一种电网自动发电控制系统故障仿真方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种电网自动发电控制系统故障仿真方法及装置，属于电力系统信息物理耦合分析的技术领域。其中所述方法包括：设定自动电压控制系统各阶段的映射函数；每轮仿真中，将系统频率、联络线功率、厂站有功出力和节点有功注入量作为物理量，将厂站有功出力设定值作为控制量，根据所述物理量的当前值，通过所述映射函数更新所述控制量的当前值；根据所述控制量的当前值，更新所述前物理量的当前值。本公开可以实现信息扰动对电网影响的定量分析，有助于电网的安全运行。有助于电网的安全运行。有助于电网的安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电网自动发电控制系统故障仿真方法及装置


[0001]本公开属于电力系统信息物理耦合分析的
，特别是涉及一种电网自动发电控制系统故障仿真方法及装置。

技术介绍

[0002]随着电力系统中量测、通信、仿真与控制技术的应用与发展，电力系统已经成为了一个典型的信息物理系统(Cyber
‑
physical system,CPS)。其中信息物理系统的物理侧主要指电力一次系统，包括各类子站、发电装置、负荷与电网等，信息侧则包括电力系统的量测、通信、仿真与控制等部分，包括相量量测装置(Phasor measurement units,PMU)、能量管理系统(Energy management system,EMS)与广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)。
[0003]信息系统在电力一次系统中的应用使电力系统的运行更加自动化、智能化，但同时也增加了电力系统对信息系统的依赖。信息系统与物理系统的耦合给电力系统的稳定运行增加了新的风险，信息侧发生的扰动可能影响电力系统的正常运行，对于电网自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统，频率量测误差、联络线功率计划错误、指令下发延时等都可能造成电网频率与厂站出力的波动与控制误差，对电力系统的正常运行提出挑战。
[0004]进行电网自动发电控制系统信息侧扰动仿真可以模拟不同信息侧扰动对电网运行的影响，可以帮助运行人员了解电网在当前运行状态下的潜在风险，以及不同信息扰动的严重程度，有助于降低电网的潜在运行风险。目前还没有针对AGC系统的信息物理耦合仿真方法，。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是填补已有技术的空白之处，提出一种电网自动发电控制系统故障仿真方法及装置。本公开可以实现信息扰动对电网影响的定量分析，有助于电网的安全运行。
[0006]本公开第一方面实施例提出一种电网自动发电控制系统故障仿真方法，包括：
[0007]设定自动电压控制系统各阶段的映射函数；
[0008]将系统频率、联络线功率、厂站有功出力和节点有功注入量作为物理量，将厂站有功出力设定值作为控制量，根据所述物理量的当前值，通过所述映射函数更新所述控制量的当前值；
[0009]根据所述控制量的当前值，更新所述物理量的当前值。
[0010]在本公开一个具体实施例中，所述方法还包括：当所述物理量和所述控制量的当前值均更新一次后，一轮迭代结束；当迭代轮数达到设定的上限时，仿真结束，输出每一轮迭代得到的所述系统频率、所述联络线功率和所述厂站有功出力。
[0011]在本公开一个具体实施例中，所述映射函数包括：量测阶段映射函数、决策阶段映
射函数以及执行阶段映射函数。
[0012]在本公开一个具体实施例中，所述联络线功率、所述厂站有功出力和所述节点有功注入量的初值是通过在设定的运行工况下进行潮流计算获得。
[0013]在本公开一个具体实施例中，所述潮流计算还包括：
[0014]计算联络线
‑
节点注入功率灵敏度：
[0015][0016]其中，为节点阻抗矩阵第i行k列的值，上标n表示为节点阻抗，为节点i与节点j之间的联络线阻抗，上标l表示为联络线阻抗。
[0017]在本公开一个具体实施例中，所述根据所述物理量的当前值，通过所述映射函数更新所述控制量的当前值，包括：
[0018]1)根据量测阶段映射函数计算虚拟量测信号；
[0019]x
→
z＝E(x)
[0020]其中，E表示量测阶段映射函数，x表示待量测的物理量，包括：系统频率f、各联络线功率(i,j)∈N
T
、各厂站有功出力k∈N
g
；z表示x中的各个物理量经过量测阶段后到达调度中心时的虚拟量测信号；N
T
为电网联络线集合，N
b
为电网中母线的集合，N
g
为发电厂站所在节点集合；
[0021]2)根据决策阶段映射函数，计算控制指令：
[0022]z
→
y＝Φ(z)
[0023]其中，Φ表示决策阶段映射函数，y表示控制指令；
[0024]3)根据执行阶段映射函数，计算电网控制变量：
[0025]y
→
u＝Ω(y)
[0026]其中，Ω表示执行阶段映射函数，u为控制量，所述控制量u为各厂站的有功出力设定值k∈N
g
。
