專利名稱：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大電網(wǎng)多區(qū)域動態(tài)運行方式的通用型自動識別方法， 明屬電力系統(tǒng)調(diào)度自動化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于電力系統(tǒng)運行曰趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)緊急控制成為維護系統(tǒng)穩(wěn)定運 行的必要手段之一。電力系統(tǒng)緊急控制是指事故后釆取切機、切負(fù)荷等措 施使系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性從功能上包括電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn) 定性和熱穩(wěn)定性，而暫態(tài)穩(wěn)定性又包括暫態(tài)功角穩(wěn)定性、暫態(tài)電壓穩(wěn)定性 和暫態(tài)頻率穩(wěn)定性。預(yù)想故障下出現(xiàn)其中一種或幾種穩(wěn)定性問題，電網(wǎng)即 存在很大隱患甚至不能正常運行，因此需要實施緊急控制措施。
目前已發(fā)表文獻或已有應(yīng)用均只將暫態(tài)穩(wěn)定性緊急控制和熱穩(wěn)定緊急 控制割裂開來，往往只考慮其中一種功能或未能將兩者協(xié)調(diào)考慮，其缺點 是考慮其中某一種穩(wěn)定性要求的控制方案也許不能解決電力系統(tǒng)的其他穩(wěn) 定性問題，甚至?xí)ζ渌€(wěn)定性要求帶來負(fù)面影響。這樣的控制決策在針 對性解決系統(tǒng)特定一種穩(wěn)定性要求的同時，對系統(tǒng)其他穩(wěn)定性問題的認(rèn)識 要么處于未知狀態(tài)，要么無能為力。因此只考慮電力暫態(tài)穩(wěn)定性或熱穩(wěn)定 的緊急控制的實際應(yīng)用是不夠可靠和強大的。因此，本發(fā)明提出了電力系 統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制的步驟和方法，這是在理論研究和實踐 運行經(jīng)驗積累基礎(chǔ)上作出的新的嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了將電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制和熱穩(wěn)定緊急控制在協(xié)調(diào)
框架下進行的步驟和方法，其目的在于根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、 預(yù)想故障場景，對能夠改善系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性可選控制對象(如 發(fā)電機、負(fù)荷等)進行識別，獲取正確而完整的緊急控制方案，保證電力 系統(tǒng)發(fā)生故障時，保持暫態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在計算協(xié)調(diào)緊急控制策略 時，提出了合理設(shè)計暫態(tài)穩(wěn)定性緊急控制和熱穩(wěn)定緊急控制的協(xié)調(diào)步驟和 方法，以提高求解協(xié)調(diào)緊急控制策略的效率和有效性，滿足在線應(yīng)用的要 求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和 熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法，其步驟如下
(1) 根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景，進行電網(wǎng)熱穩(wěn) 定評估及熱穩(wěn)定緊急控制策略計算，包括計算熱穩(wěn)定緊急控制可選措施 的綜合靈敏度指標(biāo)，基于該指標(biāo)計算熱穩(wěn)定緊急控制策略，轉(zhuǎn)至步驟(2);
(2) 根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景，進行電網(wǎng)暫態(tài) 穩(wěn)定評估及暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索計算，包括
暫態(tài)穩(wěn)定評估校核熱穩(wěn)定緊急控制措施實施后電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性； 若此時電網(wǎng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，則把所述熱穩(wěn)定緊急控制策略作為暫態(tài)穩(wěn) 定與熱穩(wěn)定的協(xié)調(diào)緊急控制策略，計算終止；若此時電網(wǎng)暫態(tài)不穩(wěn)定，則
要在此控制措施實施的基礎(chǔ)上進行暫態(tài)穩(wěn)定控制策略搜索計算；
計算暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制可選措施的暫穩(wěn)性能指標(biāo)，基于該指標(biāo)計算暫
態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略；(3)校核協(xié)調(diào)了暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制措施后電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性，若電網(wǎng)的 熱穩(wěn)定性達到了實際需要的標(biāo)準(zhǔn)，則整個協(xié)調(diào)緊急控制策略計算流程終止； 若電網(wǎng)仍有熱穩(wěn)定問題，則轉(zhuǎn)至步驟U)。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明首次提出將電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定緊急控
