本發(fā)明屬于新型電力系統(tǒng)緊急控制，特別涉及基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、當前可再生能源大規(guī)模接入和交直流電網大范圍互聯導致電力系統(tǒng)結構形態(tài)和穩(wěn)定形態(tài)發(fā)生顯著變化，電網的動態(tài)特性日趨復雜。緊急控制是防止系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞、避免大范圍停電事故發(fā)生的重要手段。傳統(tǒng)“離線決策、在線匹配”的緊急控制決策方式基于有限運行方式設計預案式控制策略，在運行方式及故障條件日益復雜多變的現代電力系統(tǒng)中失配風險顯著增加。在線穩(wěn)定控制基于系統(tǒng)的實時狀態(tài)或響應信息快速判別系統(tǒng)是否會發(fā)生失穩(wěn)，并根據系統(tǒng)實時運行狀態(tài)決策控制措施，理論上具有更強適應能力而可降低失配風險，逐漸成為穩(wěn)定控制的發(fā)展方向。

2、在線穩(wěn)控決策主要任務是根據電力系統(tǒng)實時運行信息進行穩(wěn)定性判斷，并在系統(tǒng)失穩(wěn)時從多種穩(wěn)定控制方案中進行優(yōu)選，形成既保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定且控制代價更小的控制方案。當前在線穩(wěn)控決策主要采用兩種方法：一是采用能量函數法或eeac理論計算切機總量，然后根據工程經驗依據電氣距離或功角大小確定切機位置；二是利用靈敏度描述不同切機位置穩(wěn)控效果差異，將緊急控制決策模型中的穩(wěn)定性約束線性化，通過求解最優(yōu)控制模型直接確定切機位置及切機量，而靈敏度可基于超實時仿真在線計算或利用離線訓練的神經網絡在線映射獲取。

3、第一種方法采用先總量后分解思路而無需仿真即可計算切機總量，滿足在線穩(wěn)定控制快速性要求，但計算剩余可減速面積時僅考慮等值系統(tǒng)機械功率變化而未計及切機后臨界機群等值電磁功率、系統(tǒng)慣性時間常數等參數變化影響，且據機組出力、電氣距離或功角領先程度確定切機位置缺乏理論支撐，通常難以獲得最優(yōu)切機方案。第二種方法基于靈敏度預測切機效果進而同時決策切機量及位置理論上更為完備，但基于超實時仿真計算靈敏度對仿真計算性能要求高且模型詳細程度與靈敏度精度間難以平衡，而基于數據驅動的靈敏度獲取方法存在泛化困難問題，可能會因運行方式或失穩(wěn)模式變化導致靈敏度計算誤差增加進而影響切機控制效果。因此，如何快速準確評估不同切機方案的穩(wěn)定控制效果，從多種切機方案中進行優(yōu)選是在線穩(wěn)定控制決策中急需解決的問題。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出了基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法和系統(tǒng)，可同時給出切機位置和切機量而在線生成最優(yōu)切機方案。

2、為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，包括以下步驟：

4、采集發(fā)電機慣量參數，記錄故障發(fā)生后發(fā)電機工作狀態(tài)數據和故障切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據；基于故障切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據矩陣，采用聚類算法對功角曲線聚類將機組分為超前機群和滯后機群；將所述超前機群和滯后機群均等值為單機無窮大系統(tǒng)，計算等值系統(tǒng)角速度-功角相軌跡凹凸性指標，根據凹凸性指標是否大于零判斷系統(tǒng)是否失穩(wěn)；

5、如果系統(tǒng)失穩(wěn)，則計算發(fā)電機故障期間的加速面積，然后利用故障切除后至判穩(wěn)時刻的等值系統(tǒng)功角曲線計算穩(wěn)定控制前已減速面積，并通過曲線擬合外推形成等值系統(tǒng)功角特性預測曲線而計算剩余可減速面積；根據加速面積不小于總減速面積之和原則計算理論切機量，最后以被切除機組實時出力之和大于理論切機量為原則形成潛在切機方案集；

6、計算選定切機方案不平衡能量變化，然后計算切機后剩余機組等值系統(tǒng)剩余可減速面積及其切機導致的剩余可減速面積變化量，進一步評估切機整體穩(wěn)控效果而判斷切機方案是否可以使系統(tǒng)穩(wěn)定，最后對比所有可以使系統(tǒng)穩(wěn)定的切機方案，選擇切機量最小的方案作為最優(yōu)求解切機方案。

7、基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策系統(tǒng)，包括判斷模塊、計算模塊和決策模塊；

8、所述判斷模塊用于采集發(fā)電機慣量參數，記錄故障發(fā)生后發(fā)電機工作狀態(tài)數據和故障切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據；基于故障切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據矩陣，采用聚類算法對功角曲線聚類將機組分為超前機群和滯后機群；將所述超前機群和滯后機群均等值為單機無窮大系統(tǒng)，計算等值系統(tǒng)角速度-功角相軌跡凹凸性指標，根據凹凸性指標是否大于零判斷系統(tǒng)是否失穩(wěn)；

9、所述計算模塊用于如果系統(tǒng)失穩(wěn)，則計算發(fā)電機故障期間的加速面積，然后利用故障切除后至判穩(wěn)時刻的等值系統(tǒng)功角曲線計算穩(wěn)定控制前已減速面積，并通過曲線擬合外推形成等值系統(tǒng)功角特性預測曲線而計算剩余可減速面積；根據加速面積不小于總減速面積之和原則計算理論切機量，最后以被切除機組實時出力之和大于理論切機量為原則形成潛在切機方案集；

