專利名稱：電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
研究與實(shí)現(xiàn)基于在線計(jì)算的安全穩(wěn)定分析與決策技術(shù)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重大需求， 是解決現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行控制難題、提升駕馭大電網(wǎng)能力的技術(shù)出路。二十多年的研究、開發(fā)和應(yīng)用歷程表明，我國在本領(lǐng)域一直保持了國際領(lǐng)先地位。目前已經(jīng)成熟的實(shí)現(xiàn)方法是，根據(jù)能量管理系統(tǒng)(EMS)中的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果，形成穩(wěn)態(tài)潮流數(shù)據(jù)，作為初始平衡點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的時(shí)域仿真，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的在線評(píng)估和控制決策搜索計(jì)算。但是，電力系統(tǒng)不會(huì)總是處于相對(duì)靜止的運(yùn)行狀態(tài)(即穩(wěn)態(tài))。當(dāng)遭受到的擾動(dòng)足夠大時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)處于從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過渡階段(即動(dòng)態(tài))。已有研究表明，在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中，一方面，常常無法形成收斂的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果；另一方面，即使能夠形成一個(gè)潮流斷面，用它作為初始平衡點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的時(shí)域仿真，也會(huì)得出錯(cuò)誤的分析結(jié)論。換句話說，直接將預(yù)想故障場(chǎng)景施加在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型上進(jìn)行時(shí)域仿真，只適用于對(duì)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際系統(tǒng)的分析。因此，為了解決受擾電力系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過程中的安全穩(wěn)定在線分析與決策計(jì)算問題，急需提出新的計(jì)算方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，使其與系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的計(jì)算方法納入統(tǒng)一框架中，并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，選擇適用的計(jì)算方法，從而為電網(wǎng)運(yùn)行控制提供正確、完整的技術(shù)工具。本發(fā)明的核心思想是當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)過程中，必須先按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的仿真，再在仿真的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算。具體地說，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)過程 過程1完成計(jì)算進(jìn)程的控制功能，包括以下步驟
1)采用廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)匯集的實(shí)時(shí)量測(cè)，檢測(cè)擾動(dòng)場(chǎng)景，并判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。2)根據(jù)實(shí)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)計(jì)算進(jìn)程實(shí)施控制如果系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)且有新的擾動(dòng)場(chǎng)景出現(xiàn)，則按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景發(fā)生的相對(duì)時(shí)序，將所有檢測(cè)到的擾動(dòng)場(chǎng)景組成實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列，立即中止計(jì)算過程2中尚未完成的所有計(jì)算，重新啟動(dòng)計(jì)算過程2，并置標(biāo)志 FLAG=I ；如果系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)但無新的擾動(dòng)場(chǎng)景出現(xiàn)，則置標(biāo)志FLAG=2 ；如果系統(tǒng)運(yùn)行處于穩(wěn)態(tài)，則清空擾動(dòng)場(chǎng)景序列，并置標(biāo)志FLAG=3。3)將檢測(cè)到的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列和標(biāo)志FLAG的數(shù)值傳遞給過程2，轉(zhuǎn)過程1的步驟(1)。過程2完成計(jì)算功能，包括以下步驟1)接收過程1傳來的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列和標(biāo)志FLAG的數(shù)值。2)根據(jù)標(biāo)志FLAG的數(shù)值轉(zhuǎn)向相應(yīng)的計(jì)算流程如果FLAG=I,則轉(zhuǎn)過程2的步驟 (3)；如果FLAG=2，則轉(zhuǎn)過程2的步驟(6)；如果FLAG=3，則轉(zhuǎn)過程2的步驟(5)。3)新生動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算根據(jù)擾動(dòng)前的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，啟動(dòng)時(shí)域仿真，在仿真過程中按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列，逐個(gè)施加所有檢測(cè)到的擾動(dòng)場(chǎng)景。4)進(jìn)一步在步驟3)的仿真過程中施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)。5)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程的計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，啟動(dòng)針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)。6)后續(xù)動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算根據(jù)擾動(dòng)前的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，進(jìn)行針對(duì)實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列的時(shí)域仿真，仿真到系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)，再施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)。效果和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下
