基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法技术

技术编号:15647709 阅读:118 留言:0更新日期:2017-06-17 00:14
本发明专利技术属于电网暂态稳定预防控制辅助决策技术领域,公开了一种基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法。本发明专利技术首先获取实用动态安全域信息、电网运行方式信息和控制代价信息,然后进行基于实用动态安全域的暂态稳定评估,接下来进行基于提高暂态稳定性的控制策略计算,交替迭代进行节点注入功率减少控制和节点注入功率增加控制的策略计算,最后进行实现电网功率平衡的追加控制策略计算。本发明专利技术充分利用离线和在线安全稳定评估、极限计算和控制辅助决策分析计算的成果,实现暂态稳定控制辅助决策的快速分析计算,不断提高暂态稳定预防控制辅助决策的准确度和效率,对于提高电网安全稳定运行水平和提高安全稳定控制效益都具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法
本专利技术属于电网暂态稳定预防控制辅助决策
,具体而言,本专利技术涉及一种基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法。
技术介绍
针对预想故障下存在的安全稳定问题,进行预防控制,是确保电力系统安全稳定运行的重要技术手段之一,属于安全稳定控制的第一道防线。因此,有关预防控制的理论研究和工程应用技术一直备受关注。安全域(securityregion,SR)方法是在逐点法基础上发展起来的新方法,从域的角度出发考虑问题,描述的是整体可安全稳定运行的区域。安全域是在功率(或控制变量)空间上,满足安全稳定性约束的运行点集;对于既定的网络结构和一定的故障/事故,在注入空间上它是唯一确定的。预防控制是通过改变运行工况,将运行在安全域以外的工况拉回到安全域内运行,从而避免发生故障后出现安全稳定问题。相关研究表明,事故前系统节点注入功率空间上保证暂态稳定的实用动态安全域(PDSR),在工程关心的范围内,其稳定边界可用一个或少数几个超平面近似描述,在无功功率可就地平衡的情况下,PDSR临界超平面表达式可简化为:其中,αi是超平面方程常系数,Pi是第i个节点的注入功率。暂态稳定约束变成:通常,暂态稳定预防控制辅助决策面临的困难是,稳定约束难以用解析表达述描述,优化控制策略的计算量大,许多方法都依赖于积分计算。基于实用动态安全域,暂态稳定约束可用简洁的超平面方程描述,从而在理论上为高效解决暂态稳定预防控制辅助决策问题,快速计算暂态稳定预防控制策略,提供了一种新思路。基于实用动态安全域进行暂态稳定评估和控制策略优化的关键是,得到准确的实用动态安全域临界超平面。以往需要通过大量的离线分析计算,在一定程度上影响了实用动态安全域方法的工程应用。目前,电力系统在线安全稳定分析(DSA)技术已在省级及以上电网调度中心普遍应用,在线化的暂态稳定评估、极限计算和预防控制辅助决策等功能,为自动动态修正实用动态安全域临界超平面创造了良好的条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是:克服现有技术中存在的不足,本专利技术提供一种基于实用动态安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法,可采用简洁的暂态稳定约束代数方程组——超平面方程集,快速计算暂态稳定预防控制策略,为高效解决暂态稳定预防控制辅助决策问题提供新的技术解决方案。具体地说,本专利技术是采用以下技术方案实现的,包括下列步骤:1)获取输入信息,所述输入信息包括实用动态安全域信息、电网运行方式信息、电网运行约束信息和安全稳定控制代价信息;所述实用动态安全域信息与电网拓扑结构和预想故障关联,反映暂态稳定约束;所述电网运行方式信息包括电网拓扑结构和节点注入功率、节点发电出力允许运行的最大值和最小值以及节点负荷允许运行的最小值;所述安全稳定控制代价信息包括节点增加/减少单位发电出力的代价和节点调减单位负荷的代价;2)基于实用动态安全域的暂态稳定评估:根据电网运行方式信息中的电网拓扑结构,结合实用动态安全域信息,针对预想故障集中的每个预想故障,搜索对应的全部暂态稳定约束超平面方程,并将节点注入功率信息带入每个暂态稳定约束超平面方程,如果全部暂态稳定约束都能满足,则该预想故障下暂态稳定,不需要进行预防控制;如果至少有1个暂态稳定约束不能满足,则该预想故障下暂态稳定存在问题,需要针对该预想故障进行预防控制;如果所有预想故障都是暂态稳定,则当前方式不需要进行暂态稳定预防控制,结束本方法;如果至少有1个预想故障存在暂态稳定问题,则需要进行预防控制辅助决策,进入步骤3);3)基于提高暂态稳定性的目的,计算