一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术针对故障发展过程中系统不同时间尺度面临的安全稳定问题，计及切负荷措施代价和电力安全事故责任代价，建立了暂态广义经济损失、准稳态广义经济损失及稳态广义经济损失指标，实现了统筹毫秒级、秒级及分钟级的精准负荷控制。本发明专利技术有利于电力系统调度运行人员把握复杂故障后系统不同时间尺度安全运行规律，提升现有三道防线负荷控制手段的适应性，从而提高大电网安全稳定控制的有效性和精益化水平。

An accurate load control method considering economic and multi time scale safety and stability

The invention discloses a precise load control method considering the safety and stability of economy and multi time scales, which belongs to the power system and its automation technology field. Aiming at the security and stability problems of system failure in the process of the development of different time scales, and load shedding cost and power cost safety accidents, established transient generalized economic loss and generalized quasi steady economic loss and steady-state generalized economic loss index, the overall millisecond and second stage and minute precision load control. The invention is beneficial for the power system operation and operation personnel to grasp the safe operation rule of the system at different time scales after the complex fault, and enhance the adaptability of the existing three line of defense load control means, so as to improve the effectiveness and lean level of the safety and stability control of the large power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法
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考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法。
技术介绍
在特高压电网建设的过渡期，电网“强直弱交”矛盾突出，特高压直流输送容量在受端系统规模中的比例不断增大，直流闭锁故障造成大功率冲击及潮流窜动，全网性电压问题及频率问题突显。针对受端电网由于大扰动产生的功率缺额，为防止发生稳定破坏，将按预定的切负荷策略，采用安全稳定控制装置实施切负荷控制措施；针对电力系统发生频率、电压异常等事故，采用低频低压减负荷措施，防止系统频率、电压崩溃；为了解决断面越限、联络线超用、旋转备用不足等，采用预设的过载值根据事先制定的限电序位表进行拉路控制等。由于国务院第599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(以下简称“条例”)明确了稳控系统切负荷等同于故障损失负荷，区域切负荷比例过高或负荷量分配的不合理均会导致更为严重的事故等级评级和事后追责，因此，在执行紧急负荷控制时一般又会考虑经济代价。现有负荷控制一般是以最小切负荷量或最小经济损失为目标，单一解决故障后某一时间尺度稳定问题，如解决暂态电压稳定问题、频率稳定或稳态低电压或过载等问题。其本质上大多按照事件、轨迹驱动，以切除主变和高压负荷线为主，没有从不同时间尺度控制角度对负荷控制进行协调优化，对不同切负荷对象也不加选择，当有大规模切负荷控制要求时，其经济性和社会接受度均较低。