省级电网事故应急控制辅助决策方法技术

本发明专利技术公开了一种省级电网事故应急控制辅助决策方法，包括电力系统自动扫描并判断省级电网故障的性质，获取故障时的省级电网运行数据，建立电网实时潮流、安全限制、控制措施和电网灵敏度数据库；将省级电网220kV及以上系统等效为节点‑支路拓扑结构；以电网事故后控制总代价最小为目标函数，以负荷平衡、潮流安全和控制变量为约束条件，建立省级电网事故应急控制辅助决策模型；求解模型，得到省级电网事故应急控制辅助决策方案。本发明专利技术结合省级电网调度原则、控制要求及实际运行经验，从省级电网特殊性出发提出决策方法，提高决策方案的可执行性和可操作性，减少调度员处理电网事故时的工作量，优化处理策略，确保电网事故处理的及时性。

【技术实现步骤摘要】
省级电网事故应急控制辅助决策方法
本专利技术属于电力系统自动化领域，具体涉及一种省级电网事故应急控制辅助决策方法。
技术介绍
近年来，随着国家电网大运行体系建设全面推进，全国特高压互联电网的加速建设，传统依赖电力调度员经验的电网调度模式的弊端已逐步凸显，国、分、省三级调度电网在线安全稳定分析应用由此应运而生。目前，在线安全稳定分析系统嵌入新一代D5000调度平台，基于全网实时数据同步与共享、定期安全扫描及预想方式分析机制，监测当前电网的运行风险并给出实用辅助决策，能及时发现当前电网运行的薄弱点，实现电网预防性控制。省级电网事故后应急控制是在电网事故或异常情况下的紧急控制手段，其在线辅助决策直接影响电网事故后控制的及时性和正确性。当前在线系统自上而下建设，事故应急控制辅助决策模型基于特高压互联大电网建立，其对省级电网事故应急控制的控制代价、控制手段、稳控策略、水火电调节特性等方面的尚未进行精细地考虑和优化，可能导致决策方案可执行性不强或控制成本过高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对省级电网事故、综合考虑电网各类型机组出力和电网供电要求的省级电网事故应急控制辅助决策方法。本专利技术提供的这种省级电网事故应急控制辅助决策方法，包括如下步骤：S1.当省级电网发生事故时，电力系统自动扫描并判断省级电网故障的性质，并获取故障时的省级电网运行数据，建立电网实时潮流、安全限制、控制措施和电网灵敏度数据库；S2.将省级电网220kV及以上系统等效为节点-支路拓扑结构；S3.以电网事故后控制总代价最小为目标函数，将各支路潮流安全、省间联络线功率平衡作为首要控制要求，以负荷平衡、潮流安全和控制变量为约束条件，具体考虑水、火电出力调整、水电机组启停、火电紧急停机、负荷倒供、小电源出力控制、元件支路投切、拉限负荷、机组无功调节、容抗器投退、主变档位调整、设备跳闸稳措切机、切负荷因素、水火电可调范围及水电水情因素，建立省级电网事故应急控制辅助决策模型；S4.对步骤S3建立的省级电网事故应急控制辅助决策模型进行求解，得到省级电网事故应急控制辅助决策方案。步骤S2所述的节点-支路拓扑结构，为以输电线路、联络变主变为支路，以发电厂、省间联络线本侧母线为电源节点，以所有变电站220kV母线为负荷节点，将下网负荷、上网小电源出力均等效至220kV母线，形成节点-支路拓扑结构。步骤S3所述的目标函数，具体为采用下式作为目标函数：式中C1～C8分别表示水电出力调整、火电出力调整、水电机组启停、负荷倒供、小电源出力控制、元件支路投切、火电紧急停机、拉限负荷八类有功控制策略的控制代价，C9～C11分别表示水、火电无功出力调整、变电站无功补偿调整、变电站主变带负荷调档三类电压控制策略的控制代价；β1～β11则表示相应的控制代价的代价系数；Δps-i、Δqs-i(1≤i≤a)、Δph-j、Δqh-j(1≤j≤b)表示对水电厂i、火电厂j的有功、无功出力调整量，Δpd-k、Δpx-k、Δpl-k、Δql-k、τk(1≤k≤m)表示对负荷节点k的倒出有功负荷、小电源有功出力调节、拉限有功负荷、无功补偿调整量及主变调档数；a、b、m分别为全网水、火电电源节点及负荷节点的数量；ts-i为水电厂i的启停机组台数，th-j为j火电厂的紧急停机台数；re代表全网支路，若支路e参与投/切则re＝1，否则re＝0。