一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整定方法，該方法包括兩個方面：建立了熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定一種可修訂參數(shù)的反映電網(wǎng)安控量與斷面潮流關(guān)系的線性模型和研究了該模型中關(guān)鍵參數(shù)的整定方法，提出了暫態(tài)穩(wěn)定下斷面潮流與安控量呈“凹曲線”的規(guī)律和熱穩(wěn)定下考慮不完整斷面和切機有效性的K值修訂。本發(fā)明以簡便快捷的整定方法克服當(dāng)前安控策略整定方法存在的計算量大的缺點，提高現(xiàn)有安控策略整定的效率。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的整定方法，具體講涉及一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整 定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] "三道防線"是電網(wǎng)長期安全穩(wěn)定運行的成功經(jīng)驗，其中第二道防線主要是指采用 穩(wěn)定控制裝置實現(xiàn)切機、切負(fù)荷等緊急控制功能，在發(fā)生概率較低的嚴(yán)重故障時能確保電 網(wǎng)保持穩(wěn)定運行。因此，對于較為嚴(yán)重的N-2故障應(yīng)加裝相關(guān)安全穩(wěn)定控制裝置，故障發(fā)生 后安全穩(wěn)定控制裝置動作切除出力或負(fù)荷保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行。
[0003]現(xiàn)有的電力系統(tǒng)仍存在不少嚴(yán)重的安全穩(wěn)定問題。有以往已存在而現(xiàn)在仍然經(jīng)常 出現(xiàn)的問題：如遠距離大容量輸電（如二灘、陽城、伊敏等）的穩(wěn)定問題，長距離弱聯(lián)系串聯(lián) 網(wǎng)及普遍存在的電磁環(huán)網(wǎng)問題等。為了保證電力系統(tǒng)經(jīng)濟安全運行，防止發(fā)生大的災(zāi)變事 故，電力系統(tǒng)中必將裝設(shè)越來越多的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
[0004]用較小控制代價的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)即可使系統(tǒng)由緊急狀態(tài)恢復(fù)到正常運行狀 態(tài)的策略，必須滿足以下幾個條件：（1)準(zhǔn)確地預(yù)料到系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種運行方式和故 障方式；(2)快速準(zhǔn)確計算出各種預(yù)料的運行方式在各種預(yù)料事故狀況下的控制決策；(3) 快速可靠地獲取系統(tǒng)的接線方式、潮流方式、故障方式相對應(yīng)的控制決策；( 4)快速可靠地 執(zhí)行控制決策。
[0005]目前安全穩(wěn)定控制策略的整定方法是基于分段函數(shù)策略表做出的，即通過計算各 方式下多個潮流斷面發(fā)生嚴(yán)重故障下的安控量，并按故障形式整理為分檔成表的安控策 略。這種傳統(tǒng)安控策略存在嚴(yán)重故障計算量大、劃分檔位多以及過切量較大等問題。因此 需要提供一種科學(xué)的能夠滿足所有安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的表述及存儲方式，實現(xiàn)策略表的通 用化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整定方 法，本發(fā)明以簡便快捷的整定方法克服當(dāng)前安控策略整定方法存在的計算量大的缺點，提 高現(xiàn)有安控策略整定的效率。
[0007] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0008]本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整定方法，其改進之處在于，所述方法包 括下述步驟：
[0009] (1)建立反映電網(wǎng)安控量與斷面潮流關(guān)系的線性模型；
[0010] (2)整定所述線性模型中的參數(shù)。
[0011]進一步地，所述步驟（1)中，建立不同穩(wěn)定形態(tài)的可修訂參數(shù)的反映電網(wǎng)安控量 與斷面潮流關(guān)系的下式<1>所示的線性模型；不同穩(wěn)定形態(tài)包括熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài) 穩(wěn)定：
[0012] Dp = KX (P-P〇) <1> ；
[0013] 其中：Dp-安控切機量；
[0014] K一切機系數(shù)，根據(jù)不同網(wǎng)架的不同穩(wěn)定形態(tài)確定；暫態(tài)穩(wěn)定下根據(jù)兩點法確定，K > 1 ;熱穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定下κ取1 ;
[0015] Ρ -當(dāng)前斷面潮流，即故障前線路功率和；
[0016] PQ-線路臨界穩(wěn)定時的斷面潮流。
[0017] 進一步地，所述步驟（2)包括下述步驟：