因此，有必要研究多时间尺度精准负荷控制技术，根据系统暂态及稳态不同时间尺度综合安全稳定需求及经济性代价，对大范围大规模的负荷控制进行统筹管理，提出负荷控制经济性与电网安全性相协调的优化控制方案，从而提升现有三道防线负荷控制手段的适应性，提高过渡期特高压交直流混联电网安全稳定和电网控制管理精益化水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术的不足，提高负荷控制方法对于暂态及稳态综合安全稳定、经济性的适应性，避免解决故障后单一稳定问题而导致的后续不同时间尺度稳定问题、切负荷效率低及经济代价高等问题，给出一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法。具体地说，本专利技术采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：1)实时测量当地电网电气量，在故障发生到实测结束时刻的给定时间窗口内，获取系统频率及母线电压的动态响应曲线，确定切负荷措施动作后导致的切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价；2)将故障后不同时间尺度的安全稳定问题折算成广义经济损失，确定广义经济损失代价，所述不同时间尺度包括毫秒级、秒级、分钟级；3)综合考虑切负荷后常规经济损失、电力安全事故责任代价及广义经济损失代价，得到紧急负荷控制数学模型，并采用原对偶内点法进行不同时间尺度最优切负荷求解，求解次数由不同时间尺度安全约束条件是否满足决定，且下一次模型求解的初值为上一次模型最优解；4)将不同时间尺度最优切负荷解提交负荷控制中心站，当负荷控制中心站判定不同时间尺度安全稳定约束低至动作门槛时，实时向子站下发决策结果，子站结合就地频率，对负控终端实时采集的用户所有380V分支回路功率进行负荷精准控制。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1)中，切负荷措施动作后导致的切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价，按下式表示：FJ＝FJ1+FJ2式中：FJ为切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价之和，FJ1为稳控系统切负荷措施动作导致的切负荷后常规经济损失，FJ2为根据不同等级电网导致相应电力安全事故的责任代价。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)中，具体包括以下步骤：2-1)根据暂态功角稳定性、暂态频率安全性和暂态电压安全性将毫秒级暂态功角、电压、频率稳定情况折算成暂态广义经济损失，如下式所示：Fms＝αFms,δ+βFms,V+γFms,f式中：Fms为将毫秒级暂态功角、电压、频率稳定情况折算成的暂态广义经济损失，Fms,δ、Fms,V、Fms,f分别为通过时域仿真得到故障仿真轨迹并从中提取出暂态功角、暂态电压、暂态频率的量化信息的暂态安全稳定性指标，α、β、γ分别为将故障后系统暂态功角、暂态电压、暂态频率指标换算成相应广义经济损失的折算系数；Adec为故障后一定仿真时间内减速面积，Ainc为加速面积；V、f分别为实际电压、频率仿真轨迹，Vcr和tcr为预设的电压偏移二元表(Vcr,tcr)的元素，fcr和tcr'为预设的频率偏移二元表(fcr,tcr')的元素，其中Vcr、fcr分别为电压偏移、频率偏移门槛值，t、t'为积分起始时间，分别取为暂态过程中实际电压曲线与Vcr首次交叉的时间、频率仿真曲线与fcr首次交叉的时间，tcr、tcr'分别为电压、频率偏移最大容许时间，VN为系统的额定电压，fN为系统的额定频率；2-2)根据事故后系统频率恢复及电压恢复情况将秒级电压、频率稳定情况折算成准稳态广义经济损失，如下式所示：Fs＝λFs,V+μFs,f式中：Fs为将秒级电压、频率稳定情况折算成的准稳态广义经济损失，Fs,V、Fs,f分别为满足故障后系统暂态稳定并从准稳态仿真轨迹提取系统电压、频率的量化信息的准稳态安全稳定性指标，λ、μ为将故障后系统恢复电压、恢复频率指标换算成相应广义经济损失的折算系数；k为不满足准稳态恢复电压的薄弱节点总数，Vi为第i个节点的恢复电压，为恢复电压下限；fs为系统恢复频率，为恢复频率下限；2-3)根据事故后系统安全备用、联络断面稳定情况将分钟级安全备用不足、大区联络线超用稳定情况折算成稳态广义经济损失，如下式所示：式中：Fmin为将分钟级安全备用不足、大区联络线超用稳定情况折算成的稳态广义经济损失，Fmin,s、Fmin,p分别为满足故障后系统暂态稳定及准稳态稳定并从系统稳态恢复中提取系统安全备用、联络断面稳定情况的量化信息的稳态安全指标，χ分别为将系统稳态安全备用、联络断面指标换算成相应广义经济损失的折算系数；S为事故后系统恢复安全备用，SN为满足系统安全要求的备用水平；m为联络断面过载的线路总数，Pj为第j个过载线路的稳态恢复功率，PjN为第j个过载线路的额定功率。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中，紧急负荷控制数学模型表示如下：minF＝FJ+Fms+Fs+Fmin式中：F为将切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价、暂态广义经济损失、准稳态广义经济损失、稳态广义经济损失进行加权的和。