制和熱穩(wěn)定緊急控制在協(xié)調(diào)的框架下進行的步驟和方法，突破了已有的解 決該類問題的思路。其特點是，充分考慮電網(wǎng)同一運行狀態(tài)和預(yù)想故障下， 發(fā)生的暫態(tài)穩(wěn)定問題和熱穩(wěn)定問題的內(nèi)因的相似性和特殊性，將暫態(tài)穩(wěn)定 緊急控制和熱穩(wěn)定緊急控制過程迭代求解，解決熱穩(wěn)定問題或暫態(tài)問題的 功能模塊保持獨立。通過迭代，有望在解決某一穩(wěn)定性問題的同時提高系 統(tǒng)其他穩(wěn)定性問題的裕度。提高后續(xù)求解過程的效率，最終保證求解整個 協(xié)調(diào)緊急控制策略的高效率和有效性。當(dāng)系統(tǒng)只存在其中某個穩(wěn)定性子問 題，該方法得到的控制方案能保證不會對其他穩(wěn)定性問題有負(fù)面影響，當(dāng) 系統(tǒng)存在多個穩(wěn)定性問題時，給出同時滿足各個穩(wěn)定性要求的完整控制方 案，因此其控制方案更具可靠性和應(yīng)用價值，其決策結(jié)果可為調(diào)度人員提 供輔助決策支持或為自動化操作直接實施


圖l電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制流程圖。
圖2電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定之功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控
制框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖并結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。但是本發(fā)明 不限于所給出的例子。本發(fā)明電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法，其步驟如下
(1) 根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景，進行電網(wǎng)熱穩(wěn)
定評估及熱穩(wěn)定緊急控制策略計算，包括計算熱穩(wěn)定緊急控制可選措施 的綜合靈敏度指標(biāo)，基于該指標(biāo)計算熱穩(wěn)定緊急控制策略，轉(zhuǎn)至步驟(2);
(2) 根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景，進行電網(wǎng)暫態(tài) 穩(wěn)定評估及暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索計算，包括
暫態(tài)穩(wěn)定評估校核熱穩(wěn)定緊急控制措施實施后電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性； 若此時電網(wǎng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，則把所述熱穩(wěn)定緊急控制策略作為暫態(tài)穩(wěn) 定與熱穩(wěn)定的協(xié)調(diào)緊急控制策略，計算終止；若此時電網(wǎng)暫態(tài)不穩(wěn)定，則
要在此控制措施實施的基礎(chǔ)上進行暫態(tài)穩(wěn)定控制策略搜索計算；
計算暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制可選措施的暫穩(wěn)性能指標(biāo)，基于該指標(biāo)計算暫
態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略；
(3) 校核協(xié)調(diào)了暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制措施后電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性，若電網(wǎng)的
熱穩(wěn)定性達到了實際需要的標(biāo)準(zhǔn)，則整個協(xié)調(diào)緊急控制策略計算流程終止； 若電網(wǎng)仍有熱穩(wěn)定問題，則轉(zhuǎn)至步驟(i)。
通過迭代即可計算出暫態(tài)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制策略。
為了完成上述步驟(2)中暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索計算，定義了暫
態(tài)穩(wěn)定控制的目標(biāo)是解決暫態(tài)功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定問題，三者
之間仍然完成協(xié)調(diào)緊急控制。按以下步驟進行首先，搜索暫態(tài)功角穩(wěn)定 緊急控制策略，其控制策略作為暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略；然后，搜索暫態(tài)
電壓穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略是在以暫態(tài)功角穩(wěn)定控制措施為初值
基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)控制措施；最后，搜索暫態(tài)頻率穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略是在以上兩步得到的暫態(tài)穩(wěn)定控制措施為初值基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)控制措施。 在本發(fā)明中，步驟(1 )所述的電力系統(tǒng)熱穩(wěn)定緊急控制釆用的技術(shù)為 基于控制措施的綜合靈敏度指標(biāo)的搜索技術(shù)。綜合靈敏度指標(biāo)的計算方法
如下
設(shè)預(yù)想故障下有L個設(shè)備過載，于是措施i的綜合靈敏度指標(biāo)按式下 式計算出
<formula>formula see original document page 8</formula>(1)
其中，Pt,為按EEAC量化理論計算的暫穩(wěn)性能指標(biāo)(對于初次迭代過 程，Pt，的值設(shè)置為1);
s,」為故障下措施i對于過載設(shè)備j的控制靈敏度； q為措施i的控制代價；
W,為過載設(shè)備的過載程度。通過下式計算得到<formula>formula see original document page 8</formula>(2)
其中，P^。w為過載設(shè)備的實際有功功率；
Pj，me為過載設(shè)備的額定有功功率。 計算熱穩(wěn)定緊急控制策略過程，按照綜合靈敏度指標(biāo)由大到小順序?qū)?可選控制措施排序，按照此序列增加控制措施試探，并計算電網(wǎng)潮流，當(dāng) 控制措施施加后電網(wǎng)不再有熱穩(wěn)定問題時所選控制措施的集合即為熱穩(wěn)定 緊急控制策略。