节点注入功率减少的控制策略:首先识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集,若暂态稳定约束关键超平面方程数量为0,则转至步骤5),否则遴选节点注入功率减少的选候选控制对象,并计算候选控制节点的暂态稳定预防控制代价因子,然后计算节点注入功率减少控制量;4)基于提高暂态稳定性的目的,计算节点注入功率增加的控制策略:首先识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集,若暂态稳定约束关键超平面方程数量为0,则转至步骤5),否则遴选节点注入功率增加的选候选控制对象,并计算候选控制节点注入功率增加的暂态稳定预防控制代价因子,然后计算节点注入功率增加的控制量,最后返回步骤3)进行下一次迭代;5)计算实现功率平衡的追加控制策略:首先根据步骤3)得到的节点注入功率减少总控制量和步骤4)得到的节点注入功率增加总控制量,计算控制引起的功率不平衡情况;然后根据控制引起的功率不平衡情况,识别实现功率平衡的追加控制类型,分为增加节点注入功率控制或减少节点注入功率控制;接着根据实现平衡功率需要的追加控制类型,结合当前运行方式和步骤3)与步骤4)控制策略实施的引起节点注入功率变化、可调范围,遴选实现功率平衡追加控制的候选控制节点,并计算实现功率平衡追加控制的代价因子,最后计算实现功率平衡的追加控制策略。上述技术方案的进一步特征在于,所述步骤1)中,实用动态安全域信息以节点注入功率描述的超平面方程集表示,第k个预想故障对应的第j个超平面方程如公式(1)所示:公式(1)中,N是电网中除平衡节点外的节点数;αi,k,j是第i个节点对应第k个预想故障第j个暂态稳定约束超平面方程的常系数;Pi是第i个节点的注入功率;其中:k=1,…,NC,NC是预想故障数目;j=1,…,Nk;Nk是第k个预想故障对应的暂态稳定约束超平面方程数目;电网运行方式信息中第i个节点的注入功率用Pi1表示、发电出力允许运行的最大值和最小值分别用PGMAXi和PGMINi表示、负荷允许运行的最小值用PLMINi表示;所述安全稳定控制代价信息中第i个节点的增加/减少单位发电出力的代价用CGIi/CGDi表示、调减单位负荷的代价用CLDi表示。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)识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集:根据本次迭代时的节点注入功率信息,结合实用动态安全域信息的超平面方程,识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集。如果本次迭代时的暂态稳定约束关键超平面方程数量NFl为0,则转至步骤5);其中,将本次迭代的次数记为l次,将本次迭代时的第i个节点的注入功率信息记为Pi,l;识别暂态稳定约束关键超平面方程的方法是:将本次迭代时的第i个节点的节点注入功率信息Pi,l,带入公式(1)的左边项,如果满足公式(2)则该方程为暂态稳定约束关键超平面方程:本次迭代所有NFl个暂态稳定约束关键超平面方程构成暂态稳定约束关键超平面方程集,NFl个暂态稳定约束关键超平面方程左边项表述为公式(3):其中,αFi,m是第i个节点对应第m个暂态稳定约束关键超平面方程的暂态稳定约束关键超平面方程常系数;识别暂态稳定约束次关键超平面方程的方法是:将本次迭代时的第i个节点的节点注入功率信息Pi,l,带入公式(1)的左边项,如果满足公式(4)则该方程为暂态稳定约束次关键超平面方程:其中,ε是临界超平面裕度门槛值,根据工程经验确定;本次迭代所有NEl个暂态稳定约束关键超平面方程构成暂态稳定约束次关键超平面方程集,NEl个暂态稳定约束次关键超平面方程左边项表述为公式(5):其中,αEi,m是第i个节点对应第m个暂态本文档来自技高网
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基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法

【技术保护点】
