一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法和系统，所述方法包括：当电力系统发生故障时根据故障场景信息调用故障紧急控制策略表，确定在线匹配紧急控制策略、仿真等值功角轨迹Pfz(δfz)和预期剩余减速面积Sxn；根据电力系统故障发生后每个时刻的实际发电机功角和转速偏差求取实际等值功角δsj和暂态偏差面积Spc(δdj)；根据Spc(δdj)的值以及比较Spc(δdj)的绝对值与Sxn的大小确定紧急控制策略的效果；确定电力系统运行状态，并根据紧急控制策略的效果和系统运行状态确定是否结束评估。本发明专利技术能够实时的评估电力系统紧急控制策略的防控效果，尽早发现策略无效的故障场景，为采取追加控制或主动解列提供了宝贵的决策时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法和系统
本专利技术涉及电力控制领域，并且更具体地，涉及一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法和系统。
技术介绍
近年来，随着电力系统规模的不断扩大、大量新设备的接入，电网特性愈加复杂，其安全稳定运行面临更为严峻的挑战。由于电网故障难以避免，高效、可靠的电力系统紧急控制是电网安全稳定运行的重要保障。但电力系统长期运行实践表明，不论紧急控制策略如何完善，总可能因一些事先不可预料的偶然因素的叠加，导致实施的紧急控制策略难以达到预期效果。如果能够实时的评估紧急控制策略的防控效果，尽早发现策略无效的故障场景，则可为采取追加控制或主动解列提供宝贵的决策时间。电力系统紧急控制方案可分为“离线决策，实时匹配”、“在线决策，实时匹配”和“实时决策，实时匹配”3种。离线决策一般是指在日前或更早的阶段通过对预想事故进行大量的仿真制定决策表；在线决策是指在超短期阶段生成决策表，如每15min滚动生成策略表；实时决策则是直接根据系统的实际情况直接计算控制策略，无需生成决策表。目前，离线决策作为最成熟的控制方式，在实际应用中仍占据主导地位，在线决策方式在部分电网中已有应用，实时决策则仅停留在研究阶段。因此，本专利技术主要针对离线决策方式和在线决策方式的防控效果进行评估。现有离线和在线紧急控制策略的制定和实施过程中，在决策和匹配阶段易引入两种偏差：一种是模型偏差，无论依靠经验离线制定策略表还是在线滚动生成策略表均依赖电网仿真模型，而仿真模型与实际系统间一般存在偏差；另一种是场景偏差，因为“实时匹配”是通过电压、电流、功率等的测量值与仿真结果比对实现的，因此，匹配的预想故障场景可能与实际故障场景间存在偏差。模型偏差与场景偏差的存在导致预想故障场景下的仿真轨迹与实际多机受扰轨迹不重合，即存在轨迹偏差，当轨迹偏差较大时，则可能导致紧急控制策略无法达到预期效果，造成预先制定的控制策略在实际场景下无效，因此，如何及时有效地评估电力系统紧急控制策略的有效性就成为电力控制领域一个亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
存在的现有离线和在线紧急控制策略的制定和实施过程中，由于模型偏差与场景偏差的存在而引起的预想故障场景下的仿真轨迹与实际多机受扰轨迹之间的轨迹偏差导致紧急控制策略无法达到预期效果的技术问题，本专利技术提供一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法，所述方法包括：步骤1、当电力系统发生故障时根据故障场景信息调用故障紧急控制策略表，确定在线匹配紧急控制策略、仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn，其中，仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)是多机系统发电机功角轨迹经互补群惯量中心-相对运动变换形成单机无穷大系统功角曲线，δeq是预想故障下的仿真等值功角，所述预期剩余减速面积Sxn是根据在预想故障场景下得到的仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)构造虚拟机械功率轨迹和虚拟电磁功率轨迹后，求取的虚拟电磁功率轨迹与虚拟机械功率轨迹包围的面积，虚拟机械功率轨迹是E点处的等值机械功率水平延伸形成的曲线，虚拟电磁功率轨迹是等值电磁功率在E点处通过正弦预报形成的曲线，所述E点为首摆过程中的最远点；步骤2、将电力系统运行时测量的实际发电机功角和转速偏差数据经互补群惯量中心-相对运动变换后得到实际等值功角轨迹Psj(δsj)，根据实际等值功角轨迹Psj(δsj)和故障发生后每个时刻测量的实际发电机功角对应的实际等值功角δsj确定实际等值电磁功率Pe-sj(δsj)，以及根据仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和故障发生后每个时刻测量的实际发电机功角对应的实际等值功角δsj确定仿真等值功角δeq等于实际等值功角δsj时对应的仿真等值电磁功率Pe-fz(δeq＝δsj)，并通过所述仿真等值电磁功率Pe-fz(δeq＝δsj)和实际等值电磁功率Pe-sj(δsj)计算实际等值功角从δ0摆开至δsj时的暂态偏差面积Spc(δsj)，其中，故障发生时刻的实际等值功角为δ0；步骤3、根据故障发生时的暂态偏差面积Spc(δsj)的值的正负以及比较Spc(δsj)的绝对值与预期剩余减速面积Sxn的大小确定紧急控制策略的效果，其中，所述效果包括策略有效和策略无效；步骤4、确定电力系统运行状态，并根据紧急控制策略的效果和系统运行状态确定是否结束评估。