[0027]在本公开一个具体实施例中，所述根据所述当前控制量的值，仿真更新当前物理量的值，包括：
[0028]1)根据当前系统频率和各厂站的有功出力设定值，计算节点有功注入功率变化量：
[0029]其中，k节点的有功注入功率变化量ΔP
k
为：
[0030][0031]式中，为k节点的有功负荷变化量，为k节点的厂站有功出力变化量；
[0032]根据k节点的有功注入功率变化量与当前迭代第iter步的k节点有功注入功率P
k
(iter)，更新第iter+1步的k节点的有功注入功率：
[0033]P
k
(iter+1)＝P
k
(iter)+ΔP
k
,k∈N
b
[0034]其中，iter为当前迭代的轮次序号；
[0035]根据k节点的厂站有功出力变化量与当前迭代第iter步的k节点的厂站有功出力
更新第iter+1步的k节点的厂站有功出力：
[0036][0037]2)根据节点有功注入功率变化量，利用联络线
‑
节点注入功率灵敏度计算各联络线功率变化量；
[0038]其中，节点i与节点j之间的联络线功率变化量为：
[0039][0040]根据节点i与节点j之间的联络线功率变化量及当前迭代第iter步的联络线功率更新第iter+1步的联络线功率：
[0041][0042]3)根据节点有功注入功率变化量，计算电网总不平衡功率的变化量：
[0043][0044]根据电网总不平衡功率的变化量与当前迭代第iter步的电网总不平衡功率P
sur
(iter)，更新第iter+1步的电网总不平衡功率：
[0045]P
sur
(iter+1)＝P
sur
(iter)+ΔP
sur
[0046]4)计算系统频率变化量：
[0047][0048]式中，H为系统惯量，t
step
为仿真步长，P
sur
＝P
sur
(iter+1)；
[0049]根据频率变化量与当前迭代第iter步的系统频率，更新第iter+1步的系统频率：
[0050]f(iter+1)＝f(iter)+Δf。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网自动发电控制系统故障仿真方法，其特征在于，包括：设定自动电压控制系统各阶段的映射函数；将系统频率、联络线功率、厂站有功出力和节点有功注入量作为物理量，将厂站有功出力设定值作为控制量，根据所述物理量的当前值，通过所述映射函数更新所述控制量的当前值；根据所述控制量的当前值，更新所述物理量的当前值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述物理量和所述控制量的当前值均更新一次后，一轮迭代结束；当迭代轮数达到设定的上限时，仿真结束，输出每一轮迭代得到的所述系统频率、所述联络线功率和所述厂站有功出力。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射函数包括：量测阶段映射函数、决策阶段映射函数以及执行阶段映射函数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述联络线功率、所述厂站有功出力和所述节点有功注入量的初值是通过在设定的运行工况下进行潮流计算获得。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述潮流计算还包括：计算联络线
‑
节点注入功率灵敏度：其中，为节点阻抗矩阵第i行k列的值，上标n表示为节点阻抗，为节点i与节点j之间的联络线阻抗，上标l表示为联络线阻抗。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述物理量的当前值，通过所述映射函数更新所述控制量的当前值，包括：1)根据量测阶段映射函数计算虚拟量测信号；x
→
z＝E(x)其中，E表示量测阶段映射函数，x表示待量测的物理量，包括：系统频率f、各联络线功率各厂站有功出力z表示x中的各个物理量经过量测阶段后到达调度中心时的虚拟量测信号；N
T
为电网联络线集合，N
b
为电网中母线的集合，N
g
为发电厂站所在节点集合；2)根据决策阶段映射函数，计算控制指令：z
→
y＝Φ(z)其中，Φ表示决策阶段映射函数，y表示控制指令；3)根据执行阶段映射函数，计算电网控制变量：y
→
u＝Ω(y)其中，Ω表示执行阶段映射函数，u为控制量，所述控制量u为各厂站的有功出力设定值k∈N
g
。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前控制量的值，仿真更新当前物理量的值，包括：1)根据当前系统频率和各厂站的有功出力设定值，计算节点有功注入功率变化量：
其中，k节点的有功注入功率变化量ΔP
k
为：式中，为k节点的有功负荷变化量，为k节点的厂站有功出力变化量；根据k节点的有功...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿泉，郭庆来，罗卫华，孙宏斌，兰强，张宇谦，郑澍，贾书宇，杨鹏，许珞，何笠，
申请(专利权)人：国家电网公司西南分部，
类型：发明
国别省市：