在本發(fā)明中，步驟(2)所述的暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索基于EEAC
量化理論(見量化理論非自治非線性多剛體系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析/薛禹勝著.南京江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1999.12 )。利用EEAC量化理論計算得到電力 系統(tǒng)控制措施的分群信息和參與因子?；诜秩盒畔⒑蛥⑴c因子計算得到 暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索過程中措施的暫穩(wěn)性能指標(biāo)。
計算暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略過程，按照暫穩(wěn)性能指標(biāo)順序?qū)⒖蛇x控制 措施排序，按照此序列增加控制措施試探，并對電網(wǎng)進行暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 分析，直仿真結(jié)果表明系統(tǒng)穩(wěn)定，所選控制措施的集合即為暫態(tài)穩(wěn)定緊急 控制策略。
從附圖1中，①為根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景形 成暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制策略計算所需的各項文件，并將文件讀 入內(nèi)存。讀取整個協(xié)調(diào)緊急控制輸入文件，這些文件包括潮流文件、穩(wěn)定 文件、故障表文件、措施表文件、約東文件。其中，故障表文件中包含了 熱穩(wěn)定控制相關(guān)的監(jiān)視設(shè)備的定義卡片，熱穩(wěn)定控制和暫態(tài)穩(wěn)定控制可控 措施的索引卡片，措施表文件包含了協(xié)調(diào)緊急控制所有可控措施的定義卡 片。約東文件即程序算法實現(xiàn)相關(guān)的配置文件。②為將協(xié)調(diào)緊急控制的流 程迭代次數(shù)初始化。③為整個協(xié)調(diào)過程首先對電網(wǎng)進行熱穩(wěn)定性評估與控 制之評估過程，或迭代過程中經(jīng)過了暫態(tài)穩(wěn)定策略搜索過程后對電網(wǎng)再次 進行熱穩(wěn)定性評估。④為對電網(wǎng)熱穩(wěn)定性評估結(jié)果判斷，如果電網(wǎng)此時是 熱穩(wěn)定的，進入步驟 ，否則進入步驟 。
為對于電網(wǎng)評估熱穩(wěn)定性前 提下進一步判斷是否是初次迭代過程，如果是，轉(zhuǎn)入電網(wǎng)進行暫態(tài)穩(wěn)定性 的評估與控制，即步驟⑦，否則表明暫態(tài)穩(wěn)定控制后電網(wǎng)且是熱穩(wěn)定的， 這時將上次迭代過程中暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略作為協(xié)調(diào)緊急控制策略，計 算終止，進入步驟O。
為計算熱穩(wěn)定緊急控制策略，首先計算措施的綜合靈敏度指標(biāo)，如果是初次迭代過程，控制策略從零開始搜索，否則在暫 態(tài)穩(wěn)定緊急控制措施實施的基礎(chǔ)上進行熱穩(wěn)定控制策略搜索計算。步驟⑦
為熱穩(wěn)定緊急控制后，對電網(wǎng)進行暫態(tài)穩(wěn)定性評估，評估方法利用EEAC量
化理論。步驟⑧為對電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性評估結(jié)果判斷，如果電網(wǎng)此時是暫態(tài) 穩(wěn)定的，表明熱穩(wěn)定控制后電網(wǎng)且是暫態(tài)穩(wěn)定的，這時將步驟⑥熱穩(wěn)定緊 急控制策略作為協(xié)調(diào)緊急控制策略，計算終止，進入步驟o,否則進入步 驟⑨。步驟⑨為計算暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略過程，首先計算措施的暫穩(wěn)性 能指標(biāo)，在熱穩(wěn)定緊急控制措施實施的基礎(chǔ)上進行暫態(tài)穩(wěn)定控制策略搜索 計算。迭代次數(shù)加l，并返回步驟③，進入下一輪迭代過程。
從附圖2中，首先，計算暫態(tài)功角穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略作 為暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略；然后，計算暫態(tài)電壓穩(wěn)定緊急控制策略，其控 制策略是在以暫態(tài)功角穩(wěn)定控制措施為初值基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)控制措施。其含 義是，若暫態(tài)電壓穩(wěn)定緊急控制后控制策略未使暫態(tài)功角從穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)
定，接納協(xié)調(diào)控制措施更新暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略，否則舍棄該控制措施；
最后，計算暫態(tài)頻率穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略是在以上兩步得到的 暫態(tài)穩(wěn)定控制措施為初值基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)控制措施。其含義是，若暫態(tài)頻率 穩(wěn)定緊急控制后控制策略未使暫態(tài)功角或暫態(tài)電壓從穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定，將 此策略作為暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略，否則舍棄該策略。
