一種交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)，尤其涉及一種交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力調(diào)度指揮是保障電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電力調(diào)度指揮具有安全要求高、實(shí)時性強(qiáng)、涉及面廣等特點(diǎn)，需要強(qiáng)大的調(diào)度自動化技術(shù)支持系統(tǒng)。
[0003]隨著直流輸電的建設(shè)獲得長足進(jìn)步，大規(guī)模交直流混合運(yùn)行系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)。交直流電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)日益擴(kuò)大，電網(wǎng)運(yùn)行方式復(fù)雜多變,交直流大電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控、事故處理等調(diào)度業(yè)務(wù)的困難也隨之增大，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)。
[0004]現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)給調(diào)度運(yùn)行提供的支持相對有限，表現(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)生異常事件時，事中往往缺乏輔助決策，事后恢復(fù)控制難以快速執(zhí)行。當(dāng)前調(diào)度自動化系統(tǒng)主要問題表現(xiàn)在:一是在事故處理過程中，直流快速調(diào)節(jié)的特性未充分發(fā)揮，許多情況下直流不參與調(diào)整；二是電網(wǎng)運(yùn)行方式的調(diào)整都是人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整各種計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整方案可能不合理，無法實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)異常的有效處理；三是各種計(jì)劃的調(diào)整方案都是人工下發(fā)給相關(guān)方的，費(fèi)時費(fèi)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法及系統(tǒng)，作為事故處理的輔助工具，提供電網(wǎng)調(diào)整建議，能夠解決在電網(wǎng)發(fā)生異常事件時，盡快完成事故后潮流調(diào)整的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法，其特征在于，所述方法包括:
[0007]根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式，計(jì)算穩(wěn)定斷面，判斷是否超過斷面限值，如果發(fā)生越限時使用協(xié)調(diào)優(yōu)化方法進(jìn)行越限校正，根據(jù)所述校正結(jié)果提供修改計(jì)劃；所述修改計(jì)劃經(jīng)校核后，下發(fā)給各相關(guān)方；各相關(guān)方執(zhí)行所述修改后的計(jì)劃，直到所述越限消除則調(diào)整過程終止，或者人工終止所述調(diào)整過程。
[0008]上述方案中，所述穩(wěn)定斷面是指相關(guān)聯(lián)的一組線路集合，該線路集合在特定的運(yùn)行方式下起作用，該線路集合的潮流總加即所述穩(wěn)定斷面的潮流；相應(yīng)地，所述判斷是否超過斷面限值具體指，所述穩(wěn)定斷面的潮流是否超過斷面限值。
[0009]上述方案中，所述斷面限值對應(yīng)所述運(yùn)行方式，且根據(jù)所述運(yùn)行方式自動匹配，具體指:判斷當(dāng)前運(yùn)行方式是否變化，發(fā)生變化時，需要匹配新的斷面限值。
[0010]上述方案中，所述使用協(xié)調(diào)優(yōu)化方法進(jìn)行越限校正的對象是發(fā)電機(jī)有功輸出和/或直流功率。
[0011]上述方案中，所述修改計(jì)劃具體指:指定的所述發(fā)電機(jī)有功輸出和/或直流功率在未來指定時刻需要達(dá)到的目標(biāo)值。
[0012]上述方案中，所述相關(guān)方是指根據(jù)計(jì)劃，對發(fā)電機(jī)出力和直流功率進(jìn)行調(diào)整的控制系統(tǒng)。
[0013]上述方案中，所述執(zhí)行所述修改后的計(jì)劃，直到所述越限消除具體指:所述相關(guān)方通過執(zhí)行所述修改計(jì)劃，改變發(fā)電機(jī)的有功輸出和/或直流功率，從而改變所述運(yùn)行方式，最終消除越限。
[0014]另外本發(fā)明還提供一種交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:至少一個協(xié)調(diào)優(yōu)化計(jì)算服務(wù)器、至少一個工作站和至少一個與外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器；其中，
[0015]所述協(xié)調(diào)優(yōu)化計(jì)算服務(wù)器，用于完成交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制功能；