1)本發(fā)明按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的仿真復(fù)現(xiàn)，再在仿真的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中實(shí)現(xiàn)針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，解決了無法根據(jù)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算的難題，為受擾系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過程中的分析與決策提供了關(guān)鍵技術(shù)，有益于推動(dòng)智能電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)的科技進(jìn)步和實(shí)用化。2)本發(fā)明將所提出的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法與系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的計(jì)算方法納入統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)框架中，并根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，選擇適用的計(jì)算方法，從而可以方便地實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)融合，為電網(wǎng)運(yùn)行控制提供正確、完整的技術(shù)工具。3)本發(fā)明采用同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)過程，通過實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)檢測(cè)的計(jì)算進(jìn)程控制和具體計(jì)算功能的并行化，解決了并發(fā)或相繼的多個(gè)擾動(dòng)場(chǎng)景下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算問題，可為具有出力快速變化特征的新能源接入條件下的電網(wǎng)運(yùn)行控制提供決策支持。4)本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的核心技術(shù)，但同樣適用于其他非自治非線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的在線分析與決策計(jì)算。
圖1和圖2為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1和圖2，對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1主要描述了本發(fā)明方法中過程1的行為，包括下述步驟
圖1中步驟1描述的是，采用廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)匯集的實(shí)時(shí)量測(cè)，檢測(cè)擾動(dòng)場(chǎng)景，并判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。圖1中步驟2描述的是，根據(jù)實(shí)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)計(jì)算進(jìn)程實(shí)施控制如果系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)且有新的擾動(dòng)場(chǎng)景出現(xiàn)，則按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景發(fā)生的相對(duì)時(shí)序，將所有檢測(cè)到的擾動(dòng)場(chǎng)景組成實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列，立即中止計(jì)算過程2中尚未完成的所有計(jì)算，重新啟動(dòng)計(jì)算過程2，并置標(biāo)志FLAG=I ；如果系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)但無新的擾動(dòng)場(chǎng)景出現(xiàn)，則置標(biāo)志 FLAG=2 ；如果系統(tǒng)運(yùn)行處于穩(wěn)態(tài)，則清空擾動(dòng)場(chǎng)景序列，并置標(biāo)志FLAG=3。圖1中步驟3描述的是，將檢測(cè)到的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列和標(biāo)志FLAG的數(shù)值傳遞給過程2，轉(zhuǎn)過程1的步驟(1)。圖2主要描述了本發(fā)明方法中過程2的行為，包括下述步驟
圖2中步驟1描述的是，接收過程1傳來的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列和標(biāo)志FLAG的數(shù)值。圖2中步驟2描述的是，根據(jù)標(biāo)志FLAG的數(shù)值轉(zhuǎn)向相應(yīng)的計(jì)算流程如果FLAG=I， 則轉(zhuǎn)過程2的步驟(3)；如果FLAG=2，則轉(zhuǎn)過程2的步驟(6)；如果FLAG=3，則轉(zhuǎn)過程2的步驟(5)。圖2中步驟3描述的是，新生動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算根據(jù)擾動(dòng)前的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，啟動(dòng)時(shí)域仿真，在仿真過程中按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列，逐個(gè)施加所有檢測(cè)到的擾動(dòng)場(chǎng)景。圖2中步驟4描述的是，進(jìn)一步在步驟3)的仿真過程中施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)。圖2中步驟5描述的是，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程的計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，啟動(dòng)針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟 (1)。圖2中步驟6描述的是，后續(xù)動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算根據(jù)擾動(dòng)前的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，進(jìn)行針對(duì)實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列的時(shí)域仿真，仿真到系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)，再施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟 (1)?？傊?，本發(fā)明提出了電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，并將其與系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的計(jì)算方法納入統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)框架中；采用同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)檢測(cè)的計(jì)算進(jìn)程控制和具體計(jì)算功能的并行化；根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，選擇適用的計(jì)算方法；在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中，按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的仿真復(fù)現(xiàn)，再在仿真的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中實(shí)現(xiàn)針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，從而解決了無法根據(jù)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算的難題，解決了并發(fā)或相繼的多個(gè)擾動(dòng)場(chǎng)景下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算問題，為電網(wǎng)運(yùn)行控制提供了正確、完整的技術(shù)工具。
權(quán)利要求
