提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明題為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法。本文描述的實(shí)施例提供這樣的系統(tǒng)，其包括處理器。該處理器配置成從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件。處理器進(jìn)一步配置成基于至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值。處理器還配置成至少部分基于本征靈敏度值來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作。處理器另外配置成應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度。
【專利說明】
提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[00011 本發(fā)明用政府支持、在由美國能源部授予的合同號(hào)DE-0E0000626下做出。美國政 府在本發(fā)明中具有某些權(quán)利。
[0002] 本文公開的主題涉及發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地涉及適合于使用發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電再 調(diào)度來增強(qiáng)電力系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定性的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003] 電網(wǎng)可包括適合于發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)。電力然后可經(jīng)由電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施分配和傳輸以 供各種實(shí)體(其包括家庭住宅和商業(yè)設(shè)施)消耗。電力消耗除其他因素外還可根據(jù)實(shí)體的需 求和操作而變化。在當(dāng)代電力系統(tǒng)中，可存在大量發(fā)電機(jī)和關(guān)聯(lián)控制器，可存在許多類型的 負(fù)載:范圍從簡單的電阻性負(fù)載到具有電子控制器的更復(fù)雜負(fù)載。負(fù)載和不同負(fù)載類型的 匯集使電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性增加。因此，電力系統(tǒng)是復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。
[0004] 系統(tǒng)操作員可經(jīng)由發(fā)電再調(diào)度來增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)的操作，在發(fā)電再調(diào)度中發(fā)電設(shè)施 重配置成在操作期間可能遇到的某些振蕩模式下提高電力生產(chǎn)和分配。例如，電力生產(chǎn)系 統(tǒng)可具有低阻尼的多頻振蕩模式。這些模式的阻尼導(dǎo)致更穩(wěn)定的電力生產(chǎn)、分配和傳輸。如 果沒有被阻尼，振蕩可導(dǎo)致不希望的電網(wǎng)問題，并且可在電力生產(chǎn)系統(tǒng)在它們的加載或消 費(fèi)者需求方面經(jīng)歷較大變化性時(shí)變得更頻繁。提供通過發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度來提高這樣 的模式的阻尼的技術(shù)，這可是有用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 與最初要求保護(hù)的本發(fā)明在范圍上相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例在下文概述。這些實(shí)施例不 意在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而相反這些實(shí)施例只意在提供本發(fā)明的可能形式的簡 短概要。實(shí)際上，本發(fā)明可包含可與下文闡述的實(shí)施例相似或不同的多種形式。
[0006] 第一實(shí)施例提供這樣的系統(tǒng)，其包括處理器。該處理器配置成從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意 外事件選擇至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件。處理器進(jìn)一步配置成基于至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外 事件來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值。處理器還配置成至少部分基于本征靈敏度值來推導(dǎo) 一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作。處理器另外配置成應(yīng)用該一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā) 電再調(diào)度。
[0007] 第二實(shí)施例提供這樣的方法，其包括經(jīng)由處理器從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇至 少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件。方法進(jìn)一步包括經(jīng)由處理器基于至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件來 推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值。方法另外包括經(jīng)由處理器至少部分基于本征靈敏度值來推 導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作。方法還包括經(jīng)由處理器應(yīng)用該一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系 統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度。