基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法,其特征在于,包括如下步骤:1)获取输入信息,所述输入信息包括实用动态安全域信息、电网运行方式信息、电网运行约束信息和安全稳定控制代价信息;所述实用动态安全域信息与电网拓扑结构和预想故障关联,反映暂态稳定约束;所述电网运行方式信息包括电网拓扑结构和节点注入功率、节点发电出力允许运行的最大值和最小值以及节点负荷允许运行的最小值;所述安全稳定控制代价信息包括节点增加/减少单位发电出力的代价和节点调减单位负荷的代价;2)基于实用动态安全域的暂态稳定评估:根据电网运行方式信息中的电网拓扑结构,结合实用动态安全域信息,针对预想故障集中的每个预想故障,搜索对应的全部暂态稳定约束超平面方程,并将节点注入功率信息带入每个暂态稳定约束超平面方程,如果全部暂态稳定约束都能满足,则该预想故障下暂态稳定,不需要进行预防控制;如果至少有1个暂态稳定约束不能满足,则该预想故障下暂态稳定存在问题,需要针对该预想故障进行预防控制;如果所有预想故障都是暂态稳定,则当前方式不需要进行暂态稳定预防控制,结束本方法;如果至少有1个预想故障存在暂态稳定问题,则需要进行预防控制辅助决策,进入步骤3);3)基于提高暂态稳定性的目的,计算节点注入功率减少的控制策略:首先识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集,若暂态稳定约束关键超平面方程数量为0,则转至步骤5),否则遴选节点注入功率减少的选候选控制对象,并计算候选控制节点的暂态稳定预防控制代价因子,然后计算节点注入功率减少控制量;4)基于提高暂态稳定性的目的,计算节点注入功率增加的控制策略:首先识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集,若暂态稳定约束关键超平面方程数量为0,则转至步骤5),否则遴选节点注入功率增加的选候选控制对象,并计算候选控制节点注入功率增加的暂态稳定预防控制代价因子,然后计算节点注入功率增加的控制量,最后返回步骤3)进行下一次迭代;5)计算实现功率平衡的追加控制策略:首先根据步骤3)得到的节点注入功率减少总控制量和步骤4)得到的节点注入功率增加总控制量,计算控制引起的功率不平衡情况;然后根据控制引起的功率不平衡情况,识别实现功率平衡的追加控制类型,分为增加节点注入功率控制或减少节点注入功率控制;接着根据实现平衡功率需要的追加控制类型,结合当前运行方式和步骤3)与步骤4)控制策略实施的引起节点注入功率变化、可调范围,遴选实现功率平衡追加控制的候选控制节点,并计算实现功率平衡追加控制的代价因子,最后计算实现功率平衡的追加控制策略。...

【技术特征摘要】
1.基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法,其特征在于,包括如下步骤:1)获取输入信息,所述输入信息包括实用动态安全域信息、电网运行方式信息、电网运行约束信息和安全稳定控制代价信息;所述实用动态安全域信息与电网拓扑结构和预想故障关联,反映暂态稳定约束;所述电网运行方式信息包括电网拓扑结构和节点注入功率、节点发电出力允许运行的最大值和最小值以及节点负荷允许运行的最小值;所述安全稳定控制代价信息包括节点增加/减少单位发电出力的代价和节点调减单位负荷的代价;2)基于实用动态安全域的暂态稳定评估:根据电网运行方式信息中的电网拓扑结构,结合实用动态安全域信息,针对预想故障集中的每个预想故障,搜索对应的全部暂态稳定约束超平面方程,并将节点注入功率信息带入每个暂态稳定约束超平面方程,如果全部暂态稳定约束都能满足,则该预想故障下暂态稳定,不需要进行预防控制;如果至少有1个暂态稳定约束不能满足,则该预想故障下暂态稳定存在问题,需要针对该预想故障进行预防控制;如果所有预想故障都是暂态稳定,则当前方式不需要进行暂态稳定预防控制,结束本方法;如果至少有1个预想故障存在暂态稳定问题,则需要进行预防控制辅助决策,进入步骤3);3)基于提高暂态稳定性的目的,计算节点注入功率减少的控制策略:首先识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集,若暂态稳定约束关键超平面方程数量为0,则转至步骤5),否则遴选节点注入功率减少的选候选控制对象,并计算候选控制节点的暂态稳定预防控制代价因子,然后计算节点注入功率减少控制量;4)基于提高暂态稳定性的目的,计算节点注入功率增加的控制策略:首先识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集,若暂态稳定约束关键超平面方程数量为0,则转至步骤5),否则遴选节点注入功率增加的选候选控制对象,并计算候选控制节点注入功率增加的暂态稳定预防控制代价因子,然后计算节点注入功率增加的控制量,最后返回步骤3)进行下一次迭代;5)计算实现功率平衡的追加控制策略:首先根据步骤3)得到的节点注入功率减少总控制量和步骤4)得到的节点注入功率增加总控制量,计算控制引起的功率不平衡情况;然后根据控制引起的功率不平衡情况,识别实现功率平衡的追加控制类型,分为增加节点注入功率控制或减少节点注入功率控制;接着根据实现平衡功率需要的追加控制类型,结合当前运行方式和步骤3)与步骤4)控制策略实施的引起节点注入功率变化、可调范围,遴选实现功率平衡追加控制的候选控制节点,并计算实现功率平衡追加控制的代价因子,最后计算实现功率平衡的追加控制策略。2.