專利名稱：基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，適用于電力系統(tǒng)設(shè)備過載情況下的自適應(yīng)控制策略制定與實(shí)施。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)，電網(wǎng)輸送能力的提高，設(shè)備過載已逐漸成為制約電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要問題。在電網(wǎng)快速發(fā)展，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還比較復(fù)雜，運(yùn)行方式多變的階段， 設(shè)備(線路、變壓器)過載問題還難以通過離線分析制定合理的控制策略，解決調(diào)度運(yùn)行控制實(shí)施時間不夠、控制量不足、控制代價過大和負(fù)荷控制措施過于集中等問題，亟需研究基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載自適應(yīng)控制方法。專利“大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時緊急控制方法”(ZL 200710135096. 2)提出以安全穩(wěn)定控制裝置(簡稱為安控裝置)的實(shí)測信息為準(zhǔn)，通過調(diào)整EMS狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)，得到電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，基于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等可選控制措施的消除設(shè)備過載的靈敏度，計(jì)及控制措施代價和設(shè)備過載程度，計(jì)算出控制措施的綜合性能指標(biāo)，按照綜合性能指標(biāo)絕對值的順序，選取性能指標(biāo)為正的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和性能指標(biāo)為負(fù)的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)參與緊急控制，采用二分法計(jì)算出優(yōu)化的緊急控制方案。該方法計(jì)算控制策略快速，但是按綜合性能指標(biāo)依次選擇控制措施的搜索策略不能保證控制策略的優(yōu)化，也沒有涉及如何判斷設(shè)備的實(shí)際過載程度和可以持續(xù)運(yùn)行的時間，以及緊急控制與調(diào)度運(yùn)行控制的協(xié)調(diào)等。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明提出了根據(jù)設(shè)備的電流和溫度實(shí)測信息，實(shí)時估算設(shè)備長期允許電流和持續(xù)運(yùn)行時間的方法，并根據(jù)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行時間，而不是電流的大小來決定采取何種控制方式，分別建立了以控制代價最小為目標(biāo)的調(diào)度運(yùn)行控制和安控裝置緊急控制的決策優(yōu)化模型，考慮了控制措施的離散性和負(fù)荷控制的分散要求，采用根據(jù)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行逐次逼近的控制策略，引入混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法，解決了調(diào)度運(yùn)行控制實(shí)施時間不夠、控制量不足、控制代價過大和負(fù)荷控制措施過于集中等問題，并實(shí)現(xiàn)了消除設(shè)備過載的緊急控制手段與調(diào)度運(yùn)行控制手段的綜合應(yīng)用與協(xié)調(diào)配合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載自適應(yīng)緊急控制方法，可根據(jù)設(shè)備當(dāng)前及歷史的運(yùn)行狀態(tài)，自動判斷設(shè)備過載的狀態(tài)，綜合應(yīng)用消除設(shè)備過載的緊急控制手段與調(diào)度運(yùn)行控制手段，解決調(diào)度運(yùn)行控制實(shí)施時間不夠、控制量不足、控制代價過大和負(fù)荷控制措施過于集中等問題，確保設(shè)備過載控制的可靠與優(yōu)化。本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，包括下述步驟
1) 基于安全穩(wěn)定控制裝置(簡稱為安控裝置)實(shí)時采集的設(shè)備電流，以及設(shè)備溫度監(jiān)測裝置實(shí)時采集的溫度信息，實(shí)時估算出當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境下設(shè)備長期運(yùn)行的允許電流及可持續(xù)運(yùn)行時間；2)若所有設(shè)備的可持續(xù)運(yùn)行時間最小值大于設(shè)定的調(diào)度運(yùn)行控制時限，則不進(jìn)行控制策略計(jì)算，也不對電力系統(tǒng)實(shí)施控制；若該最小值小于等于調(diào)度運(yùn)行控制時限，但大于緊急控制時限，則進(jìn)入步驟3)，進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行控制優(yōu)化策略計(jì)算與實(shí)施；若該最小值小于等于緊急控制時限，則進(jìn)入步驟4)，進(jìn)行緊急控制優(yōu)化策略計(jì)算與實(shí)施；