[0008] 第三實(shí)施例提供存儲(chǔ)指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，這些指令在由處理器執(zhí)行 時(shí)促使處理器從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件。指令進(jìn)一步促使 處理器基于至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值。指令還促使處理器 至少部分基于本征靈敏度值來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作。指令另外促使處理器應(yīng)用該一個(gè) 或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度。
[0009] 技術(shù)方案1: 一種系統(tǒng)，其包括:處理器，其配置成:從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇 至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件;基于所述至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈 敏度值;至少部分基于所述本征靈敏度值來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作；以及應(yīng)用所述一個(gè) 或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度。
[0010] 技術(shù)方案2:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器配置成經(jīng)由擾動(dòng)通過擾動(dòng) 多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率來推導(dǎo)所述一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值并且使 所述擾動(dòng)在所述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余下部分之中分配。
[0011] 技術(shù)方案3:如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述擾動(dòng)在所述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余 下部分之中同等分配。
[0012] 技術(shù)方案4:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)本征值的第一本征值 包括基本情況其代表對(duì)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)的特定振蕩模式的基本情況〇。
[0013] 技術(shù)方案5:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)本征值的第二本征值 包括后意外事件情況〇P〇 st，其代表對(duì)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)的特定振蕩模式的后意外事件情況〇。
[0014] 技術(shù)方案6:如技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其中所述處理器配置成使所述基本情況 Obase移動(dòng)使得對(duì)應(yīng)于后再調(diào)度后意外事件狀況的σ位于代表期望阻尼比、期望穩(wěn)定時(shí)間或 其組合的閾值之外。
[0015] 技術(shù)方案7:如技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)本征值的第三本征值 包括Otarget,并且其中所述處理器配置成通過使用O base和Δ Otarget來推導(dǎo)所述otarget。
[0016] 技術(shù)方案8:如技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，其中所述處理器配置成通過應(yīng)用0pcist- target 和Opcist來推導(dǎo)所述Δ Otarge3t，其中所述0pcist-targe3t代表在所述電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件后的目標(biāo)穩(wěn) 定時(shí)間并且其中所述％_包括所述電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件后的穩(wěn)定時(shí)間。
[0017] 技術(shù)方案9:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其包括應(yīng)用二次規(guī)劃來對(duì)優(yōu)化問題求解以 推導(dǎo)所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作。
[0018] 技術(shù)方案10:如技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其中所述優(yōu)化問題包栝 其中Ng是所述電網(wǎng)系統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的總數(shù)量，并且是對(duì)于所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的 每個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)i的再調(diào)度功率量。
[0019] 技術(shù)方案11:如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其包括模擬所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作來確 定所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作是否可接受，并且如果可接受，則應(yīng)用所述控制動(dòng)作以用于所 述發(fā)電再調(diào)度。