1.電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，包括同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)過程過程1完成計(jì)算進(jìn)程的控制功能，包括以下步驟1)采用廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)匯集的實(shí)時(shí)量測(cè)，檢測(cè)擾動(dòng)場(chǎng)景，并判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；2)根據(jù)實(shí)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)計(jì)算進(jìn)程實(shí)施控制如果系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)且有新的擾動(dòng)場(chǎng)景出現(xiàn)，則按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景發(fā)生的相對(duì)時(shí)序，將所有檢測(cè)到的擾動(dòng)場(chǎng)景組成實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列，立即中止計(jì)算過程2中尚未完成的所有計(jì)算，重新啟動(dòng)計(jì)算過程2，并置標(biāo)志FLAG=I ； 如果系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)但無新的擾動(dòng)場(chǎng)景出現(xiàn)，則置標(biāo)志FLAG=2 ；如果系統(tǒng)運(yùn)行處于穩(wěn)態(tài)，則清空擾動(dòng)場(chǎng)景序列，并置標(biāo)志FLAG=3 ；3)將檢測(cè)到的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列和標(biāo)志FLAG的數(shù)值傳遞給過程2，轉(zhuǎn)過程1的步驟(1);過程2完成計(jì)算功能，包括以下步驟1)接收過程1傳來的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列和標(biāo)志FLAG的數(shù)值；2)根據(jù)標(biāo)志FLAG的數(shù)值轉(zhuǎn)向相應(yīng)的計(jì)算流程如果FLAG=I,則轉(zhuǎn)過程2的步驟(3)； 如果FLAG=2，則轉(zhuǎn)過程2的步驟(6)；如果FLAG=3，則轉(zhuǎn)過程2的步驟(5)；3)新生動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算根據(jù)擾動(dòng)前的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，啟動(dòng)時(shí)域仿真，在仿真過程中按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列，逐個(gè)施加所有檢測(cè)到的擾動(dòng)場(chǎng)景；4)進(jìn)一步在步驟3)的仿真過程中施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)；5)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程的計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，啟動(dòng)針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)；6)后續(xù)動(dòng)態(tài)過程的計(jì)算根據(jù)擾動(dòng)前的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流、模型和參數(shù)，進(jìn)行針對(duì)實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列的時(shí)域仿真，仿真到系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)，再施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算，計(jì)算完成后轉(zhuǎn)過程2的步驟(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，其特征在于，能量管理系統(tǒng)(EMS)中的狀態(tài)估計(jì)及潮流整合結(jié)果，只有當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)， 才能直接作為安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算中仿真預(yù)想故障場(chǎng)景的初始平衡點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，其特征在于，當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)過程中，必須先按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的仿真， 再在仿真的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，其特征在于，所述過程2的步驟3)、步驟4)和步驟6)中，針對(duì)不同預(yù)想故障場(chǎng)景的計(jì)算可以采用基于算例分解的分布式并行計(jì)算技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，其特征在于，采用同時(shí)進(jìn)行的過程1)和過程2)，解決并發(fā)或相繼的多個(gè)擾動(dòng)場(chǎng)景下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算問題。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，其特征在于，所述過程1的步驟1)中，檢測(cè)到的實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景既包括離散事件，也包括物理量的連續(xù)變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法，其特征在于，所述過程1的步驟2)中，系統(tǒng)運(yùn)行處于動(dòng)態(tài)的標(biāo)志是指定關(guān)鍵線路的功率波動(dòng)幅值超過預(yù)先設(shè)定的門檻值。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中的在線分析與決策計(jì)算方法。該方法包括同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)過程，過程1完成基于實(shí)時(shí)檢測(cè)的計(jì)算進(jìn)程控制功能，主要步驟是(1)實(shí)時(shí)檢測(cè)擾動(dòng)場(chǎng)景，識(shí)別系統(tǒng)動(dòng)態(tài)；(2)根據(jù)實(shí)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)對(duì)計(jì)算進(jìn)程實(shí)施控制。過程2完成計(jì)算功能，主要步驟是(1)當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)過程中，先按照實(shí)際擾動(dòng)場(chǎng)景序列進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的仿真，再在仿真的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中施加預(yù)想故障場(chǎng)景，進(jìn)行安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算；(2)當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，直接將當(dāng)前的穩(wěn)態(tài)潮流作為初始平衡點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)預(yù)想故障場(chǎng)景的安全穩(wěn)定分析與決策計(jì)算。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102522748SQ201110445599
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉韶峰, 徐泰山, 方勇杰, 李碧君, 王勝明, 薛峰, 薛禹勝, 許劍冰, 鮑顏紅 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院