进一步地，确定电力系统运行状态，并根据紧急控制策略的效果和系统运行状态确定是否结束评估包括：当输出评估结果为策略有效时，电力系统未到达稳态或者当输出评估结果为策略无效时，电力系统为未失步状态则返回步骤2；当紧急控制策略有效，且电力系统运行状态达到稳态，或者当紧急控制策略无效，且电力系统运行状态为失步，即失步解列装置动作时，结束评估。进一步地，在根据故障场景信息调用故障紧急控制策略表之前还包括计算预想故障场景下采取紧急控制策略时的仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn，形成故障紧急控制策略表，其中仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)是多机系统发电机功角轨迹经互补群惯量中心-相对运动变换形成单机无穷大系统功角曲线，δeq是预想故障下的仿真等值功角。进一步地，所述仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn均为离线求取或在线滚动求取，并在故障紧急控制策略表生成过程中同步进行，同步存储。进一步地，所述仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和实际等值功角轨迹Psj(δsj)采用互补群惯量中心-相对运动变换进行等值，所述方法包括：对于有n台发电机的电力系统，采用扩展等面积法对n台发电机进行分群，其中，运行受扰的机组属于K群，其余机组属于W群，则通过采用互补群惯量中心-相对运动变换将该n台发电机的系统简化并等值为单机无穷大系统，其运动方程为：式中，Meq、ωeq和δeq分别为单机无穷大系统的等值惯量、等值转速偏差和等值功角，Pm,eq和Pe,eq分别为等值机械功率和电磁功率；设Mi、ωi和δi分别为第i台发电机的转动惯量、转速偏差和功角，Pmi和Pei分别为第i台发电机的机械功率和电磁功率，则式中各参数求取方法为：Pm,eq＝(MWPmK-MKPmW)/MT；Pe,eq＝(MWPeK-MKPeW)/MT；式中，下标W、K分别表示W机群和K机群，下标T表示全部发电机组。进一步地，通过所述仿真等值电磁功率Pe-fz(δeq＝δsj)和实际等值电磁功率Pe-sj(δsj)计算实际等值功角从δ0摆开至δsj时的暂态偏差面积Spc(δsj)的计算公式为：进一步地，根据当前时刻的暂态偏差面积Spc(δsj)的值的正负以及Spc(δsj)的绝对值与预期剩余减速面积Sxn的大小比较确定紧急控制策略的效果包括：当Spc(δsj)≥0时，则输出评估结果为策略有效；当Spc(δsj)<0且|Spc|＞＞Sxn时，则输出评估结果为策略无效；当Ppc(δsj)<0且|Spc|<Sxn时，则输出评估结果为策略有效。进一步地，所述电力系统达到稳态是指电力系统各个发电机间的功角差波动保持在预设区间。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的系统，所述系统包括：匹配单元，其用于当电力系统发生故障时根据故障场景信息调用故障紧急控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、当电力系统发生故障时根据故障场景信息调用故障紧急控制策略表，确定在线匹配紧急控制策略、仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn，其中，仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)是多机系统发电机功角轨迹经互补群惯量中心‑相对运动变换形成单机无穷大系统功角曲线，δeq是预想故障下的仿真等值功角，所述预期剩余减速面积Sxn是根据在预想故障场景下得到的仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)构造虚拟机械功率轨迹和虚拟电磁功率轨迹后，求取的虚拟电磁功率轨迹与虚拟机械功率轨迹包围的面积，虚拟机械功率轨迹是E点处的等值机械功率水平延伸形成的曲线，虚拟电磁功率轨迹是等值电磁功率在E点处通过正弦预报形成的曲线，所述E点为首摆过程中的最远点；步骤2、将电力系统运行时测量的实际发电机功角和转速偏差数据经互补群惯量中心‑相对运动变换后得到实际等值功角轨迹Psj(δsj)，根据实际等值功角轨迹Psj(δsj)和故障发生后每个时刻测量的实际发电机功角对应的实际等值功角δsj确定实际等值电磁功率Pe‑sj(δsj)，以及根据仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和故障发生后每个时刻测量的实际发电机功角对应的实际等值功角δsj确定仿真等值功角δeq等于实际等值功角δsj时对应的仿真等值电磁功率Pe‑fz(δeq＝δsj)，并通过所述仿真等值电磁功率Pe‑fz(δeq＝δsj和实际等值电磁功率Pe‑sjδeq计算实际等值功角从δ0摆开至δsj时的暂态偏差面积Spc(δsj)，其中，故障发生时刻的实际等值功角为δ0；步骤3、根据故障发生时的暂态偏差面积Spc(δsj)的值的正负以及比较Spc(δsj)的绝对值与预期剩余减速面积Sxn的大小确定紧急控制策略的效果，其中，所述效果包括策略有效和策略无效；步骤4、确定电力系统运行状态，并根据紧急控制策略的效果和系统运行状态确定是否结束评估。...