[0020] 技術(shù)方案12: -種方法，其包括:經(jīng)由處理器從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇至少一 個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件;經(jīng)由所述處理器基于所述至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件來推導(dǎo)一個(gè)或 多個(gè)本征靈敏度值;經(jīng)由所述處理器至少部分基于所述本征靈敏度值推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制 動(dòng)作；以及經(jīng)由所述處理器應(yīng)用所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度。 [0021 ]技術(shù)方案13:如技術(shù)方案12所述的方法，其中經(jīng)由所述處理器推導(dǎo)所述一個(gè)或多 個(gè)本征靈敏度值包括經(jīng)由擾動(dòng)來擾動(dòng)多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率并且使 所述擾動(dòng)在所述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余下部分之中分配。
[0022]技術(shù)方案14:如技術(shù)方案12所述的方法，其包括經(jīng)由所述處理器創(chuàng)建所述電網(wǎng)系 統(tǒng)的模擬模型，其中所述模擬模型包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)負(fù)載以及使所述 一個(gè)或多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)電耦合于所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)電力線，其中經(jīng)由所述處 理器推導(dǎo)所述一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值包括經(jīng)由擾動(dòng)來擾動(dòng)多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中包括的發(fā) 電機(jī)系統(tǒng)的功率并且使所述擾動(dòng)在所述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余下部分之中分配，并且其中擾 動(dòng)所述功率包括執(zhí)行所述模擬模型的模擬。
[0023]技術(shù)方案15:如技術(shù)方案11所述的方法，其中經(jīng)由所述處理器推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本 征靈敏度值包括經(jīng)由所述處理器推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)基于負(fù)載的本征靈敏度值，并且其中所述 一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作包括配置成從所述電網(wǎng)系統(tǒng)接收功率的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的控制。
[0024] 技術(shù)方案16:-種存儲(chǔ)指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令在由處理器執(zhí) 行時(shí)促使所述處理器:從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件;基于所 述至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值;至少部分基于所述本征靈敏 度值來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作；以及應(yīng)用所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā) 電再調(diào)度。
[0025] 技術(shù)方案17:如技術(shù)方案16所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中促使所述處理 器推導(dǎo)所述一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值的指令包括促使所述處理器經(jīng)由擾動(dòng)來擾動(dòng)多個(gè)發(fā) 電機(jī)系統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率以及使所述擾動(dòng)在所述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余下部分 之間分配的指令。
[0026] 技術(shù)方案18:如技術(shù)方案16所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述一個(gè)或多 個(gè)本征靈敏度值包括基本情況Obase3，其代表對(duì)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)的特定振蕩模式的基本情況 σ，并且其中所述指令包括促使所述處理器使所述基本情況Qbase移動(dòng)使得所述基本情況Obase 位于代表期望阻尼比、期望穩(wěn)定時(shí)間或其組合的閾值之外的指令。
[0027] 技術(shù)方案19:如技術(shù)方案16所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括促使所述處 理器應(yīng)用二次規(guī)劃來對(duì)優(yōu)化問題求解以推導(dǎo)所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作的指令，其中所述優(yōu) 化問題包括
其中Ng是所述電網(wǎng)系統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的總數(shù)量，并 且.#1?是對(duì)于所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的每個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)i的再調(diào)度功率量。
[0028] 技術(shù)方案20:如技術(shù)方案16所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括這樣的指令， 所述指令促使所述處理器模擬所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作來確定所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作 是否可接受，并且如果可接受的話，應(yīng)用所述控制動(dòng)作以用于所述發(fā)電再調(diào)度。