所述的代价系数，为采用以下算式计算代价系数：βv＝Timv×Ecov式中Timv为第v个调节措施的单位时间成本，Ecov为第v个调节措施的单位经济成本；Timv和Ecov的值为结合运行实际中对机组启停及调节、调度操作的数据统计得到。所述的Timv和Ecov的取值，具体如下表1所示：表1各调节措施的Timv、Ecov、参考值步骤S3所述的以负荷平衡、潮流安全和控制变量为约束条件，具体为采用下式作为约束条件：式中，p*w、pw分别表示当前区外联络线送入有功计划值与实时值；D＝[d1…dn]、分别表示全网有功潮流断面当前值及其控制限额列表，各控制限额由在线系统对事故后电网经实时N-1扫描确定；ΔPG、ΔPL、R分别表示全网电源节点、负荷节点及支路列表，其中：ΔPG＝ΔPG＝[Δps-1…Δps-a…Δph-1…Δph-b…]T，ΔPL＝[…(Δpd-k+Δpx-k+Δpl-k)…(-Δpd-k+Δpx-p+Δpl-p)…]T(k、p互为负荷倒出、倒入节点，1≤k≠p≤m)，R＝[r1…re…rn]T；∏G、∏L、∏R相应表示电源节点-断面灵敏度、负荷节点-断面灵敏度及支路-断面灵敏度矩阵；U、U分别表示全网节点电压当前值及其控制上、下限列表，其中U＝[ui…uj…uk…]T；Φ、ΦT分别为全网各节点注入无功-电压灵敏度、主变调档-电压灵敏度矩阵，矩阵元素Φij、ΦT-ij分别表示节点j调节单位无功或主变档位对节点i的电压调整量；Δq为节点无功调节量列表，Δq＝[Δqi…Δqj…Δqk…]T，主要是电源节点无功出力、负荷节点无功补偿等；ΔτT为负荷节点有载调压主变调档列表，ΔτT＝[…Δτk…]T。pe、pe表示各支路有功及其热稳上、下限；Δps-i、Δpｈ-j、Δpx-k分别表示水、火电及小电源可调有功出力范围，表示负荷节点可倒出、可拉限有功限额；Δqs-i、Δqh-j、Δql-k为相应水、火电无功出力及变电站无功补偿可调范围；Δps-i′为i厂实时上、下旋转备用额度，为i厂水电机组避开振动区后的单机可调上、下限，λ为自然数；ph-j、为火电厂j的实时有功出力及其单机最低稳燃出力，th-j为其紧急停机台数，η为自然数；若支路e对所有越限支路f的投/切灵敏度均为负值则考虑支路e参与投/切，re置1，否则re置0。步骤S4所述的求解，包括如下步骤：步骤1)对步骤S3建立的省级电网事故应急控制辅助决策模型的参数进行优化；步骤2)对步骤1)得到的优化参数后的省级电网事故应急控制辅助决策模型，采用启发式算法寻优求解。步骤1)所述的优化，包括灵敏度矩阵稀疏化、矩阵解耦降阶和支路合并降阶。本专利技术提供的这种省级电网事故应急控制辅助决策方法，结合省级电网调度原则、控制要求及实际运行经验，从省级电网的特殊性出发，提出实用的省级电网事故应急控制在线辅助决策建模方法，弥补了现有模型的不足，提高辅助决策的可执行性和可操作性，对减少调度员处理电网事故时的工作量，优化事故处理策略，确保电网事故处理及时性，对控制电网运行风险极具实用价值。附图说明图1为本专利技术的方法流程图。图2为本专利技术的具体实施例的电网结构示意图。具体实施方式如图1所示为本专利技术的方法流程图：本专利技术提供的这种省级电网事故应急控制辅助决策方法，包括如下步骤：S1.当省级电网发生事故时，电力系统自动扫描并判断省级电网故障的性质，并获取故障时的省级电网运行数据，建立电网实时潮流、安全限制、控制措施和电网灵敏度数据库；S2.将省级电网220kV及以上系统等效为节点-支路拓扑结构：以输电线路、联络变主变为支路，以发电厂、省间联络线本侧母线为电源节点，以所有变电站220kV母线为负荷节点，将下网负荷、上网小电源出力均等效至220kV母线，形成节点-支路拓扑结构。S3.