【技术特征摘要】
1.一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、当电力系统发生故障时根据故障场景信息调用故障紧急控制策略表，确定在线匹配紧急控制策略、仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn，其中，仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)是多机系统发电机功角轨迹经互补群惯量中心-相对运动变换形成单机无穷大系统功角曲线，δeq是预想故障下的仿真等值功角，所述预期剩余减速面积Sxn是根据在预想故障场景下得到的仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)构造虚拟机械功率轨迹和虚拟电磁功率轨迹后，求取的虚拟电磁功率轨迹与虚拟机械功率轨迹包围的面积，虚拟机械功率轨迹是E点处的等值机械功率水平延伸形成的曲线，虚拟电磁功率轨迹是等值电磁功率在E点处通过正弦预报形成的曲线，所述E点为首摆过程中的最远点；步骤2、将电力系统运行时测量的实际发电机功角和转速偏差数据经互补群惯量中心-相对运动变换后得到实际等值功角轨迹Psj(δsj)，根据实际等值功角轨迹Psj(δsj)和故障发生后每个时刻测量的实际发电机功角对应的实际等值功角δsj确定实际等值电磁功率Pe-sj(δsj)，以及根据仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和故障发生后每个时刻测量的实际发电机功角对应的实际等值功角δsj确定仿真等值功角δeq等于实际等值功角δsj时对应的仿真等值电磁功率Pe-fz(δeq＝δsj)，并通过所述仿真等值电磁功率Pe-fz(δeq＝δsj和实际等值电磁功率Pe-sjδeq计算实际等值功角从δ0摆开至δsj时的暂态偏差面积Spc(δsj)，其中，故障发生时刻的实际等值功角为δ0；步骤3、根据故障发生时的暂态偏差面积Spc(δsj)的值的正负以及比较Spc(δsj)的绝对值与预期剩余减速面积Sxn的大小确定紧急控制策略的效果，其中，所述效果包括策略有效和策略无效；步骤4、确定电力系统运行状态，并根据紧急控制策略的效果和系统运行状态确定是否结束评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定电力系统运行状态，并根据紧急控制策略的效果和系统运行状态确定是否结束评估包括：当输出评估结果为策略有效时，电力系统未到达稳态或者当输出评估结果为策略无效时，电力系统为未失步状态则返回步骤2；当紧急控制策略有效，且电力系统运行状态达到稳态，或者当紧急控制策略无效，且电力系统运行状态为失步，即失步解列装置动作时，结束评估。3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，在根据故障场景信息调用故障紧急控制策略表之前还包括计算预想故障场景下采取紧急控制策略时的仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn，形成故障紧急控制策略表，其中仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)是多机系统发电机功角轨迹经互补群惯量中心-相对运动变换形成单机无穷大系统功角曲线，δeq是预想故障下的仿真等值功角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和预期剩余减速面积Sxn均为离线求取或在线滚动求取，并在故障紧急控制策略表生成过程中同步进行，同步存储。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述仿真等值功角轨迹Pfz(δeq)和实际等值功角轨迹Psj(δsj)采用互补群惯量中心-相对运动变换进行等值，所述方法包括：对于有n台发电机的电力系统，采用扩展等面积法对n台发电机进行分群，其中，运行受扰的机组属于K群，其余机组属于W群，则通过采用互补群惯量中心-相对运动变换将该n台发电机的系统简化并等值为单机无穷大系统，其运动方程为：式中，Meq、ωeq和δeq分别为单机无穷大系统的等值惯量、等值转速偏差和等值功角，Pm,eq和Pe,eq分别为等值机械功率和电磁功率；设Mi、ωi和δi分别为第i台发电机的转动惯量、转速偏差和功角，Pmi和Pei分别为第i台发电机的机械功率和电磁功率，则式中各参数求取方法为：Pm,eq＝(MWPmK-MKPmW)/MT；Pe,eq＝(MWPeK-MKPeW)/MT；式中，下标W、K分别表示W机群和K机群，下标T表示全部发电机组。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述仿真等值电磁功率Pe-fz(δeq＝δsj)和实际等值电磁功率Pe-sj(δsj)计算实际等值功角从δ0摆开至δsj时的暂态偏差面积Spc(δsj)的计算公式为：7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据当前时刻的暂态偏差面积Spc(δsj)的值的正负以及Spc(δsj)的绝对值与预期剩余减速面积Sxn的大小比较确定紧急控制策略的效果包括：当Spc(δsj)≥0时，则输出评估结果为策略有效；当Spc(δsj)<0且|Spc|＞＞Sxn时，则输出评估结果为策略无效；当Spc(δsj)<0且|Spc|<Sxn时，则输出评估结果为策略有效。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统达到稳态是指电力系统各个发电机间的功角差波动保持在预设区间。9.一种基于偏差面积评估紧急控制策略的效果的系统，其特征在于，所述系统包括：匹配单元，其用于当电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：马世英，陈长胜，郑超，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11