一種切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法技術

本發明專利技術公開了一種切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法，屬于電力系統及其自動化技術領域。本發明專利技術求取切機和直流緊急功率調制兩種類型緊急控制措施的各自參與因子，基于擴展等面積法則計算兩種類型緊急控制措施的折算因子，從而確定兩種類型緊急控制措施的協調控制指標，進一步在初始有效預估控制量的基礎上，采用迭代的方法確定最終相協調的緊急控制措施。本發明專利技術可用于離線安控策略計算或在線預決策緊急控制措施的計算，有益于協調利用交、直流不同措施的有效性，改善系統的暫態穩定性，提高電力系統運行的經濟性和安全性。

【技術實現步驟摘要】
一種切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法
本專利技術屬于電力系統及其自動化
，更準確地說本專利技術涉及一種切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法。
技術介紹
故障狀態下的緊急控制屬于電力系統安全穩定第二道防線。隨著直流輸電系統的快速發展，電網交直流互聯已成發展趨勢。直流輸電技術因其經濟、靈活、可控等優點在遠距離輸電和大型互聯電網中扮演著越來越重要的角色。預計到2020年，全國投運的直流輸電線路將超過20條。直流系統具有快速可控的特點，且控制代價小、安全可靠。通過直流系統的可控特點可以有效的改善系統的暫態穩定性，特別在系統受到擾動后的暫態過程中可以利用直流系統的緊急功率調制來提高系統的暫態穩定性，可避免切機或者減少切機量。目前調度運行部門采取的暫態穩定緊急控制措施中，仍然以切機措施為主。隨著直流的發展，有效衡量廣泛使用的各切機緊急控制措施和各直流緊急功率調制的有效性，制定切機與直流緊急功率調制相協調的緊急控制策略，對提高電力系統的暫態安全穩定性，提升控制的經濟性、有效性以及調度運行的精細化和自動化水平具有重要的意義。基于此，本申請提出切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法，該方法基于擴展等面積準則和系統仿真分析，可有效獲得兩種措施類型相協調的緊急控制策略。
技術實現思路
本專利技術的目的是：克服根據經驗制定緊急控制策略的缺點，充分利用切機和直流緊急功率調制的優點，有效評估兩種控制策略的效果，獲得切機與直流緊急功率調制相協調的緊急控制策略。首先求取切機和直流緊急功率調制兩種類型緊急控制措施的各自參與因子，然后基于擴展等面積法則計算兩種類型緊急控制措施的折算因子，從而確定兩種類型緊急控制措施的協調控制指標，然后進一步在初始有效預估控制量的基礎上，采用迭代的方法確定最終相協調的緊急控制措施。本專利技術可用于離線安控策略計算或在線預決策緊急控制措施的計算，有益于協調利用交、直流不同措施的有效性，改善系統的暫態穩定性，提高電力系統運行的經濟性和安全性。具體地說，本專利技術是采用以下的技術方案來實現的，包括下列步驟：1)根據電力系統模型和參數、運行工況和預想故障，進行暫態穩定時域仿真，得到導致系統失穩的故障及其失穩模式信息；2)分別確定切機和直流緊急功率調制兩種緊急控制措施的可控對象和可控量，以及各個可控對象控制措施的優先級排序；3)分別預估解決系統失穩所需的切機和直流功率調制的控制量；4)計算切機和直流緊急功率調制可控對象在可控量范圍內的控制性能指標；5)確定切機和直流功率調制相協調的緊急控制策略。上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟1)中的系統失穩模式信息基于時域仿真軌跡和擴展等面積準則進行分析計算獲得，包括失穩故障下系統的臨界群機組GA＝{Gi|i＝1～NA}及其標幺化的參與因子αg＝{αgi|i＝1～NA}，其中NA為臨界群機組數目，αgi由擴展等面積準則提供、其最大值為1。