[0018] 1)計算正常接線方式下所有線路N-1故障時同時滿足熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn) 定和靜態(tài)穩(wěn)定的極限值P_，將正常方式下的極限運行方式確定為基礎(chǔ)方式；
[0019] 2)確定正常方式下的安控措施：計算基礎(chǔ)方式下的最大安控切機量Dpniax，按檔位 降低斷面潮流并計算相應(yīng)潮流下的安控切機量，直至求出線路臨界穩(wěn)定時的斷面潮流P。；
[0020] 3)計算各檢修方式下的安控措施：首先對各線路進行N-1故障計算，得出各檢修 方式的極限運行方式；然后對各檢修方式下的所有線路進行N-2故障計算，確定各線路嚴(yán) 重故障時的切機策略；
[0021] 4)根據(jù)判斷的穩(wěn)定形態(tài)，若為暫態(tài)穩(wěn)定問題，則利用（PQ，0)和（p_，D pmax)兩點擬 合直線，確定斜率K ;若為熱穩(wěn)定或動態(tài)穩(wěn)定，則采取"平切原則"，取K二1 ;
[0022] 5)當(dāng)前斷面潮流P下，按式〈1>計算安控切機量；
[0023] 6)將正常方式和各檢修方式下故障的安控措施分別整理，得到正常方式和各檢修 方式下的N-2嚴(yán)重故障切機策略表；
[0024] 7)每個故障單獨形成安控策略表，根據(jù)平均分配原則劃分3?5個檔位；按照實 際工程的需求將安控切機量接近的方式進行歸并，對安控切機量大的方式單獨制定。
[0025] 進一步地，不同穩(wěn)定形態(tài)下安穩(wěn)控制策略中參數(shù)K值的確定遵循下述原則：
[0026] ①電網(wǎng)的熱穩(wěn)定是以線路或者變壓器是否過載為指標(biāo)進行判斷的；設(shè)線路發(fā)生 N-2故障后，線路無熱穩(wěn)定問題的臨界穩(wěn)定時的斷面潮流為P。，并將該值作為過載切機容量 基值；設(shè)當(dāng)前斷面潮流值為P，若不考慮切機后線路潮流轉(zhuǎn)移的問題，線路的熱穩(wěn)定問題采 取"平切原則"，即過載安控切機量取D p二P-P。，保證故障切機后無線路過載，即為熱穩(wěn)定安 穩(wěn)控制策略的切機原則；故熱穩(wěn)定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關(guān) 系；
[0027] ②若線路發(fā)生N-2嚴(yán)重故障后暫態(tài)失穩(wěn),設(shè)無安控措施的斷面潮流為P。；當(dāng)斷面 潮流小于等于h時，不需要切機；當(dāng)斷面潮流大于P。時，安控切機量與斷面潮流之間成"凹 曲線";確定用初始潮流和臨界穩(wěn)定的斷面潮流對應(yīng)的兩點連線確定安控切機量，將"凹曲 線"的函數(shù)關(guān)系作為暫態(tài)穩(wěn)定安穩(wěn)控制策略的原則；
[0028] ③動態(tài)穩(wěn)定下斷面潮流降低的數(shù)值基本等于安控切機量，故采取"平切原則"，即 動態(tài)穩(wěn)定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關(guān)系。
[0029] 進一步地，暫態(tài)穩(wěn)定下K值的確定，用單機等面積定則分析得到斷面潮流和安控 切機量呈"凹曲線"的關(guān)系；
[0030] 在給定同初始潮流下原動機的機械功率Ρτ的情況下得到對應(yīng)的初始功角S。，根 據(jù)轉(zhuǎn)子運動方程求取故障切除時刻功角δ。：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)安穩(wěn)控制策略整定方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟： (1) 建立反映電網(wǎng)安控量與斷面潮流關(guān)系的線性模型； (2) 整定所述線性模型中的參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的整定方法，其特征在于，所述步驟（1)中，建立不同穩(wěn)定形態(tài)的 可修訂參數(shù)的反映電網(wǎng)安控量與斷面潮流關(guān)系的下式〈1>所示的線性模型；不同穩(wěn)定形態(tài) 包括熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定： Dp = KX (P-P〇) <1> ； 其中：Dp-安控切機量； K一切機系數(shù)，根據(jù)不同網(wǎng)架的不同穩(wěn)定形態(tài)確定；暫態(tài)穩(wěn)定下根據(jù)兩點法確定，K > 1 ;熱穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定下K取1 ; P -當(dāng)前斷面潮流，即故障前線路功率和； P〇-線路臨界穩(wěn)定時的斷面潮流。