【附圖說明】
[0029] 當(dāng)參照附圖（其中類似的符號(hào)在整個(gè)附圖中代表類似的部件）閱讀下列詳細(xì)描述 時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中： 圖1是發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖； 圖2是發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的振型(mode-shape)分組的實(shí)施例的電網(wǎng)圖； 圖3是發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的本征靈敏度分組的實(shí)施例的電網(wǎng)圖； 圖4是描繪通過十一個(gè)配電線互連的四個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖； 圖5是描繪本征值實(shí)部靈敏度和適合于提高發(fā)電再調(diào)度的閾值的曲線圖； 圖6是適合于提高發(fā)電再調(diào)度(其包括N-I意外事件)的過程的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 將在下文描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡潔描 述，可不在該說明書中描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。應(yīng)該意識(shí)到在任何這樣的實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開 發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做出許多實(shí)現(xiàn)特定的決定以達(dá)到開發(fā)者的特定目 標(biāo)，例如遵守系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束等，其可隨實(shí)現(xiàn)而不同。此外，應(yīng)該意識(shí)到這樣的 開發(fā)努力可能是復(fù)雜并且耗時(shí)的，但對(duì)于具有本公開的利益的那些普通技術(shù)人員仍將是設(shè) 計(jì)、制作和制造的例行任務(wù)。
[0031] 當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的要素時(shí)，冠詞"一個(gè)"、"一"、"該"和"所述"意在表 示存在要素中的一個(gè)或多個(gè)。術(shù)語"包括"、"包含"和"具有"意在為包括性的并且表示可存 在除列出的要素外的附加要素。
[0032] 本公開描述適合于通過發(fā)電再調(diào)度提高振蕩穩(wěn)定性的技術(shù)。如本文進(jìn)一步描述 的，提供用于前攝地識(shí)別適合于實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地解決電力系統(tǒng)區(qū)域間振蕩問題的某些控制 要素和它們的最佳控制動(dòng)作的基于靈敏度因子和優(yōu)化的方法?？刂埔睾蛣?dòng)作可包括發(fā)電 機(jī)有源功率再調(diào)度、減少負(fù)載、電容器組開關(guān)等。在一個(gè)實(shí)施例中，本征值關(guān)于控制變量改 變的靈敏度通過擾動(dòng)電力系統(tǒng)模型來確定。擾動(dòng)可導(dǎo)致適合于用作到受約束優(yōu)化問題的輸 入的信息。優(yōu)化問題可配置成對(duì)電力系統(tǒng)提供最小阻尼量。優(yōu)化問題然后可通過使用目標(biāo) (例如使某些控制動(dòng)作的總量和成本最小化)來解決。
[0033] 有利地，本文描述的技術(shù)對(duì)可對(duì)可信的'假設(shè)'情景(例如發(fā)電機(jī)系統(tǒng)變得可不用 的情景、配電線斷開的情景等)增加電網(wǎng)穩(wěn)定性的目標(biāo)本征值提供更具前攝性的確定?？蓜?chuàng) 建例如基于軟件的工具、基于硬件的工具或其組合等工具并且將其設(shè)置在公用事業(yè)控制室 中并且它將采取解決的功率流情況、關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)模型和關(guān)鍵意外事件作為輸入并且推導(dǎo)可 解決振蕩問題的更優(yōu)控制動(dòng)作作為輸出。
[0034]記住前述，描述系統(tǒng)（例如操作地耦合于發(fā)電再調(diào)度優(yōu)化(GRDO)系統(tǒng)10的電網(wǎng)系 統(tǒng)8，如在圖1中圖示的）的實(shí)施例，這可是有用的。如描繪的，電網(wǎng)系統(tǒng)8可包括一個(gè)或多個(gè) 公用事業(yè)12。該公用事業(yè)12可提供電網(wǎng)系統(tǒng)8的電力生產(chǎn)和監(jiān)督操作。例如，公用事業(yè)控制 中心14可監(jiān)測和引導(dǎo)由一個(gè)或多個(gè)發(fā)電站16和替代發(fā)電站18產(chǎn)生的電力。發(fā)電站16可包括 常規(guī)發(fā)電站，例如使用氣、煤、生物質(zhì)和其他碳質(zhì)產(chǎn)品作為燃料的發(fā)電站。替代發(fā)電站18可 包括使用太陽能、風(fēng)力、水電力、地?zé)岷推渌娲娏υ?例如，可再生能源)來產(chǎn)電的發(fā)電 站。其他基礎(chǔ)設(shè)施部件可包括水發(fā)電廠20和地?zé)岚l(fā)電廠22。例如，水發(fā)電廠20可提供水力發(fā) 電，并且地?zé)岚l(fā)電廠22可提供地?zé)岚l(fā)電。
[0035]由發(fā)電站16、18、20和22生成的電力可通過輸電網(wǎng)24傳輸。輸電網(wǎng)24可涵蓋廣泛的 地理區(qū)域或多個(gè)區(qū)域，例如一個(gè)或多個(gè)自治市、州或國家。傳輸電網(wǎng)24還可以是單相交流 (AC)系統(tǒng)，但最一般地可以是三相AC電流系統(tǒng)。如描繪的，輸電網(wǎng)24可包括一系列塔來支持 采用各種配置的一系列高架電導(dǎo)體。例如，極高壓(EHV)導(dǎo)體可設(shè)置在三導(dǎo)體束中，其對(duì)于 三個(gè)相位中的每個(gè)具有導(dǎo)體。輸電網(wǎng)24可支持在110千伏(kV)至765千伏(kV)范圍內(nèi)的標(biāo)稱 系統(tǒng)電壓。在描繪的實(shí)施例中，輸電網(wǎng)24可電耦合于配電系統(tǒng)(例如，配電變電站26)。配電 變電站26可包括變壓器，用于將進(jìn)入功率從傳輸電壓（例如，765kV、500kV、345kV或138kV) 變換成一次(例如，13.8kV或4160V)和二次(例如，480V、230V或120V)配電電壓。
