一種計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明本將在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)、風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，在線計(jì)算分析電網(wǎng)運(yùn)行工況并刷新關(guān)鍵斷面及其輸電極限，結(jié)合一定時窗內(nèi)的風(fēng)電功率預(yù)測信息對風(fēng)電場“發(fā)電潛力”進(jìn)行排序，在此基礎(chǔ)上，基于最小過切原則優(yōu)化選擇風(fēng)電控制對象。本發(fā)明能夠使損失的風(fēng)電場發(fā)電潛力最小，減少風(fēng)電不確定性對安全穩(wěn)定控制策略的影響，在保障風(fēng)電基地安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下提升了風(fēng)電控制的精細(xì)化水平，有效保障了風(fēng)力發(fā)電量，從而提升了節(jié)能減排效益。
【專利說明】-種計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明涉及一種計(jì)及風(fēng)電出 力不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略的制定與實(shí)施方法。

【背景技術(shù)】
[0002] "規(guī)模開發(fā)、集中并網(wǎng)"已成為我國風(fēng)電開發(fā)利用的主要模式之一。在適應(yīng)大型風(fēng) 電基地的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)方面，國內(nèi)對風(fēng)電基地安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的架構(gòu)、優(yōu)化配 置原則進(jìn)行了探索，但是大型風(fēng)電基地控制模式如何確定、控制框架適應(yīng)性如何、協(xié)調(diào)策略 如何適應(yīng)可再生能源的不確定性等問題還沒有成熟、可直接用于工程實(shí)踐的研究成果。尤 其是關(guān)于適應(yīng)風(fēng)電不確定性的安全穩(wěn)定緊急控制策略制定方法還未見報(bào)道。當(dāng)前風(fēng)電場中 應(yīng)用的安全穩(wěn)定控制策略大多基于"離線預(yù)算、實(shí)時匹配"的原則，對預(yù)先設(shè)定的風(fēng)電場實(shí) 施控制或切除。
[0003] 風(fēng)電不確定性對安全穩(wěn)定控制策略的影響主要表現(xiàn)在增加了控制量欠切和過切 的風(fēng)險。"欠切風(fēng)險"主要是由于風(fēng)電波動使得控制量不足，導(dǎo)致電網(wǎng)依然運(yùn)行在非安全穩(wěn) 定狀態(tài)，有時需要補(bǔ)充切除常規(guī)機(jī)組。"過切風(fēng)險"主要是指對未來運(yùn)行狀態(tài)的影響，被切除 與被保留的風(fēng)電場/風(fēng)電機(jī)組未來時段的出力均有不確定性，不能保證被保留的風(fēng)電場未 來時段發(fā)電能力比被切除的風(fēng)電場高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：為了克服風(fēng)電不確定性對安全穩(wěn)定控制策略的影響，提出一種 計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法。該方法在線計(jì)算分析電網(wǎng)運(yùn)行工況并刷新關(guān) 鍵斷面及其輸電極限，結(jié)合一定時窗內(nèi)的風(fēng)電功率預(yù)測信息對風(fēng)電場發(fā)電潛力進(jìn)行排序， 在此基礎(chǔ)上，以損失發(fā)電潛力最小優(yōu)化選擇風(fēng)電控制對象，從而減少風(fēng)電不確定性對安全 穩(wěn)定控制策略的影響，提高風(fēng)電基地安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，同時還能提升風(fēng)電控制的精細(xì)化 水平，有效保障風(fēng)力發(fā)電量，并提升節(jié)能減排效益。
[0005] 具體地說，本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟：
[0006] 1)每隔ΛΤ時間周期性地運(yùn)行電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)，通過在線仿真分 析刷新當(dāng)前時間斷面下關(guān)心的預(yù)想故障集y:·(爐1，灼,…，供《}，m代表預(yù)想故障的總 數(shù)，并計(jì)算每一故障清除后計(jì)及暫態(tài)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定約束的風(fēng)電送出關(guān)鍵斷面輸電極限值 P · ?ρ Ρ ... Ρ }.