3)首先，基于調(diào)度管轄外電網(wǎng)(簡稱為外網(wǎng))狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)或典型方式數(shù)據(jù)，根據(jù)外網(wǎng)與調(diào)度管轄內(nèi)電網(wǎng)(簡稱為內(nèi)網(wǎng))的聯(lián)絡(luò)線外網(wǎng)側(cè)母線之間的電氣距離大于設(shè)定值，對外網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)等值；再基于內(nèi)網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)和外網(wǎng)等值數(shù)據(jù)，以可持續(xù)運(yùn)行時間小于等于調(diào)度運(yùn)行控制時限的設(shè)備(簡稱為處于告警狀態(tài)的過載設(shè)備)的實(shí)時潮流數(shù)據(jù)和安控裝置實(shí)時采集的潮流數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)運(yùn)行斷面數(shù)據(jù)整合；然后，針對等值后的電網(wǎng)，以控制總代價和不同區(qū)域負(fù)荷控制量所占比例綜合指標(biāo)最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮調(diào)度運(yùn)行控制措施的離散性和代價，計(jì)及電力系統(tǒng)潮流約束，基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法，采用集中優(yōu)化決策和逐次逼近的控制策略，進(jìn)行針對設(shè)備過載告警狀態(tài)的實(shí)時調(diào)度運(yùn)行控制策略優(yōu)化計(jì)算，由調(diào)度運(yùn)行人員實(shí)施控制；待控制措施實(shí)施后，返回步驟1)；
4)首先，基于外網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)或典型方式數(shù)據(jù)，根據(jù)外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線外網(wǎng)側(cè)母線之間的電氣距離大于設(shè)定值，對外網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)等值；再基于內(nèi)網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)和外網(wǎng)等值數(shù)據(jù)，以可持續(xù)運(yùn)行時間小于等于緊急控制時限的設(shè)備(或稱為處于緊急狀態(tài)的過載設(shè)備)的實(shí)時潮流數(shù)據(jù)和安控裝置實(shí)時采集的潮流數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)運(yùn)行斷面數(shù)據(jù)整合；然后，針對等值后的電網(wǎng)，以控制總代價和不同區(qū)域負(fù)荷控制量所占比例綜合指標(biāo)最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮緊急控制措施的離散性和代價，計(jì)及電力系統(tǒng)潮流約束，基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法，采用集中優(yōu)化決策和逐次逼近的控制策略，進(jìn)行針對設(shè)備過載緊急狀態(tài)的緊急控制策略優(yōu)化計(jì)算，由安控裝置實(shí)施控制；待控制措施實(shí)施后，返回步驟1)。效果和優(yōu)點(diǎn)
由于設(shè)備的長期允許電流以及在某一設(shè)定電流條件下的持續(xù)運(yùn)行時間，均與設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境(例如環(huán)境溫度、日照和風(fēng)速等)相關(guān)，本發(fā)明根據(jù)設(shè)備的電流和溫度當(dāng)前實(shí)測信息和歷史信息，來實(shí)時估算設(shè)備長期允許電流和持續(xù)運(yùn)行時間，解決了該問題。目前的設(shè)備過載控制方式是根據(jù)設(shè)備電流大于不同的預(yù)設(shè)值來確定的，本發(fā)明根據(jù)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行時間，而不是電流的大小來決定采取何種控制方式，切合了選擇不同控制方式的實(shí)際要求。 本發(fā)明分別建立了以控制代價最小為目標(biāo)的調(diào)度運(yùn)行控制和安控裝置緊急控制的決策優(yōu)化模型，考慮了控制措施的離散性和負(fù)荷控制的分散要求，采用根據(jù)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行逐次逼近的控制策略，引入混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法，解決了調(diào)度運(yùn)行控制實(shí)施時間不夠、控制量不足、控制代價過大和負(fù)荷控制措施過于集中等問題，并實(shí)現(xiàn)了消除設(shè)備過載的緊急控制手段與調(diào)度運(yùn)行控制手段的綜合應(yīng)用與協(xié)調(diào)配合，確保設(shè)備過載控制的可靠與優(yōu)化。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1，對本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1中步驟1描述的是一個循環(huán)匯集實(shí)測信息的流程，包括匯集安控裝置實(shí)時采集的設(shè)備潮流信息(包括設(shè)備的電流)和可控措施信息，以及設(shè)備溫度檢測裝置實(shí)時采集的設(shè)備溫度信息，并保存設(shè)備的電流和溫度信息。圖1中步驟2描述的是如何根據(jù)實(shí)測信息估算設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境下長期運(yùn)行的允許電流和可持續(xù)運(yùn)行時間。具體的估算方法如下。對于可以實(shí)測到溫度的設(shè)備，只對其中實(shí)測溫度出現(xiàn)上升，且電流與預(yù)設(shè)的額定電流的比值大于設(shè)定門檻值的設(shè)備，進(jìn)行和的實(shí)時估算。將其它設(shè)備的