10、所述決策模塊用于計算選定切機方案不平衡能量變化，然后計算切機后剩余機組等值系統(tǒng)剩余可減速面積及其切機導致的剩余可減速面積變化量，進一步評估切機整體穩(wěn)控效果而判斷切機方案是否可以使系統(tǒng)穩(wěn)定，最后對比所有可以使系統(tǒng)穩(wěn)定的切機方案，選擇切機量最小的方案作為最優(yōu)求解切機方案。

11、
技術實現要素：
中提供的效果僅僅是實施例的效果，而不是發(fā)明所有的全部效果，上述技術方案中的一個技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果：

12、本發(fā)明提出了基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法和系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：采集發(fā)電機慣量參數，記錄故障發(fā)生后發(fā)電機工作狀態(tài)數據和故障切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據；基于故障切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據矩陣，采用聚類算法對功角曲線聚類將機組分為超前機群和滯后機群；將所述超前機群和滯后機群均等值為單機無窮大系統(tǒng)，計算等值系統(tǒng)角速度-功角相軌跡凹凸性指標，根據凹凸性指標是否大于零判斷系統(tǒng)是否失穩(wěn)；如果系統(tǒng)失穩(wěn)，則計算發(fā)電機故障期間的加速面積，然后利用故障切除后至判穩(wěn)時刻的等值系統(tǒng)功角曲線計算穩(wěn)定控制前已減速面積，并通過曲線擬合外推形成等值系統(tǒng)功角特性預測曲線而計算剩余可減速面積；根據加速面積不小于總減速面積之和原則計算理論切機量，最后以被切除機組實時出力之和大于理論切機量為原則形成潛在切機方案集；計算選定切機方案不平衡能量變化，然后計算切機后剩余機組等值系統(tǒng)剩余可減速面積及其切機導致的剩余可減速面積變化量，進一步評估切機整體穩(wěn)控效果而判斷切機方案是否可以使系統(tǒng)穩(wěn)定，最后對比所有可以使系統(tǒng)穩(wěn)定的切機方案，選擇切機量最小的方案作為最優(yōu)求解切機方案?；诜€(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，還提出了基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策系統(tǒng)。本發(fā)明可基于電網實時狀態(tài)信息準確快速評估不同切機方案的穩(wěn)定控制效果，進一步通過綜合對比切機方案控制效果和控制代價優(yōu)選綜合最優(yōu)方案，并同時給出切機位置和切機量而在線生成最優(yōu)切機方案。

技術特征：

1.基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，所述采集發(fā)電機慣量參數具體為：采集在運發(fā)電機慣量參數數據，形成發(fā)電機慣量向量：

3.根據權利要求2所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，采用聚類算法對功角曲線聚類將機組分為超前機群和滯后機群；將所述超前機群和滯后機群均等值為單機無窮大系統(tǒng)，計算等值系統(tǒng)角速度-功角相軌跡凹凸性指標的具體過程包括：

4.根據權利要求3所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，所述根據凹凸性指標是否大于零判斷系統(tǒng)是否失穩(wěn)的過程包括：

5.根據權利要求4所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，所述如果系統(tǒng)失穩(wěn)，則計算發(fā)電機故障期間的加速面積，然后利用故障切除后至判穩(wěn)時刻的等值系統(tǒng)功角曲線計算穩(wěn)定控制前已減速面積，并通過曲線擬合外推形成等值系統(tǒng)功角特性預測曲線而計算剩余可減速面積的過程包括：

6.根據權利要求5所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，根據加速面積不小于總減速面積之和原則計算理論切機量，最后以被切除機組實時出力之和大于理論切機量為原則形成潛在切機方案集；

7.根據權利要求6所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，所述計算選定切機方案不平衡能量變化的具體過程包括：

8.根據權利要求7所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，然后計算切機后剩余機組等值系統(tǒng)剩余可減速面積及其切機導致的剩余可減速面積變化量的具體過程包括：

9.根據權利要求8所述的基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法，其特征在于，所述評估切機整體穩(wěn)控效果而判斷切機方案是否可以使系統(tǒng)穩(wěn)定，最后對比所有可以使系統(tǒng)穩(wěn)定的切機方案，選擇切機量最小的方案作為最優(yōu)求解切機方案的過程包括：

10.基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策系統(tǒng)，其特征在于，包括判斷模塊、計算模塊和決策模塊；

技術總結
本發(fā)明提出了基于穩(wěn)控效果評估的緊急切機在線決策方法和系統(tǒng)，該方法包括：采集發(fā)電機慣量參數，記錄故障發(fā)生后和切除后發(fā)電機工作狀態(tài)數據；進行機組分群、聚合和等值進而計算相軌跡凹凸性指標，根據凹凸性指標判別系統(tǒng)是否失穩(wěn)，并在失穩(wěn)時基于故障后至判穩(wěn)時刻間的量測數據利用曲線擬合方法形成等值系統(tǒng)功角曲線，計算累積不平衡能量與剩余可減速面積間差值而計算切機總量，對比超前機群出力與切機總量形成滿足切機總量要求的切機組合構建潛在切機方案集，對方案集中任意方案并行開展穩(wěn)控效果評估，選擇切機量最小方案為最優(yōu)切機方案?；谠摲椒ǎ€提出了緊急切機在線決策系統(tǒng)。本發(fā)明可實現同時給出切機位置和切機量而在線生成最優(yōu)切機方案。

技術研發(fā)人員：施嘯寒,李易瑾,張恒旭,秦晨,石訪,劉春陽,孫鑫霖
受保護的技術使用者：山東大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6