[0036]高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施儀表(例如，智能電表)30可用于基于交付給商業(yè)消費(fèi)者32和住 宅消費(fèi)者34的電力來監(jiān)測和傳達(dá)電力相關(guān)信息。例如，智能電表30可包括與電網(wǎng)8和GRDO 10的單向和/或雙向通信，其適合于傳達(dá)多種信息，包括電力用量、電壓、頻率、相位、電力質(zhì) 量監(jiān)測及類似物。智能電表30可另外接收信息，例如需求響應(yīng)動(dòng)作、使用時(shí)間計(jì)價(jià)信息、遠(yuǎn) 程服務(wù)斷開及類似物。
[0037] 消費(fèi)者32、34可操作多種耗電設(shè)備36,例如家用電器、工業(yè)機(jī)械、通信設(shè)備及類似 物。在某些實(shí)施例中，耗電設(shè)備36可通信耦合于電網(wǎng)系統(tǒng)8、GRD0 10和/或電表30。例如，耗 電設(shè)備36可包括可遠(yuǎn)程致動(dòng)來打開/關(guān)閉設(shè)備36和/或改變電力消耗(例如，降低或提升供 暖通風(fēng)和空調(diào)[HVAC]溫度設(shè)置點(diǎn)）的開關(guān)。智能電表30和耗電設(shè)備36可例如通過家庭區(qū)域 網(wǎng)(HAN)(對(duì)于住宅消費(fèi)者34)、無線區(qū)域網(wǎng)(WAN)、電力線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)（LAN)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)及類 似物而通信耦合。
[0038] 如之前提到的，GRDO 10可操作地耦合于電網(wǎng)系統(tǒng)8(智能電網(wǎng)）并且用于更高效地 管理發(fā)電再調(diào)度。GRDO 10可以是軟件系統(tǒng)和/或硬件系統(tǒng)。因此，GRDO 10可包括處理器38， 其適合于執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器40中的計(jì)算機(jī)代碼或指令。GRDO 10可向可以控制的電網(wǎng)系統(tǒng) 10中的多種設(shè)備(例如發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)和負(fù)載)提供控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中， GRDO 10可設(shè)置在公用事業(yè)控制中心14中并且可用于觀察和管理電網(wǎng)8行為，其包括振蕩模 式行為。例如，GRDO 10可持續(xù)記錄來自電網(wǎng)8的數(shù)據(jù)來調(diào)整某些計(jì)算，例如靈敏度因子、基 于本征值的模型、約束優(yōu)化問題等來對(duì)振蕩模式提供更優(yōu)響應(yīng)。GRDO 10然后可提供適合于 管理發(fā)電機(jī)有源功率再調(diào)度、減少負(fù)載、電容器組開關(guān)等的推導(dǎo)。通過提供適合于對(duì)多種振 蕩模式作出響應(yīng)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，GRDO 10可導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)8的更優(yōu)管理，其包括對(duì)多種振蕩狀 況的響應(yīng)。
[0039] 圖2和3描繪電網(wǎng)8的地理定位部分的電網(wǎng)圖的實(shí)施例，該電網(wǎng)圖描繪發(fā)電系統(tǒng)的 某些分組。如在圖2中描繪的，描繪地理區(qū)域100和102。發(fā)電機(jī)104-136可服務(wù)于該地理區(qū)域 100和102。即，來自發(fā)電機(jī)104-136的電力可用于操作地理區(qū)域100、102中的電設(shè)備或負(fù)載。 描繪發(fā)電機(jī)104-136的圖標(biāo)包括在某一振蕩模式期間關(guān)于振蕩方向的矢量或箭頭表不。在 描繪的圖2的實(shí)施例中，模式可包括在0.3Hz與0.5Hz之間、阻尼在6%與8%之間的頻率。發(fā)電 機(jī)104、106、108在圖中示出為與發(fā)電機(jī)110-136相對(duì)地振蕩。此外，圖2的發(fā)電機(jī)104-136通 過振型來分組。
[0040] 為了通過振型來分組，可推導(dǎo)系統(tǒng)矩陣(例如，代表電網(wǎng)8的矩陣）的右本征向量# ，其代表某些發(fā)電機(jī)(例如，發(fā)電機(jī)104-136)對(duì)特定模式的參與，例如圖2中示出的具有在 0.3Hz與0.5Hz之間的、阻尼在6%和8%之間的頻率的模式。每個(gè)發(fā)電機(jī)104-136參與特定模式 的顯著性通過振型:#推導(dǎo)。振型:#可通過本征值和本征向量分析來求解，例如對(duì)以下求 解： 方程(1): 其中λ是本征值，Asys是系統(tǒng)矩陣，j是代表發(fā)電或負(fù)載的參數(shù)，:#是振型（即，Asys的右 本征向量），f是Asys的左本征向量，并且i代表特定發(fā)電機(jī)(例如，發(fā)電機(jī)104-136)。
[0041] 通過應(yīng)用振型分組，可描述發(fā)電機(jī)104-136,其具有代表振蕩方向的箭頭。本文描 述的技術(shù)可提供本征靈敏度分組，如在圖3中示出的。在本征靈敏度分組中，本征靈敏度推 導(dǎo)特定發(fā)電機(jī)(例如，發(fā)電機(jī)104-136中的一個(gè)）的電力中小的擾動(dòng)如何影響對(duì)應(yīng)于感興趣 特定模式的本征值，而不是只依賴振型#。也就是說，考慮方程1的整體以基于發(fā)電機(jī)電力 中小的改變來確定本征值中的改變。因此，如果你基于本征靈敏度來對(duì)發(fā)電機(jī)(例如，發(fā)電 機(jī)104-136)分組，可提供更集中的本征靈敏度組138。如示出的，本征靈敏度組138包括發(fā)電 機(jī)110、112、114、118、120、122、124和136。通過提供本征靈敏度和更集中的本征靈敏度組 (例如，組138)，本文描述的技術(shù)可提供更加高效和改進(jìn)的發(fā)電再調(diào)度。例如，本文描述的技 術(shù)可推導(dǎo)1)哪些發(fā)電機(jī)應(yīng)增加輸出以及哪些發(fā)電機(jī)應(yīng)減小輸出；2)哪些發(fā)電機(jī)在影響某些 振蕩模式方面將更加有效;3)適合于對(duì)振蕩阻尼的發(fā)電再調(diào)度的更優(yōu)量是什么；以及4)如 何更好地避免多個(gè)振蕩模式之間的負(fù)相互作用。