上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟2)具體包括以下步驟：2-1)將所有能接受安全穩定控制系統指令的臨界群機組確定為切機可控對象，設其總數為N、其集合設為GAZ，切機措施的可控量為其有功出力：ΔPA＝{ΔPgi＝Pgi|i＝1～N}；將切機可控對象GAZ的各機組按其標幺化的參與因子由大到小排序得到切機措施的優先級排序；2-2)確定直流緊急功率調制的可控對象為系統中所有含附加緊急功率調制功能且與能接受安全穩定控制系統指令的直流線路；采用攝動法改變臨界群機組中各發電機的功率，通過系統潮流的變化按公式(1)和(2)確定各直流線路標幺化的參與因子αd＝{αdj|j＝1～M}：其中，α′dj為各直流線路未經過標幺化的參與因子，M為所有含附加緊急功率調制功能且與能接受安全穩定控制系統指令直流線路的總數，ΔP′gi為臨界群機組中第i臺發電機的功率攝動量，ΔP′di,j為臨界群機組中第i臺發電機功率攝動后第j條直流線路的輸送功率改變量，設發電機的功率攝動為增加出力，若此時直流輸電功率增加，則上述輸送功率改變量為正值，否則為負值；αgi為失穩故障下臨界群機組中第i臺發電機標幺化的參與因子；對直流線路按標幺化的參與因子從大到小進行排序得到直流緊急功率調制的優先級排序；2-3)求取各直流線路的可控量，令P'd＝{Pdj|j＝1～M}為直流系統中直流線路的初始輸電功率向量，Pdmax＝{Pdmaxj|j＝1～M}為直流線路的短期過載能力向量，Pdmin＝{Pdminj|j＝1～M}為調度運行部門規定的各直流最小輸電功率；若直流線路參與因子為正，則該直流緊急功率調制措施為緊急提升線路輸電功率，可控量為ΔPdj＝Pdmaxj-Pdj；若直流線路參與因子為負，則該直流緊急功率調制措施為緊急回降線路輸電功率，可控量為ΔPdj＝Pdj-Pdminj。上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟3)具體包括以下步驟：3-1)根據擴展等面積準則，確定系統失穩時的單機無窮大等值系統及其動態鞍點δDSP，以及關于實施緊急控制措施后單機無窮大等值系統動態鞍點的方程，該方程如公式(3)所述：式中，a、b、c為二次曲線擬合系數，利用實施緊急控制措施前單機無窮大等值系統P-δ曲線上δDSP前的3個點δDSP)數據進行二次曲線擬合計算獲得；δcg為實施緊急控制措施時刻單機無窮大等值機等值角；ωDSP為系統失穩時的單機無窮大等值系統動態鞍點δDSP所對應的角速度；Me為等值機慣量；利用牛頓迭代法求解公式(3)的方程，得到實施緊急控制措施后臨界穩定的單機無窮大等值系統；3-2)根據公式(4)求取等值緊急控制量ΔP：3-3)獲得切機的預估控制量Pg：制定關于切機可控對象GAZ中機組有功出力與慣量的對應關系＜Pi,Mi＞，Pi、Mi分別表示切機可控對象GAZ中前i個發電機的有功出力之和與慣量之和；逐一將＜Pi,Mi＞中的Pi、Mi代入公式(5)，判斷公式(5)是否成立；若成立，則此時的Pi為使系統保持穩定的預估控制量Pg；否則，校驗下一個＜Pi,Mi＞是否滿足公式(5)；式中，MA為臨界群機組所有機組的慣量和，臨界群機組所有機組的集合即為GA；MT為系統中所有發電機的慣量和；GS表示余下群機組的集合；Pej為實施緊急控制措施前余下群第j個發電機的電磁功率；P′ej為實施緊急控制措施后余下群第j個發電機的電磁功率；3-4)根據公式(6)獲得直流緊急功率調制的預估控制量Pd：Pd＝ΔP(6)。上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟4)具體包括以下步驟：4-1)根據切機和直流緊急功率調制的預估控制量，以直流緊急功率調制為基準，以預估控制量的倒數作為控制效果的評判標準計算切機措施相對于直流功率調制措施控制效果的折算因子kg：4-2)計算計及切機和直流緊急功率調制措施類型差異的各個可控對象的控制性能指標PIi：PIi＝k×αi×ΔPi，i＝1,2,…,N+M(8)式中，k為關于措施類型的折算因子，當為直流功率調制措施時取值為1，當為切機措施時取值為kg；αi為第i個控制措施標幺化的參與因子，根據措施類型取αg或αd相應元素值；ΔPi為第i個控制措施的可控量；4-3)將所有可控對象按控制性能指標從大到小進行排序。上述技術方案的進一步特征在于：所述步驟5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法，其特征在于，包括如下步驟：1）根據電力系統模型和參數、運行工況和預想故障，進行暫態穩定時域仿真，得到導致系統失穩的故障及其失穩模式信息；2）分別確定切機和直流緊急功率調制兩種緊急控制措施的可控對象和可控量，以及各個可控對象控制措施的優先級排序；3）分別預估解決系統失穩所需的切機和直流功率調制的控制量；4）計算切機和直流緊急功率調制可控對象在可控量范圍內的控制性能指標；5）確定切機和直流功率調制相協調的緊急控制策略。