根据权利要求1所述的基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法,其特征在于,所述步骤1)中,实用动态安全域信息以节点注入功率描述的超平面方程集表示,第k个预想故障对应的第j个超平面方程如公式(1)所示:公式(1)中,N是电网中除平衡节点外的节点数;αi,k,j是第i个节点对应第k个预想故障第j个暂态稳定约束超平面方程的常系数;Pi是第i个节点的注入功率;其中:k=1,…,NC,NC是预想故障数目;j=1,…,Nk;Nk是第k个预想故障对应的暂态稳定约束超平面方程数目;电网运行方式信息中第i个节点的注入功率用Pi1表示、发电出力允许运行的最大值和最小值分别用PGMAXi和PGMINi表示、负荷允许运行的最小值用PLMINi表示;所述安全稳定控制代价信息中第i个节点的增加/减少单位发电出力的代价用CGIi/CGDi表示、调减单位负荷的代价用CLDi表示。3.根据权利要求2所述的基于安全域的暂态稳定预防控制辅助决策方法,其特征在于,所述步骤3)具体包括以下步骤:3-1)识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集:根据本次迭代时的节点注入功率信息,结合实用动态安全域信息的超平面方程,识别暂态稳定约束关键超平面方程集和次关键超平面方程集。如果本次迭代时的暂态稳定约束关键超平面方程数量NFl为0,则转至步骤5);其中,将本次迭代的次数记为l次,将本次迭代时的第i个节点的注入功率信息记为Pi,l;识别暂态稳定约束关键超平面方程的方法是:将本次迭代时的第i个节点的节点注入功率信息Pi,l,带入公式(1)的左边项,如果满足公式(2)则该方程为暂态稳定约束关键超平面方程:本次迭代所有NFl个暂态稳定约束关键超平面方程构成暂态稳定约束关键超平面方程集,NFl个暂态稳定约束关键超平面方程左边项表述为公式(3):其中,αFi,m是第i个节点对应第m个暂态稳定约束关键超平面方程的暂态稳定约束关键超平面方程常系数;识别暂态稳定约束次关键超平面方程的方法是:将本次迭代时的第i个节点的节点注入功率信息Pi,l,带入公式(1)的左边项,如果满足公式(4)则该方程为暂态稳定约束次关键超平面方程:其中,ε是临界超平面裕度门槛值,根据工程经验确定;本次迭代所有NEl个暂态稳定约束关键超平面方程构成暂态稳定约束次关键超平面方程集,NEl个暂态稳定约束次关键超平面方程左边项表述为公式(5):其中,αEi,m是第i个节点对应第m个暂态稳定约束次关键超平面方程的暂态稳定约束次关键超平面方程常系数;3-2)遴选节点注入功率减少的选候选控制对象:针对步骤3-1)得到的NFl个暂态稳定约束关键超平面方程,结合可调控节点的允许调控范围信息,确定减少节点注入功率的候选控制节点;确定减少节点注入功率的候选控制节点的方法为:对于第i个节点,根据其发电出力允许运行的最小值PGMINi,如果其注入功率仍有减少的空间,则根据步骤3-1)得到的NFl个暂态稳定约束关键超平面方程常系数进行后续分析,如果至少有1个暂态稳定约束关键超平面方程常系数大于0且都不小于0,则第i个节点列入减少节点注入功率的候选控制节点;将得到的本次迭代所有减少节点注入功率的候选控制节点的个数记为NAl;3-3)计算候选控制节点的暂态稳定预防控制代价因子:针对步骤3-2)得到的NAl个减少节点注入功率的候选控制节点,基于这些候选控制节点相关的暂态稳定约束关键超平面方程,结合调控代价,综合考虑调控效果和调控目标,并顾及调控可能对暂态稳定约束次关键超平面方程造成的负面影响,计算候选控制节点的暂态稳定预防控制代价因子;第i个节点的暂态稳定预防控制代价因子CPi按公式(6)计算:其中,3-4)基于步骤3-3)的计算结果,选取暂态稳定预防控制代价因子最大的控制节点,将该节点记为ic,并计及该节点发电出力允许运行的最小值PGMINic,考虑控制策略实施对暂态稳定约束超平面数量变化的影响,计算本次迭代节点ic减少注入功率的控制量,并计算节点注入功率减少总控制量:节点ic减少注入功率允许的控制量最大值应满足ΔPic,l=Pic,l-PGMINic,即控制策略实施后该节点发电出力运行在其允许的最小值PGMINic,其中ΔPic,l为本次节点ic发电机减少出力;统计满足公式(7)的方程数NFcl:如果NFcl=NFl,则本次减少节点注入功率的控制策略为:本次节点ic发电机减少出力ΔPic,l=Pic,l-PGMINic;如果NFcl<NFl,则本次节点i...

【专利技术属性】
技术研发人员:李碧君李勇崔晓丹徐遐龄李威徐友平王春明石渠
申请(专利权)人:南京南瑞集团公司国电南瑞科技股份有限公司国家电网公司国家电网公司华中分部
类型:发明
国别省市:江苏,32

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