[0042] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4,該圖是適合于推導(dǎo)〇、阻尼比和/或穩(wěn)定時(shí)間的四發(fā)電機(jī)電力生產(chǎn)和 分配系統(tǒng)150的實(shí)施例的示意圖，其中σ是本征值的實(shí)部λ，如與由ω指示的虛部相對(duì)。較低σ 對(duì)應(yīng)于較高阻尼比和較低穩(wěn)定時(shí)間（例如，用于阻尼振蕩的時(shí)間）。通過推導(dǎo)可以推導(dǎo)阻 尼比和穩(wěn)定時(shí)間。為了推導(dǎo)σ或本征值靈敏度，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(例如，經(jīng)由數(shù)字152指示的Gl)， 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)Gl被少量擾動(dòng)，比如說功率增加 100MW，并且在一個(gè)實(shí)施例中，余下的發(fā)電機(jī)系 統(tǒng)(例如，由數(shù)字154指示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G2,由數(shù)字156指示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G3,和由數(shù)字158指 示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G4 )彼此之間被同等擾動(dòng)(例如，每個(gè)通過減少33.33MW功率而被擾動(dòng))來達(dá) 到為零的總系統(tǒng)級(jí)擾動(dòng)。計(jì)算對(duì)應(yīng)于擾動(dòng)情景的新本征值λ。靈敏度
從而可基 于本征值λ的實(shí)部〇、虛部ω和P來計(jì)算，其中P是擾動(dòng)功率(例如，100MW)。在另一個(gè)中，余下 的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(例如，由數(shù)字154指示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G2、由數(shù)字156指示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G3和由 數(shù)字158指示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G4)可彼此之間被不同等地?cái)_動(dòng)，但具有為零的總系統(tǒng)級(jí)擾動(dòng)。
[0043] 另外，某些意外事件(例如N-I意外事件)可在本征靈敏度推導(dǎo)期間識(shí)別和使用。N-1意外事件可指一個(gè)系統(tǒng)（例如發(fā)電機(jī)系統(tǒng)或輸電線）的離線。例如，可考慮某些意外事件 (例如輸電線A-K關(guān)閉、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)G1-G4關(guān)閉和/或其組合中的任一個(gè)），并且調(diào)整功率輸出 來提供期望的振蕩模式阻尼。首先，可在后意外事件狀況(即，在出現(xiàn)意外事件后)下對(duì)每個(gè) 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)Gl-G4(或其他電力源，例如電容器組)計(jì)算本征靈敏度S。在一個(gè)實(shí)施例中，可使 用如下文示出的某一方程。
[0044] 方程(2)
其中Opcist對(duì)應(yīng)于后意外事件計(jì)算的σ(例如，在發(fā)電機(jī)或線路關(guān)閉后），并且〇pcist- targe3t對(duì) 應(yīng)于期望后意外事件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)0。因此，可推導(dǎo)多個(gè)A Otarget，每個(gè)基于某些意外事件。Δ Otarget然后可用于如下文定義的那樣計(jì)算 〇target。
[0045] 方程(3)
其中Obase3對(duì)應(yīng)于基本情況〇(例如，前意外事件操作）。系統(tǒng)8然后可操作成滿足〇targe3t。 操作系統(tǒng)8來滿足Otarget可導(dǎo)致等于〇pcist-target后意外事件的最壞情況σ，其必須設(shè)置成適合 于以期望阻尼比和/或后目標(biāo)穩(wěn)定時(shí)間操作的期望值。因此，系統(tǒng)后再調(diào)度可更好地對(duì)應(yīng)于 意外事件。實(shí)際上，可應(yīng)用本文描述的技術(shù)使得系統(tǒng)8包括期望阻尼比和/或達(dá)到期望穩(wěn)定 時(shí)間，甚至如果出現(xiàn)某些意外事件(例如，斷開的線路、不可操作的發(fā)電機(jī))也如此。
[0046] 用圖片示出上文描述的推導(dǎo)，這可是有用的。因此，圖5描繪曲線圖170的實(shí)施例， 其示出具有值-ο .14的基本情況〇〇 178(例如，前意外事件情況），O1 172、σ2 184和O3 182是 對(duì)應(yīng)于三個(gè)意外事件的〇,其分別具有值-0.10、-0.11和-0.12。在圖5中示出的值僅僅是示 例，并且注意可使用其他值或值的范圍。對(duì)于對(duì)某些(或所有)可能意外事件穩(wěn)定的系統(tǒng)，需 要后意外事件σ處于或超出閾值，例如-0.13。要注意-0.13的閾值是示例使用，并且可推導(dǎo) 或提供其他值。目標(biāo)(如在圖中示出的）是使基本情況178的操作條件"移動(dòng)"或改變它使得 例如所有關(guān)鍵意外事件位于或超出期望閾值。在該實(shí)施例中，〇:可對(duì)應(yīng)于最壞意外事件，因 為它的值最接近零。在描繪的實(shí)施例中，可期望，使O 1 172從它在軸174中的當(dāng)前位置移到 具有值-0.13的至少閾值或Otarget 176，其可代表某一阻尼比（例如，5-8%)和/或某一穩(wěn)定時(shí) 間（例如，10-40秒）。要注意本文描述的值僅僅是示例，并且可使用任何數(shù)量值。適合于使 〇1 172 移到 Otarget 176 的量是-0 · 03(即，-0 · 10 添加到-0 · 13)。