以电网事故后控制总代价最小为目标函数，将各支路潮流安全、省本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种省级电网事故应急控制辅助决策方法，包括如下步骤：S1.当省级电网发生事故时，电力系统自动扫描并判断省级电网故障的性质，获取故障时的省级电网运行数据，建立电网实时潮流、安全限制、控制措施和电网灵敏度数据库；S2.将省级电网220kV及以上系统等效为节点‑支路拓扑结构；S3.以电网事故后控制总代价最小为目标函数，将各支路潮流安全、省间联络线功率平衡作为首要控制要求，以负荷平衡、潮流安全和控制变量为约束条件，具体考虑水、火电出力调整、水电机组启停、火电紧急停机、负荷倒供、小电源出力控制、元件支路投切、拉限负荷、机组无功调节、容抗器投退、主变档位调整、设备跳闸稳措切机、切负荷因素、水火电可调范围及水电水情因素，建立省级电网事故应急控制辅助决策模型；S4.对步骤S3建立的省级电网事故应急控制辅助决策模型进行求解，得到省级电网事故应急控制辅助决策方案。

【技术特征摘要】
1.一种省级电网事故应急控制辅助决策方法，包括如下步骤：S1.当省级电网发生事故时，电力系统自动扫描并判断省级电网故障的性质，获取故障时的省级电网运行数据，建立电网实时潮流、安全限制、控制措施和电网灵敏度数据库；S2.将省级电网220kV及以上系统等效为节点-支路拓扑结构；S3.以电网事故后控制总代价最小为目标函数，将各支路潮流安全、省间联络线功率平衡作为首要控制要求，以负荷平衡、潮流安全和控制变量为约束条件，具体考虑水、火电出力调整、水电机组启停、火电紧急停机、负荷倒供、小电源出力控制、元件支路投切、拉限负荷、机组无功调节、容抗器投退、主变档位调整、设备跳闸稳措切机、切负荷因素、水火电可调范围及水电水情因素，建立省级电网事故应急控制辅助决策模型；所述的目标函数为：式中C1～C8分别表示水电出力调整、火电出力调整、水电机组启停、负荷倒供、小电源出力控制、元件支路投切、火电紧急停机、拉限负荷八类有功控制策略的控制代价，C9～C11分别表示水、火电无功出力调整、变电站无功补偿调整、变电站主变带负荷调档三类电压控制策略的控制代价；β1～β11则表示相应的控制代价的代价系数；Δps-i、Δqs-i、Δph-j、Δqh-j表示对水电厂i、火电厂j的有功、无功出力调整量，Δpd-k、Δpx-k、Δpl-k、Δql-k、τk表示对负荷节点k的倒出有功负荷、小电源有功出力调节、拉限有功负荷、无功补偿调整量及主变调档数；a、b、m分别为全网水、火电电源节点及负荷节点的数量；ts-i为水电厂i的启停机组台数，th-j为j火电厂的紧急停机台数；re代表全网支路，若支路e参与投/切则re＝1，否则re＝0；1≤i≤a，1≤j≤b，1≤k≤m；S4.对步骤S3建立的省级电网事故应急控制辅助决策模型进行求解，得到省级电网事故应急控制辅助决策方案。2.根据权利要求1所述的省级电网事故应急控制辅助决策方法，其特征在于步骤S2所述的节点-支路拓扑结构，为以输电线路、联络变主变为支路，以发电厂、省间联络线本侧母线为电源节点，以所有变电站220kV母线为负荷节点，将下网负荷、上网小电源出力均等效至220kV母线，形成节点-支路拓扑结构。3.根据权利要求1所述的省级电网事故应急控制辅助决策方法，其特征在于所述的代价系数，为采用以下算式计算代价系数：βv＝Timv×Ecov式中Timv为第v个调节措施的单位时间成本，Ecov为第v个调节措施的单位经济成本；Timv和Ecov的值为结合运行实际中对机组启停及调节、调度操作的数据统计得到。4.根据权利要求3所述的省级电网事故应急控制辅助决策方法，其特征在于所述的Timv和Ecov的取值，具体如下所述：v＝1，Timv＝0.1，Ecov＝6；v＝2，Timv＝0.6，Ecov＝12；v＝3，Timv＝2，Ecov＝8；v＝4，Timv＝5，Ecov＝20；v＝5...

【专利技术属性】
技术研发人员：石辉，李光辉，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11