以上對本發(fā)明提出的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法的 步驟和方法進行了詳細說明，而本發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于這些說明。凡采 用本協(xié)調(diào)方法中其中某個步驟的協(xié)調(diào)方法或協(xié)調(diào)過程中參數(shù)使用方法的技 術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法，步驟如下(1)根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景，進行電網(wǎng)熱穩(wěn)定評估及熱穩(wěn)定緊急控制策略計算，包括計算熱穩(wěn)定緊急控制可選措施的綜合靈敏度指標(biāo)，基于該指標(biāo)計算熱穩(wěn)定緊急控制策略，轉(zhuǎn)至步驟(2)；(2)根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)、模型和參數(shù)、預(yù)想故障場景，進行電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定評估及暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索計算，包括暫態(tài)穩(wěn)定評估校核熱穩(wěn)定緊急控制措施實施后電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；若此時電網(wǎng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，則把所述熱穩(wěn)定緊急控制策略作為暫態(tài)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的協(xié)調(diào)緊急控制策略，計算終止；若此時電網(wǎng)暫態(tài)不穩(wěn)定，則要在此控制措施實施的基礎(chǔ)上進行暫態(tài)穩(wěn)定控制策略搜索計算；計算暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制可選措施的暫穩(wěn)性能指標(biāo)，基于該指標(biāo)計算暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略；(3)校核協(xié)調(diào)了暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制措施后電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性，若電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性達到了實際需要的標(biāo)準(zhǔn)，則整個協(xié)調(diào)緊急控制策略計算流程終止；若電網(wǎng)仍有熱穩(wěn)定問題，則轉(zhuǎn)至步驟(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方 法，其特征是步驟(2)中暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略搜索計算的步驟如下搜索暫態(tài)功角穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略作為暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制策略；然后，搜索暫態(tài)電壓穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略是在以暫態(tài)功角穩(wěn)定控制措施為初值基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)控制措施；最后，搜索暫態(tài)頻率穩(wěn)定緊急控制策略，其控制策略是在以上兩步得到的暫態(tài)穩(wěn)定控制措施為初值基礎(chǔ)上， 協(xié)調(diào)控制措施。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法，其特征是步驟(l)中的綜合靈敏度指標(biāo)的計算方法如下設(shè)預(yù)想故障下有L個設(shè)備過載，于是措施i的綜合靈敏度指標(biāo)按式下式計算出<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Pt,為按EEAC量化理論計算的暫穩(wěn)性能指標(biāo)(對于初次迭代過 程，P,.的值設(shè)置為1);s,」為故障下措施i對于過載設(shè)備j的控制靈敏度； c,為措施i的控制代價；Wj為過載設(shè)備的過載程度。通過下式計算得到<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Pj，n。w為過載設(shè)備的實際有功功率;Pj，rate為過載設(shè)備的額定有功功率,
全文摘要
電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定協(xié)調(diào)緊急控制方法，步驟如下(1)計算熱穩(wěn)定緊急控制可選措施的綜合靈敏度指標(biāo)，并基于該指標(biāo)計算熱穩(wěn)定緊急控制策略；(2)校核熱穩(wěn)定緊急控制措施實施后電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，若暫態(tài)穩(wěn)定，則把所述熱穩(wěn)定緊急控制策略作為協(xié)調(diào)緊急控制策略，計算終止；若此暫態(tài)不穩(wěn)定，則進行暫態(tài)穩(wěn)定控制策略搜索；(3)校核協(xié)調(diào)了暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制措施后電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性，若電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性達標(biāo)，則終止；若電網(wǎng)有熱穩(wěn)定問題，則轉(zhuǎn)至步驟(1)。本發(fā)明解決某一穩(wěn)定性問題的同時提高系統(tǒng)其他穩(wěn)定性問題的裕度，提高后續(xù)求解過程的效率，最終保證求解整個協(xié)調(diào)緊急控制策略的高效率和有效性。
文檔編號H02H7/28GK101299534SQ200710135088
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者徐泰山, 羅建裕, 薛禹勝, 郭建偉, 馬蘇龍, 鮑顏紅 申請人:江蘇省電力公司;國網(wǎng)南京自動化研究院