[0016]所述工作站，用于完成對協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制功能進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)視功能；
[0017]所述外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，用于完成與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換；其中主要的數(shù)據(jù)交換包括:與調(diào)度管理信息系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)，直流控制系統(tǒng)；通過與所述外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)采集電網(wǎng)實(shí)時信息和下發(fā)修改計(jì)劃功能。
[0018]上述方案中，所述交直流協(xié)調(diào)控制包括對發(fā)電機(jī)和/或直流的協(xié)調(diào)控制:
[0019]對發(fā)電機(jī)控制時，協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)的修改計(jì)劃，經(jīng)外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，下發(fā)給所述能量管理系統(tǒng)，通過所述能量管理系統(tǒng)的自動發(fā)電控制功能，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)功率調(diào)整的功能；
[0020]對直流控制時，協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)將直流的修改計(jì)劃，經(jīng)外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，下發(fā)給直流控制系統(tǒng)，由直流控制系統(tǒng)自動調(diào)整直流功率。
[0021 ] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明實(shí)施例所提供的交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法和系統(tǒng)，在斷面越限處理過程中，采用交直流協(xié)調(diào)優(yōu)化控制的方法，根據(jù)交流和直流運(yùn)行狀況，合理使用直流快速調(diào)節(jié)特性，加快電網(wǎng)異常處理進(jìn)程；在對電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整時，采用電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行方式、機(jī)組和直流實(shí)際調(diào)節(jié)特性，充分考慮電網(wǎng)運(yùn)行過程中的各種運(yùn)行約束，給出合理和可用的計(jì)劃調(diào)整方案；計(jì)劃調(diào)整方案自動進(jìn)行安全校核，通過網(wǎng)絡(luò)方式自動下發(fā)給各相關(guān)方，可以快速完成電網(wǎng)異常的處理。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法流程示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行方式，計(jì)算穩(wěn)定斷面，判斷電網(wǎng)是否發(fā)生越限。如果有越限，啟動協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制進(jìn)行分析，并以修改計(jì)劃的方式提供決策。提供的決策可由人工修改和確認(rèn)。確認(rèn)的計(jì)劃調(diào)整方案經(jīng)過安全校核通過后，以網(wǎng)絡(luò)的方式自動將最終計(jì)劃調(diào)整方案下發(fā)給各相關(guān)方；如果校核未通過，則需要重新修改或選擇新的調(diào)整方案。各相關(guān)方在接收到計(jì)劃調(diào)整方案后，開始按方案進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)整，從而改變當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式。監(jiān)視調(diào)整過程，判斷越限是否消除，如果已消除，當(dāng)前調(diào)整成功；如果未消除，需要制定新的計(jì)劃調(diào)整方案并執(zhí)行，直到越限消除或人工終止調(diào)整過程。
[0026]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明再做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法流程示意圖，如圖1所示，所述交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制方法包括:
[0028]步驟1:控制啟動是指交直流大電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化自動控制系統(tǒng)按一定的周期對所有定義的穩(wěn)定斷面進(jìn)行掃描，計(jì)算其斷面潮流，同時檢查斷面潮流的越限情況，如果存在斷面越限，則啟動相應(yīng)控制功能；