J額定電流，if設(shè)為長期。在匯集的設(shè)備電流和溫度的歷史信息(/(f)’ Jtf))中，從最近的量測時刻點(diǎn)開始向前取兩個時段的歷史數(shù)據(jù)，假設(shè)第一個時段按時間順序有m個時刻點(diǎn)的數(shù)第二個時段按時間順序有η個時刻點(diǎn)的數(shù) ,( ,,.)), j=l, 2, , η],則根據(jù)公式(1)估算設(shè)備的/…其中，a為為修正系數(shù)。
權(quán)利要求
1.基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟1)基于安全穩(wěn)定控制裝置(簡稱為安控裝置)實(shí)時采集的設(shè)備電流，以及設(shè)備溫度監(jiān)測裝置實(shí)時采集的溫度信息，實(shí)時估算出當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境下設(shè)備長期運(yùn)行的允許電流及可持續(xù)運(yùn)行時間；2)若所有設(shè)備的可持續(xù)運(yùn)行時間最小值大于設(shè)定的調(diào)度運(yùn)行控制時限，則不進(jìn)行控制策略計(jì)算，也不對電力系統(tǒng)實(shí)施控制；若該最小值小于等于調(diào)度運(yùn)行控制時限，但大于緊急控制時限，則進(jìn)入步驟3)，進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行控制優(yōu)化策略計(jì)算與實(shí)施；若該最小值小于等于緊急控制時限，則進(jìn)入步驟4)，進(jìn)行緊急控制優(yōu)化策略計(jì)算與實(shí)施；3)首先，基于調(diào)度管轄外電網(wǎng)(簡稱為外網(wǎng))狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)或典型方式數(shù)據(jù)，根據(jù)外網(wǎng)與調(diào)度管轄內(nèi)電網(wǎng)(簡稱為內(nèi)網(wǎng))的聯(lián)絡(luò)線外網(wǎng)側(cè)母線之間的電氣距離大于設(shè)定值，對外網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)等值；再基于內(nèi)網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)和外網(wǎng)等值數(shù)據(jù)，以可持續(xù)運(yùn)行時間小于等于調(diào)度運(yùn)行控制時限的設(shè)備(簡稱為處于告警狀態(tài)的過載設(shè)備)的實(shí)時潮流數(shù)據(jù)和安控裝置實(shí)時采集的潮流數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)運(yùn)行斷面數(shù)據(jù)整合；然后，針對等值后的電網(wǎng)，以控制總代價和不同區(qū)域負(fù)荷控制量所占比例綜合指標(biāo)最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮調(diào)度運(yùn)行控制措施的離散性和代價，計(jì)及電力系統(tǒng)潮流約束，基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法，采用集中優(yōu)化決策和逐次逼近的控制策略，進(jìn)行針對設(shè)備過載告警狀態(tài)的實(shí)時調(diào)度運(yùn)行控制策略優(yōu)化計(jì)算，由調(diào)度運(yùn)行人員實(shí)施控制；待控制措施實(shí)施后，返回步驟1)；4)首先，基于外網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)或典型方式數(shù)據(jù)，根據(jù)外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線外網(wǎng)側(cè)母線之間的電氣距離大于設(shè)定值，對外網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)等值；再基于內(nèi)網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)和外網(wǎng)等值數(shù)據(jù)，以可持續(xù)運(yùn)行時間小于等于緊急控制時限的設(shè)備(或稱為處于緊急狀態(tài)的過載設(shè)備)的實(shí)時潮流數(shù)據(jù)和安控裝置實(shí)時采集的潮流數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)運(yùn)行斷面數(shù)據(jù)整合； 然后，針對等值后的電網(wǎng)，以控制總代價和不同區(qū)域負(fù)荷控制量所占比例綜合指標(biāo)最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮緊急控制措施的離散性和代價，計(jì)及電力系統(tǒng)潮流約束，基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法，采用集中優(yōu)化決策和逐次逼近的控制策略，進(jìn)行針對設(shè)備過載緊急狀態(tài)的緊急控制策略優(yōu)化計(jì)算，由安控裝置實(shí)施控制；待控制措施實(shí)施后，返回步驟1)。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟1)如何根據(jù)實(shí)測信息估算設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境下長期運(yùn)行的允許電流和可持續(xù)運(yùn)行時間，分為兩種情況；對于可以實(shí)測到溫度的設(shè)備，只對其中實(shí)測溫度出現(xiàn)上升，且電流與預(yù)設(shè)的額定電流的比值大于設(shè)定門檻值的設(shè)備，進(jìn)行長期運(yùn)行允許電流和可持續(xù)運(yùn)行時間的實(shí)時估算，具體估算方法如下；將其它設(shè)備的&取為各自的額定電流,Δ f設(shè)為長期；在匯集的設(shè)備電流和溫度的歷史信息(/if), 7(f))中，從最近的量測時刻點(diǎn)開始向前取兩個時段的歷史數(shù)據(jù)，假設(shè)第一個時段按時間順序有m個時刻點(diǎn)的數(shù)據(jù)[(H)，J1j(^j)), 1=1,2, , m],第二個時段按時間順序有η個時刻點(diǎn)的數(shù)據(jù)[(IijXf2J, 1( 2/))，j=l，2，％，η],則根據(jù)公式⑴估算設(shè)備的J^;其中，a為