3. 如權(quán)利要求1所述的整定方法，其特征在于，所述步驟（2)包括下述步驟： 1) 計算正常接線方式下所有線路N-1故障時同時滿足熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定和 靜態(tài)穩(wěn)定的極限值Pmax，將正常方式下的極限運行方式確定為基礎(chǔ)方式； 2) 確定正常方式下的安控措施：計算基礎(chǔ)方式下的最大安控切機量Dpmax，按檔位降低 斷面潮流并計算相應(yīng)潮流下的安控切機量，直至求出線路臨界穩(wěn)定時的斷面潮流P〇 ; 3) 計算各檢修方式下的安控措施：首先對各線路進行N-1故障計算，得出各檢修方式 的極限運行方式；然后對各檢修方式下的所有線路進行N-2故障計算，確定各線路嚴(yán)重故 障時的切機策略； 4) 根據(jù)判斷的穩(wěn)定形態(tài)，若為暫態(tài)穩(wěn)定問題，則利用此，〇)和（Pmax，Dpmax)兩點擬合直 線，確定斜率K ;若為熱穩(wěn)定或動態(tài)穩(wěn)定，則采取"平切原則"，取K = 1 ; 5) 當(dāng)前斷面潮流P下，按式〈1>計算安控切機量； 6) 將正常方式和各檢修方式下故障的安控措施分別整理，得到正常方式和各檢修方式 下的N-2嚴(yán)重故障切機策略表； 7) 每個故障單獨形成安控策略表，根據(jù)平均分配原則劃分3?5個檔位；按照實際工 程的需求將安控切機量接近的方式進行歸并，對安控切機量大的方式單獨制定。
4. 如權(quán)利要求3所述的整定方法，其特征在于，不同穩(wěn)定形態(tài)下安穩(wěn)控制策略中參數(shù)K 值的確定遵循下述原則： ① 電網(wǎng)的熱穩(wěn)定是以線路或者變壓器是否過載為指標(biāo)進行判斷的；設(shè)線路發(fā)生N-2故 障后，線路無熱穩(wěn)定問題的臨界穩(wěn)定時的斷面潮流為P〇,并將該值作為過載切機容量基值； 設(shè)當(dāng)前斷面潮流值為P，若不考慮切機后線路潮流轉(zhuǎn)移的問題，線路的熱穩(wěn)定問題采取"平 切原則"，即過載安控切機量取D p = P-匕，保證故障切機后無線路過載，即為熱穩(wěn)定安穩(wěn)控 制策略的切機原則；故熱穩(wěn)定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關(guān)系； ② 若線路發(fā)生N-2嚴(yán)重故障后暫態(tài)失穩(wěn)，設(shè)無安控措施的斷面潮流為匕；當(dāng)斷面潮流 小于等于P〇時，不需要切機；當(dāng)斷面潮流大于P〇時，安控切機量與斷面潮流之間成"凹曲 線";確定用初始潮流和臨界穩(wěn)定的斷面潮流對應(yīng)的兩點連線確定安控切機量，將"凹曲線" 的函數(shù)關(guān)系作為暫態(tài)穩(wěn)定安穩(wěn)控制策略的原則； ③ 動態(tài)穩(wěn)定下斷面潮流降低的數(shù)值基本等于安控切機量，故采取"平切原則"，即動態(tài) 穩(wěn)定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關(guān)系。
5. 如權(quán)利要求4所述的整定方法，其特征在于，暫態(tài)穩(wěn)定下K值的確定，用單機等面積 定則分析得到斷面潮流和安控切機量呈"凹曲線"的關(guān)系； 在給定同初始潮流下原動機的機械功率Ρτ的情況下得到對應(yīng)的初始功角S ^，根據(jù)轉(zhuǎn) 子運動方程求取故障切除時刻功角 T, -X-- = PT <2>, w0 dt 1\一發(fā)電機慣性時間常數(shù)，單位為s ; w〇一發(fā)電機同步電角速度，定值，314rad/s ; 其中，帶入初始條件t = 0, δ = δ。；實際系統(tǒng)中采用的故障切除時間為0.1s，求得： <,1 PTw0 <, dc= Δ 丁.丨 <3>, 將加速面積設(shè)為Ai，減速面積分為兩部分，分別設(shè)為Α2和Α3 ;加速面積Ai由下列公式 計算： Α =(?>； -?>ι)χΡ,· = ^P' l;r ^ ' <4>； 當(dāng)初始潮流下原動機的機械功率PT增大時，加速面積Ai以平方的關(guān)系增長；由等面積 定則知，加速面積等于減速面積；減速面積由八2和八3兩部分組成，加速面積Ai越大，八 2越 小，則A3越大；減速面積A3是由采取安控措施引起的，增大安控量D p，減速面積A3會隨之增 大，A3與Dp正相關(guān)；故初始潮流下原動機的機械功率Ρ τ越大，安控切機量Dp增大的越快，即 反映在斷面潮流和安控切機量關(guān)系的曲線中是呈"凹曲線"關(guān)系。
6. 如權(quán)利要求4所述的整定方法，其特征在于，對熱穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定下的線性模型的 修正包括： A、 對于熱穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定下安穩(wěn)控制策略制定時，檢測斷面是不完整斷面，在進行整 定時計算檢測斷面的最小占比，即檢測斷面潮流占完整斷面潮流的最小比值，則式〈1>修 正為： Dp = KiXKoX (P-P〇) <5> ； 1一檢測斷面最小占比； &一式〈1>中K，為1，與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有關(guān)； B、 對于熱穩(wěn)定下切機有效性的問題，即考慮切機后的功率再分配問題；根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 求得切機后的轉(zhuǎn)移比，則式〈1>修正為 ： Dp = KtXK〇X (P-P〇) <6> ； Kt 一切機后潮流轉(zhuǎn)移比。
【文檔編號】G06Q50/06GK104300531SQ201410401766
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】張文朝, 趙燕, 李軼群, 潘艷, 高洵, 王瑩 申請人:國家電網(wǎng)公司, 南京南瑞集團公司, 國家電網(wǎng)公司華北分部, 華北電力大學(xué)（保定）