[0029]這里，所述穩(wěn)定斷面是指相關(guān)聯(lián)的一組線路集合，該線路集合在特定的運(yùn)行方式(斷面條件)起作用，該集合的潮流總加(斷面潮流)是否超出規(guī)定限值(斷面限值)作為判斷電網(wǎng)是否安全運(yùn)行的標(biāo)志，而斷面限值隨運(yùn)行方式(限值條件)的變化而變化。
[0030]穩(wěn)定斷面的狀態(tài)包含兩個方面:一是反映穩(wěn)定斷面的有效性，分為有效狀態(tài)(該穩(wěn)定斷面適用于當(dāng)前運(yùn)行方式)、無效狀態(tài)(該穩(wěn)定斷面與當(dāng)前運(yùn)行方式不相適應(yīng))；二是反映穩(wěn)定斷面的潮流狀態(tài)，分為越限、臨界越限、安全三個狀態(tài)。
[0031]斷面限值可由調(diào)度員手動設(shè)定，也可根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式自動匹配。事故后的運(yùn)行方式是否與當(dāng)前控制極限對應(yīng)的方式一致，不一致則認(rèn)為發(fā)生了變化，需要匹配新的斷面限值。
[0032]電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生變化后，自動選擇有效的穩(wěn)定斷面及相應(yīng)斷面限值，并實(shí)時監(jiān)控該穩(wěn)定斷面的潮流。
[0033]根據(jù)穩(wěn)定斷面監(jiān)視結(jié)果，判斷穩(wěn)定斷面是否越限，作為啟動相應(yīng)控制功能的判據(jù)。
[0034]步驟2:協(xié)調(diào)優(yōu)化計(jì)算是指在一定控制目標(biāo)下，通過控制變量的再安排，使調(diào)整后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)滿足各種安全約束條件；
[0035]這里，控制目標(biāo)是指協(xié)調(diào)優(yōu)化計(jì)算的優(yōu)化原則。不同的優(yōu)化原則會導(dǎo)致不同的優(yōu)化結(jié)果。可能的優(yōu)化原則包括:1、調(diào)整調(diào)節(jié)費(fèi)用最下；2、對送受電影響最小；3、調(diào)整速度最快；4、調(diào)整調(diào)節(jié)量最小。
[0036]這里，控制變量是指參與控制的可調(diào)節(jié)手段，通過對控制變量的調(diào)節(jié)，可以改變電網(wǎng)的運(yùn)行方式。與控制變量相對應(yīng)的實(shí)際電網(wǎng)控制對象主要是發(fā)電機(jī)和直流系統(tǒng)。
[0037]具體的控制變量再安排是指改變發(fā)電機(jī)和直流系統(tǒng)的有功功率，通過降低或者增加某些發(fā)電機(jī)的有功功率以及直流系統(tǒng)的功率，改變電網(wǎng)的潮流分布模式，改變支路潮流，進(jìn)而改變穩(wěn)定斷面的潮流。
[0038]這里，安全約束條件是指控制變量再安排過程中，電網(wǎng)元件以及運(yùn)行方式必須遵守的物理約束。電網(wǎng)潮流分布必須滿足潮流平衡方程，發(fā)電機(jī)增加或者減少的有功功率必須滿足限值約束。
[0039]對協(xié)調(diào)優(yōu)化計(jì)算，關(guān)鍵是穩(wěn)定斷面的限值約束。如果調(diào)整后系統(tǒng)的運(yùn)行方式滿足各種安全約束條件，即滿足穩(wěn)定斷面的限值約束，從而使得調(diào)整前越限的穩(wěn)定斷面重新運(yùn)行在斷面限值范圍內(nèi)。這種控制為消除越限的調(diào)整，是一種校正控制。
[0040]協(xié)調(diào)優(yōu)化控制調(diào)整發(fā)電機(jī)和直流。其中，發(fā)電機(jī)的調(diào)整直接改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，直流的調(diào)整通過改變直流從交流獲取的交流功率間接的改變電網(wǎng)運(yùn)行方式。直流可調(diào)整的速度快，可調(diào)整范圍大，但是有較高的調(diào)整費(fèi)用。交直流協(xié)調(diào)控制的控制原則對交直流協(xié)調(diào)控制有較大的影響。
[0041]步驟3:控制方案選擇是指對采用何種控制方案進(jìn)行人工選擇，以及對選中控制方案的人工修改。
[0042]這里，所述控制方案是指在一定控制目標(biāo)下，根據(jù)給定的控制變量和給定的電網(wǎng)約束條件，進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化計(jì)算后，得出的校正計(jì)算結(jié)果。
[0043]控制方案由參與調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)以及直流的計(jì)劃構(gòu)成。其中計(jì)劃是指定的控制變量在未來指定時刻需要達(dá)到的目標(biāo)值。
[0044]具體的，每一個控制方案給出了各機(jī)組出力的調(diào)節(jié)情況以及直流系統(tǒng)的調(diào)節(jié)情況，同時還給出目標(biāo)函數(shù)值。
[0045]針對每個控制方案，給出參加調(diào)節(jié)機(jī)組的當(dāng)前出力、目標(biāo)出力、調(diào)節(jié)上下限、調(diào)節(jié)速率等控制機(jī)組信息，直流是否參與調(diào)整以及調(diào)整前后的有功出力，方案執(zhí)行后的