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟2)中根據(jù)實(shí)時估算出的設(shè)備Δ f的大小來確定是否需要對電力系統(tǒng)實(shí)施消除設(shè)備過載的控制，若需要控制，確定采取何種控；即若所有設(shè)備Λ 的最小值^ 大于則不進(jìn)行控制策略計(jì)算，也不對電力系統(tǒng)實(shí)施控制；若Δ 小于等于f ^且大于緊急控制時限夂，則進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行控制策略計(jì)算與實(shí)施-’若& Ii4小于等于f#，則進(jìn)行緊急控制策略計(jì)算與實(shí)施。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟3)中基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法進(jìn)行針對設(shè)備過載告警狀態(tài)的實(shí)時調(diào)度運(yùn)行控制策略計(jì)算，其目標(biāo)函數(shù)為式；其中，第1項(xiàng)為發(fā)電機(jī)有功出力調(diào)整的代價，、戶 分別為本輪控制策略優(yōu)化計(jì)算中發(fā)電機(jī)i出力調(diào)整前、后的有功功率上i為發(fā)電機(jī) i的單位有功功率調(diào)整代價，G為可調(diào)發(fā)電機(jī)數(shù)；第2項(xiàng)為負(fù)荷控制的代價，若負(fù)荷j被切除，則為1，否則，取為0，<Ty為切除負(fù)荷j的控制代價，L為可控負(fù)荷數(shù)；第3項(xiàng)反映了負(fù)荷分散控制要求，N為考核停電影響指標(biāo)的區(qū)域數(shù)，Pji為本次過載事件發(fā)生后，采取控制措施之前最近時刻點(diǎn)負(fù)荷的有功功率，Zi為第k個考核區(qū)域，χ為設(shè)定系數(shù)(大于l)，fs為將停電影響換算成控制代價的因子；
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟3)中若調(diào)度運(yùn)行控制策略的計(jì)算時間已大于Irf^fim(i/j、于1)，則中止計(jì)算，由調(diào)度運(yùn)行人員根據(jù)控制規(guī)程、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對電力系統(tǒng)實(shí)施控制。
6.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟4)中基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃算法進(jìn)行針對設(shè)備過載緊急狀態(tài)的緊急控制策略計(jì)算，其目標(biāo)函數(shù)為式(6)；其中，第1項(xiàng)為發(fā)電機(jī)的緊急控制代價，包括功率調(diào)整代價和停機(jī)代價兩部分；若發(fā)電機(jī)i被切除，則為1，否則，取為0，￡ &.為發(fā)電機(jī)i的停機(jī)代價，為安控裝置控制的發(fā)電機(jī)數(shù)；第2項(xiàng)為負(fù)荷控制的代價，￡f為安控裝置控制的負(fù)荷數(shù)；第3項(xiàng)反映了負(fù)荷分散控制要求，y為設(shè)定系數(shù)(大于1，小于等于χ)；
7.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟4)中若緊急控制策略的計(jì)算時間已大于1> _(1/]、于1)，則中止計(jì)算， 由安控裝置根據(jù)離線策略對電力系統(tǒng)實(shí)施控制。
8.根據(jù)權(quán)利1要求所述的基于集中實(shí)時決策的設(shè)備過載逐次逼近自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟3)和4)通過待選控制措施空間的設(shè)置，在優(yōu)化控制策略搜索中考慮了直流調(diào)整、無功控制、設(shè)備投/退等其它幾乎可以忽略其控制代價的措施。
全文摘要
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，適用于電力系統(tǒng)設(shè)備過載情況下的自適應(yīng)控制策略制定與實(shí)施。本發(fā)明提出了根據(jù)設(shè)備的電流和溫度實(shí)測信息，實(shí)時估算設(shè)備長期運(yùn)行的允許電流和持續(xù)運(yùn)行時間的方法，并根據(jù)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行時間，而不是電流的大小來決定采取何種控制方式?；诨旌险麛?shù)非線性規(guī)劃算法，以控制總代價和不同區(qū)域負(fù)荷控制量所占比例綜合指標(biāo)最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮控制措施的離散性和代價，計(jì)及電力系統(tǒng)潮流約束，采用集中優(yōu)化決策和逐次逼近的控制策略，實(shí)現(xiàn)針對電力系統(tǒng)設(shè)備過載的實(shí)時調(diào)度運(yùn)行控制和緊急控制的協(xié)調(diào)，解決調(diào)度運(yùn)行控制實(shí)施時間不夠、控制量不足、控制代價過大和負(fù)荷控制措施過于集中等問題。
文檔編號H02H7/26GK102545172SQ201110445359
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者徐泰山, 李碧君, 毛俊, 汪馬翔, 王偉, 胥傳普, 謝傳治, 金敏杰, 鮑顏紅 申請人:上海市電力公司, 南京南瑞集團(tuán)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院