[0007] 2)選取該地區(qū)能參與控制的N個風(fēng)電場形成初始可控空間Ω。，在線安全穩(wěn)定預(yù) 警系統(tǒng)與風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)通信，讀取Ω。中所有風(fēng)電場在未來T個時間斷面內(nèi)風(fēng)電 功率預(yù)測時間序列{P n，Pi2，…，PiT}，i e N，并依據(jù)各風(fēng)電場的發(fā)電潛力由小到大的順序?qū)?Ω。中的風(fēng)電場進(jìn)行排序，同時計(jì)算Ω。中所有風(fēng)電場出力相對于關(guān)鍵輸電斷面輸送功率的 靈敏度S:以，S2,…，S N}，其中Sf δ P關(guān)鍵_/ δ P風(fēng)電場i; δ P風(fēng)電場丨表不風(fēng)電場i的功率變化 量，s 表示風(fēng)電場i功率變化s PMWSi后引起關(guān)鍵輸電斷面相應(yīng)的功率變化量，并 將包括預(yù)想故障集Ψ、關(guān)鍵斷面輸電極限值Pmax、初始可控空間Ω。、發(fā)電潛力排序表在內(nèi)的 時間斷面信息輸入安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)；
[0008] 3)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)周期性的從在線預(yù)警系統(tǒng)得到時間斷面信息后，實(shí)時監(jiān)測電 力系統(tǒng)元件故障或無故障跳閘狀態(tài)；當(dāng)監(jiān)測到實(shí)際發(fā)生故障與當(dāng)前斷面下的預(yù)想故障集元 素奶相匹配時，判斷關(guān)鍵輸電斷面當(dāng)前輸送功率匕與輸電極限P maxi之差Λ Ρ是否大于零： 如果ΛΡ>0,則將ΛΡ作為滿足安全穩(wěn)定要求的最小控制量，并轉(zhuǎn)入步驟4);否則繼續(xù)實(shí)時 監(jiān)測，并將故障信息反饋在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)；
[0009] 4)故障觸發(fā)后，基于最小過切原則實(shí)時優(yōu)化分配最小控制量Λ Ρ，通過求解以被切 除的風(fēng)電場的發(fā)電潛力最小為優(yōu)化目標(biāo)、以被切除的風(fēng)電場使得關(guān)鍵輸電斷面功率的降低 滿足最小控制量的要求為約束條件的優(yōu)化模型得到滿足最小控制量要求的最小過切組合 Ω : {Ρ1； Ρ2,……，Ρη}，η代表切機(jī)總數(shù)，Ω e Ω。；如果同時要求切除風(fēng)電場數(shù)量最少，則依 據(jù)切機(jī)優(yōu)先順序表依次增加切機(jī)數(shù)來求解；
[0010] 如果所有風(fēng)電場都切除依然無法滿足最小控制量約束，則配合切除常規(guī)機(jī)組或者 采取其他緊急控制措施；
[0011] 5)將步驟4)確定的切機(jī)控制策略由協(xié)調(diào)控制主站下發(fā)控制子站執(zhí)行切除風(fēng)電場 操作；執(zhí)行站將確認(rèn)的風(fēng)電場控制信息向上反饋調(diào)度中心站，作為下一周期在線分析的數(shù) 據(jù)源之一。
[0012] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述發(fā)電潛力是指風(fēng)電場在未來T個時間斷面 內(nèi)的預(yù)計(jì)可發(fā)電量，用各時間斷面下的預(yù)測出力之和

【權(quán)利要求】
1. 一種計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 每隔ΛΤ時間周期性地運(yùn)行電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)，通過在線仿真分析刷 新當(dāng)前時間斷面下關(guān)心的預(yù)想故障集Κ:{^，奶,…，供H}，m代表預(yù)想故障的總數(shù)， 并計(jì)算每一故障清除后計(jì)及暫態(tài)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定約束的風(fēng)電送出關(guān)鍵斷面輸電極限值 P · ?ρ Ρ ... Ρ }. 