[0047]為了使意外事件情況維持在期望閾值(例如，-0.13)，我們則將從-0.14的當(dāng)前位 置移到新位置-0.17,從而導(dǎo)致可提供期望阻尼比（例如，5-8%)和/或某一穩(wěn)定時(shí)間（例如， 10-40秒）后意外事件的180。因?yàn)樵僬{(diào)度的量基于最壞意外事件來確定，余下的不太嚴(yán) 重意外事件無疑將變成穩(wěn)定的后調(diào)度。
[0048] 提供特定示例，比如說圖4中的線路G-H在模式1 (例如，其中在0.3Hz與0.5Hz之間、阻 尼在6%和8%之間的頻率的模式）中斷開的意外事件，這也可是有用的?？蓪?duì)模式1計(jì)算本征靈 敏度S(例如，g，和/或_)，使得后意外事件Qtrost推導(dǎo)為-0.12并且〇base推導(dǎo)為-0.08。系統(tǒng)8的 操作員可期望將后意外事件目標(biāo)設(shè)置成-0.13。因此，方程2導(dǎo)致4?喻? -1?''':0.12 。然后方程3導(dǎo)致脅IS十和_8.，，13。因此，管理再調(diào)度來維持0.33作為目標(biāo)。， 這將是有益的。
[0049]某些技術(shù)(例如二次規(guī)劃(QP))可用于確定QP最佳再調(diào)度以便提供目標(biāo)〇。例如，對(duì) 于模式1: 方程
其中顆Iti代表最小發(fā)電再調(diào)度，Ng是發(fā)電機(jī)的總數(shù)量，AP1是對(duì)于發(fā)電機(jī)i的再調(diào)度 量，雜la. J'然后經(jīng)受約束：
方程(5): 方程(6): 方程(7): 方程(8): 其中Si是本征值的實(shí)部對(duì)第i個(gè)發(fā)電機(jī)功率中的改變的靈敏度;Obase3是對(duì)于基本請(qǐng)求 的本征值的實(shí)部;Otarget是本征值后調(diào)度的目標(biāo)或期望實(shí)部；/iLii是對(duì)于發(fā)電機(jī)i的最小期 望再調(diào)度《是對(duì)于發(fā)電機(jī)i的再調(diào)度的最大極限（典型地設(shè)置成每單位1);并且 和分別是對(duì)發(fā)電機(jī)i的本征值的虛部中的偏差的最小和最大約束。
[0050]除發(fā)電設(shè)備或電力存儲(chǔ)設(shè)備(例如，發(fā)電機(jī)、電容器組)外，本文描述的技術(shù)可包含 負(fù)載改變。實(shí)際上，可以控制其功率的任何數(shù)量的設(shè)備可以使用本文描述的技術(shù)來再調(diào)度。 實(shí)際上，盡管負(fù)載點(diǎn)（例如，圖1中的34、36)的數(shù)量可大大超出系統(tǒng)8中的發(fā)電點(diǎn)的數(shù)量，可 計(jì)算和使用對(duì)于負(fù)載的本征靈敏度Sl。一旦計(jì)算S L，可如上文描述的那樣使用Sl來代替S。為 了計(jì)算負(fù)載的本征靈敏度，第一步驟可使用兩個(gè)組中的靈敏度信息來計(jì)算發(fā)電區(qū)，其中組1 對(duì)應(yīng)于正靈敏度，并且組2對(duì)應(yīng)于負(fù)靈敏度。第二步驟然后可使組1中的聚合負(fù)載L 1減小并 且使所有發(fā)電機(jī)之中的減量跨系統(tǒng)8分配來計(jì)算。第三且最后的步驟然后可重 復(fù)第二步驟來對(duì)1^ 2計(jì)算SL。要理解除QP外或代替QP還可使用其他技術(shù)，其包括基于梯度的優(yōu) 化技術(shù)(例如，梯度下降法、共輒梯度法、非線性共輒梯度法）。
[0051 ]基于上文的推導(dǎo)，可執(zhí)行模擬來驗(yàn)證解〕如期望的那樣運(yùn)作。例如，包括 系統(tǒng)8或系統(tǒng)8的部分(例如，圖2和3的區(qū)域100、102)的模擬器可執(zhí)行再調(diào)度的模擬，其包括 包含N-I意外事件的模擬。如果模擬如期望的那樣起作用，操作員然后可發(fā)起調(diào)度并且相應(yīng) 地分配功率。
[0052]圖6描繪適合于對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提供基于本征靈敏度的再調(diào)度(其包括解釋電網(wǎng)系 統(tǒng)8中的意外事件的再調(diào)度）的過程200的實(shí)施例。過程200可實(shí)現(xiàn)為處理器38可執(zhí)行并且存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器40中的計(jì)算機(jī)代碼或指令。在描繪的實(shí)施例中，過程200可創(chuàng)建(框202)適合于 模擬的電網(wǎng)系統(tǒng)8或電網(wǎng)系統(tǒng)8的一部分(例如，部分100、102 )的模型。模型可包括可控制其 功率的任何設(shè)備，其包括發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、負(fù)載、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)等。模型還可包括使各種設(shè)備互 連的多種電力交付線。
[0053] 然后可選擇(框204)-組意外事件(其包括N-I意外事件）。例如，可選擇(框204)具 有較高出現(xiàn)概率的意外事件(例如，可關(guān)閉的較舊線路、可安排成離線的發(fā)電機(jī)）、歷史上在 一年的某》時(shí)間出現(xiàn)的意外車件等。討稈200然后可推導(dǎo)（框206)本征靈敏度S和相關(guān)推導(dǎo) (例如：
以及控制動(dòng)作?？刂苿?dòng)作 可包括推導(dǎo)和適合于提供再調(diào)度操作的相關(guān)推導(dǎo)，其包括可使電力生產(chǎn)、交付和消 耗增加和/或減小的控制信號(hào)。
[0054]過程200然后可通過將控制動(dòng)作應(yīng)用于在框202處創(chuàng)建的模型來模擬(框208)例如 控制動(dòng)作。然后可認(rèn)為模擬結(jié)果是可接受或不可接受的（決策210)。如果可接受(決策210)， 控制動(dòng)作然后可應(yīng)用于再調(diào)度(框212)。如上文提到的，可傳送控制信號(hào)來使電力生產(chǎn)、電 力交付和電力消耗增加和/或減小。如果不可接受(決策210)，過程200然后可使操作員能夠 做出改變(例如，選擇不同的本征靈敏度分組、到模型的輸入、控制動(dòng)作等)并且迭代到框 206使得可計(jì)算新的推導(dǎo)和/或控制動(dòng)作。采用該方式，本文描述的技術(shù)提供增強(qiáng)的再調(diào)度 操作。