紧急负荷控制数学模型的约束条件包括：暂态安全稳定性临界值、准稳态电压及频率下限、系统安全备用及联络断面约束以及各切负荷点的减负荷上限约束。本专利技术的有益效果如下：本专利技术针对故障发展过程中系统不同时间尺度面临的安全稳定问题，计及切负荷措施代价和电力安全事故责任代价，建立了暂态广义经济损失、准稳态广义经济损失及稳态广义经济损失指标，实现了统筹毫秒级、秒级及分钟级的精准负荷控制。本专利技术有利于电力系统调度运行人员把握复杂故障后系统不同时间尺度安全运行规律，提升现有三道防线负荷控制手段的适应性，从而提高大电网安全稳定控制的有效性和精益化水平。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面参照附图并结合实例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：本实施例为一种考虑经济性及多时间尺度安全稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)实时测量当地电网电气量，在故障发生到实测结束时刻的给定时间窗口内，获取系统频率及母线电压的动态响应曲线，确定切负荷措施动作后导致的切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价；2)将故障后不同时间尺度的安全稳定问题折算成广义经济损失，确定广义经济损失代价，所述不同时间尺度包括毫秒级、秒级、分钟级；3)综合考虑切负荷后常规经济损失、电力安全事故责任代价及广义经济损失代价，得到紧急负荷控制数学模型，并采用原对偶内点法进行不同时间尺度最优切负荷求解，求解次数由不同时间尺度安全约束条件是否满足决定，且下一次模型求解的初值为上一次模型最优解；4)将不同时间尺度最优切负荷解提交负荷控制中心站，当负荷控制中心站判定不同时间尺度安全稳定约束低至动作门槛时，实时向子站下发决策结果，子站结合就地频率，对负控终端实时采集的用户所有380V分支回路功率进行负荷精准控制。

【技术特征摘要】
1.一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)实时测量当地电网电气量，在故障发生到实测结束时刻的给定时间窗口内，获取系统频率及母线电压的动态响应曲线，确定切负荷措施动作后导致的切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价；2)将故障后不同时间尺度的安全稳定问题折算成广义经济损失，确定广义经济损失代价，所述不同时间尺度包括毫秒级、秒级、分钟级；3)综合考虑切负荷后常规经济损失、电力安全事故责任代价及广义经济损失代价，得到紧急负荷控制数学模型，并采用原对偶内点法进行不同时间尺度最优切负荷求解，求解次数由不同时间尺度安全约束条件是否满足决定，且下一次模型求解的初值为上一次模型最优解；4)将不同时间尺度最优切负荷解提交负荷控制中心站，当负荷控制中心站判定不同时间尺度安全稳定约束低至动作门槛时，实时向子站下发决策结果，子站结合就地频率，对负控终端实时采集的用户所有380V分支回路功率进行负荷精准控制。2.根据权利要求1所述的考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，切负荷措施动作后导致的切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价，按下式表示：FJ＝FJ1+FJ2式中：FJ为切负荷后常规经济损失与电力安全事故责任代价之和，FJ1为稳控系统切负荷措施动作导致的切负荷后常规经济损失，FJ2为根据不同等级电网导致相应电力安全事故的责任代价。3.根据权利要求2所述的考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，具体包括以下步骤：2-1)根据暂态功角稳定性、暂态频率安全性和暂态电压安全性将毫秒级暂态功角、电压、频率稳定情况折算成暂态广义经济损失，如下式所示：Fms＝αFms,δ+βFms,V+γFms,f式中：Fms为将毫秒级暂态功角、电压、频率稳定情况折算成的暂态广义经济损失，Fms,δ、Fms,V、Fms,f分别为通过时域仿真得到故障仿真轨迹并从中提取出暂态功角、暂态电压、暂态频率的量化信息的暂态安全稳定性指标，α、β、γ分别为将故障后系统暂态功角、暂态电压、暂态频率指标换算成相应广义经济损失的折算系数；Adec为故障后一定仿真时间内减速面积，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红丽，刘福锁，李威，罗剑波，孙仲卿，王超，石渠，吴晨曦，崔晓丹，侯玉强，刘平，张倩，顾晓玲，潘彤，李海峰，罗凯明，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国家电网公司，国网江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32