制措施的优化决策计算；如能够得到满足Fs中各个预想故障安全稳定的预防控制优化措施增量集ΔCp，则进入步骤12)，否则设置计算标志Ic为...

【技术特征摘要】
1.计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于电网当前的运行状态和设备模型及参数，生成反映电网当前运行状态、用于电网安全稳定在线分析的潮流数据和稳定数据，再结合电网预测信息和计划信息，生成预防控制候选措施集，分别作为最新生成的电网运行断面潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，并将电网运行断面所对应的时刻记为t0，进入步骤2)；所述预防控制候选措施集是指当前运行方式下可选的预防控制设备及其控制变量、控制方向和可控量最大值的集合；2)将预想故障发生的概率大于预先设定的门槛值pcr的预想故障的集合记为预想故障集F0，进入步骤3)；所述预想故障是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内可能发生的1个或多个设备故障的组合；所述预想故障发生的概率是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内该预想故障发生的次数；其中，Δtf为设定的预防控制防御时长；3)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对F0中每个预想故障，计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，通过公式(1)计算出因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价，进入步骤4)；Lrc.i＝(Lr.i+Lc.i)pf.ii＝1,2,…,n(1)式中，n为F0中预想故障的数目，Lr.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，Lc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的安自装置动作所导致的损失代价，pf.i为F0中第i个预想故障发生的概率，Lrc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价；4)按照预想故障发生的概率由大到小的顺序对F0中的所有预想故障进行排序，得到预想故障排序表，其中对于发生概率相同的预想故障则按照步骤3)中计算得到的预想故障的风险代价由大到小的顺序确定这些发生概率相同的预想故障之间的顺序，进入步骤5)；5)设置在线预防控制优化措施集Cp为空集，设置预想故障排序指针is为0，设置计算标志Ic为0，进入步骤6)；所述在线预防控制优化措施集是指当前运行方式下选定的预防控制设备及其控制变量、控制方向和最终控制量的集合；6)若当前时刻t与t0之差小于设定的预防控制优化决策时长限值Δtc，进入步骤7)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，Δtc小于Δtf；7)若is小于n，则依据预想故障排序表中预想故障的排序，将排序自第(is+1)位开始直至第min{is+max[int(kpnp),1],n]}位的共{min{is+max[int(kpnp),1],n]}-is}个预想故障的集合记为Fc，并将is置为min{is+max[int(kpnp),1],n]}，进入步骤8)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，np为用于电网安全稳定在线预防控制优化决策计算的集群计算平台中所有CPU的总核数，kp为设定的小于1的参数；8)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对Fc中每个预想故障，计算出因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价Lr，并计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，进行预想故障下的电网安全稳定时域仿真计算，计算出因预想故障发生所导致的损失代价Lf，进入步骤9)；9)若Fc中Lf大于Lr的预想故障数为0，则返回步骤6)；否则，将Fc中Lf大于Lr的预想故障的集合记为Fp0，将Fc中除Fp0中预想故障之外的预想故障的集合记为Fs0，通过公式(2)计算出Fp0中各个预想故障发生后所导致的风险代价总和SLfp0，并设立集合Fp，将Fp的初始值设置为Fp0，将Fp中的各个预想故障发生后所导致的风险代价总和SLfp的初始值设置为SLfp0，进入步骤10)：式中，mp0为Fp0中预想故障的总数，Lfp0.k为步骤8)中计算得到的Fp0中第k个预想故障发生后所导致的损失代价，pfp0.k为Fp0中第k个预想故障发生的概率；10)将Fs0与Fp的并集记为Fs，采用集群计算平台，基于最新生成的潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，计及Fs中各个预想故障的Lf与Lr分别相等的约束条件，进行电网安全稳定预防控制措施的优化决策计算；如能够得到满足Fs中各个预想故障安全稳定的预防控制优化措施增量集ΔCp，则进入步骤12)，否则设置计算标志Ic为1，进入步骤11)；所述预防控制优化措施增量集是指选定的预防控制设备及其控制变量、控制方向和控制量增量的集合；11)若Fp中预想故障的总数mp大于设定的预想故障数且SLfp与SLfp0的比值大于设定值λ，则首先按预想故障在预想故障排序表中的排序，从Fp中剔除排序在后的int(mp/2)个预想故障，得到更新后的Fp和mp，再通过公式(3)计算出SLfp，返回步骤10)；否则将Cp作为最终的在线预防控制优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泰山，薛禹胜，鲍颜红，黄志龙，徐伟，李碧君，曹路，刘强，郑亮，杨君军，夏小琴，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，国家电网公司华东分部，
类型：发明
国别省市：江苏;32