[0055]技術(shù)效果包括執(zhí)行基于本征靈敏度的再調(diào)度控制動(dòng)作。作為振型組的備選或除振 型組外，可選擇本征靈敏度組。基于本征靈敏度的推導(dǎo)可解釋意外事件，例如可在電網(wǎng)系統(tǒng) 中出現(xiàn)的N-I意外事件。意外事件可包括離線的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和/或電力線?；诒菊黛`敏度 的推導(dǎo)可響應(yīng)于指定振蕩模式提供期望阻尼比和/或穩(wěn)定時(shí)間?；诒菊黛`敏度的推導(dǎo)還 可包括適合于更加高效且更具響應(yīng)性的再調(diào)度的控制動(dòng)作?？赡M控制動(dòng)作以在使用之前 提供驗(yàn)證和確認(rèn)。然后可例如通過傳送適合于使電力生產(chǎn)、電力交付和電力消耗增加和/或 減小的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作。
[0056]該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人 員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，其包括制作和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明 的專利范圍由權(quán)利要求定義，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他 示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書面語言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要 求的書面語言無實(shí)質(zhì)區(qū)別的結(jié)構(gòu)要素則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種系統(tǒng)，其包括： 處理器，其配置成： 從多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件選擇至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件； 基于所述至少一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值； 至少部分基于所述本征靈敏度值來推導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作；以及 應(yīng)用所述一個(gè)或多個(gè)控制動(dòng)作以用于電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電再調(diào)度。2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器配置成經(jīng)由擾動(dòng)通過擾動(dòng)多個(gè)發(fā)電機(jī)系 統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率來推導(dǎo)所述一個(gè)或多個(gè)本征靈敏度值并且使所述擾動(dòng)在所 述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余下部分之中分配。3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述擾動(dòng)在所述多個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的余下部分之中同 等分配。4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)本征值的第一本征值包括基本情況 〇base3，其代表對(duì)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)的特定振蕩模式的基本情況 〇。5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)本征值的第二本征值包括后意外事 件情況〇P〇st，其代表對(duì)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)的特定振蕩模式的后意外事件情況〇。6. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述處理器配置成使所述基本情況〇base移動(dòng)使得對(duì)應(yīng) 于后再調(diào)度后意外事件狀況的σ位于代表期望阻尼比、期望穩(wěn)定時(shí)間或其組合的閾值之外。7. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)本征值的第三本征值包括〇targe3t，并 且其中所述處理器配置成通過使用〇 base和A 〇target來推導(dǎo)所述〇target。8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述處理器配置成通過應(yīng)用〇pcist_target和o pcist來推導(dǎo) 所述其中所代表在所述電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件后的目標(biāo)穩(wěn)定時(shí)間并且其 中所述％_包括所述電網(wǎng)系統(tǒng)意外事件后的穩(wěn)定時(shí)間。9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其包括應(yīng)用二次規(guī)劃來對(duì)優(yōu)化問題求解以推導(dǎo)所述一個(gè) 或多個(gè)控制動(dòng)作。10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述優(yōu)化問題包括旗其中Ng是所述 電網(wǎng)系統(tǒng)中包括的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的總數(shù)量，并且i朽是對(duì)于所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的每個(gè)發(fā)電機(jī)系 統(tǒng)i的再調(diào)度功率量。
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK106067678SQ201610253376
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日 公開號(hào)201610253376.2, CN 106067678 A, CN 106067678A, CN 201610253376, CN-A-106067678, CN106067678 A, CN106067678A, CN201610253376, CN201610253376.2
【發(fā)明人】C.A.鮑內(nèi), N.阿查亞, N.R.喬扈里
【申請(qǐng)人】通用電氣公司