1 max * maxl> 1 max2> > 1 maxmJ ， 2) 選取該地區(qū)能參與控制的N個風(fēng)電場形成初始可控空間Ω ^，在線安全穩(wěn)定預(yù)警系 統(tǒng)與風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)通信，讀取中所有風(fēng)電場在未來T個時間斷面內(nèi)風(fēng)電功率 預(yù)測時間序列{Pn，Pi2，…，PiT}，i e Ν，并依據(jù)各風(fēng)電場的發(fā)電潛力由小到大的順序?qū)?中的風(fēng)電場進(jìn)行排序，同時計(jì)算中所有風(fēng)電場出力相對于關(guān)鍵輸電斷面輸送功率的靈 敏度S:以，S 2,…，SN}，其中Sf δ Ρ關(guān)鍵_/ δ Ρ風(fēng)電場i; δ Ρ風(fēng)電場丨表不風(fēng)電場i的功率變化星， s 表示風(fēng)電場i功率變化s PMWSi后引起關(guān)鍵輸電斷面相應(yīng)的功率變化量，并將包 括預(yù)想故障集Ψ、關(guān)鍵斷面輸電極限值Pmax、初始可控空間Ω。、發(fā)電潛力排序表在內(nèi)的時間 斷面信息輸入安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)； 3) 安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)周期性的從在線預(yù)警系統(tǒng)得到時間斷面信息后，實(shí)時監(jiān)測電力 系統(tǒng)元件故障或無故障跳閘狀態(tài)；當(dāng)監(jiān)測到實(shí)際發(fā)生故障與當(dāng)前斷面下的預(yù)想故障集元素 奶相匹配時，判斷關(guān)鍵輸電斷面當(dāng)前輸送功率匕與輸電極限P maxi之差Λ P是否大于零：如 果ΛΡ>〇,則將ΛΡ作為滿足安全穩(wěn)定要求的最小控制量，并轉(zhuǎn)入步驟4);否則繼續(xù)實(shí)時監(jiān) 測，并將故障信息反饋在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)； 4) 故障觸發(fā)后，基于最小過切原則實(shí)時優(yōu)化分配最小控制量ΛΡ，通過求解以被切除 的風(fēng)電場的發(fā)電潛力最小為優(yōu)化目標(biāo)、以被切除的風(fēng)電場使得關(guān)鍵輸電斷面功率的降低 滿足最小控制量的要求為約束條件的優(yōu)化模型得到滿足最小控制量要求的最小過切組合 Ω : {Ρ1； Ρ2,……，Ρη}，η代表切機(jī)總數(shù)，Ω e Ω。；如果同時要求切除風(fēng)電場數(shù)量最少，則依 據(jù)切機(jī)優(yōu)先順序表依次增加切機(jī)數(shù)來求解； 如果所有風(fēng)電場都切除依然無法滿足最小控制量約束，則配合切除常規(guī)機(jī)組或者采取 其他緊急控制措施； 5) 將步驟4)確定的切機(jī)控制策略由協(xié)調(diào)控制主站下發(fā)控制子站執(zhí)行切除風(fēng)電場操作； 執(zhí)行站將確認(rèn)的風(fēng)電場控制信息向上反饋調(diào)度中心站，作為下一周期在線分析的數(shù)據(jù)源之 〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法，其特征在于， 所述發(fā)電潛力是指風(fēng)電場在未來T個時間斷面內(nèi)的預(yù)計(jì)可發(fā)電量，用各時間斷面下的預(yù)測 T 出力之和表示，其中Pit表示第i個風(fēng)電場在第t個時間斷面內(nèi)的預(yù)測出力，單位為 MW〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)及風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法，其特征在于， 所述優(yōu)化模型如下式所示： η Τ ? W D i=l t=l
其中，pi(l表示第i個風(fēng)電場當(dāng)前出力，單位為麗。
【文檔編號】G06Q50/06GK104158206SQ201310645826
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】常康, 宋曉芳, 薛峰, 徐泰山, 汪寧渤, 馬彥宏, 段慧, 周強(qiáng), 丁坤 申請人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心, 國電南瑞科技股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司