【技術特征摘要】
1.一種切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法，其特征在于，包括如下步驟：1)根據電力系統模型和參數、運行工況和預想故障，進行暫態穩定時域仿真，得到導致系統失穩的故障及其失穩模式信息；系統失穩模式信息基于時域仿真軌跡和擴展等面積準則進行分析計算獲得，包括失穩故障下系統的臨界群機組GA＝{Gi|i＝1～NA}及其標幺化的參與因子αg＝{αgi|i＝1～NA}，其中NA為臨界群機組數目，αgi由擴展等面積準則提供且其最大值為1；2)按以下步驟分別確定切機和直流緊急功率調制兩種緊急控制措施的可控對象和可控量，以及各個可控對象控制措施的優先級排序：2-1)將所有能接受安全穩定控制系統指令的臨界群機組確定為切機可控對象，設其總數為N、其集合設為GAZ，切機措施的可控量為其有功出力：ΔPA＝{ΔPgi＝Pgi|i＝1～N}；將切機可控對象GAZ的各機組按其標幺化的參與因子由大到小排序得到切機措施的優先級排序；2-2)確定直流緊急功率調制的可控對象為系統中所有含附加緊急功率調制功能且與能接受安全穩定控制系統指令的直流線路；采用攝動法改變臨界群機組中各發電機的功率，通過系統潮流的變化按公式(1)和(2)確定各直流線路標幺化的參與因子αd＝{αdj|j＝1～M}：其中，α′dj為各直流線路未經過標幺化的參與因子，M為所有含附加緊急功率調制功能且與能接受安全穩定控制系統指令直流線路的總數，ΔP′gi為臨界群機組中第i臺發電機的功率攝動量，ΔP′di,j為臨界群機組中第i臺發電機功率攝動后第j條直流線路的輸送功率改變量，設發電機的功率攝動為增加出力，若此時直流輸電功率增加，則上述輸送功率改變量為正值，否則為負值；αgi為失穩故障下臨界群機組中第i臺發電機標幺化的參與因子；對直流線路按標幺化的參與因子從大到小進行排序得到直流緊急功率調制的優先級排序；2-3)求取各直流線路的可控量，令P'd＝{Pdj|j＝1～M}為直流系統中直流線路的初始輸電功率向量，Pdmax＝{Pdmaxj|j＝1～M}為直流線路的短期過載能力向量，Pdmin＝{Pdminj|j＝1～M}為調度運行部門規定的各直流最小輸電功率；若直流線路參與因子為正，則該直流緊急功率調制措施為緊急提升線路輸電功率，可控量為ΔPdj＝Pdmaxj-Pdj；若直流線路參與因子為負，則該直流緊急功率調制措施為緊急回降線路輸電功率，可控量為ΔPdj＝Pdj-Pdminj；3)分別預估解決系統失穩所需的切機和直流緊急功率調制的控制量；4)計算切機和直流緊急功率調制可控對象在可控量范圍內的控制性能指標；5)確定切機和直流緊急功率調制相協調的緊急控制策略。2.根據權利要求1所述的切機與直流緊急功率調制相協調的暫態穩定緊急控制策略計算方法，其特征在于，所述步驟3)具體包括以下步驟：3-1)根據擴展等面積準則，確定系統失穩時的單機無窮大等值系統及其動態鞍點δDSP，以及關于實施緊急控制措施后單機無窮大等值系統動態鞍點的方程，該方程如公式(3)所述：式中，a、b、c為二次曲線擬合系數，利用實施緊急控制措施前單機無窮大等值系統P-δ曲線上δDSP前的3個點δDSP)數據進行二次曲線擬合計算獲得；δcg為實施緊急控制措施時刻單機無窮大等值機等值角；ωDSP為系統失穩時的單機無窮大等值系統動態鞍點δDSP所對應的角速度；Me為等值機慣量；利用牛頓迭代法求解公式(3)的方程，得到實施緊急控制措施后臨界穩定的單機無窮大等值系統；3-2)根據公式(4)求取等值緊急控制量ΔP：

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔曉丹，宋曉芳，周野，方勇杰，李威，李碧君，薛峰，
申請(專利權)人：國家電網公司，國電南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集團公司，江蘇省電力公司，
類型：發明
國別省市：北京;11