[发明专利]多种安全稳定约束的预防控制和紧急状态辅助决策方法

说明书

技术领域

本发明属电力系统及其自动化技术领域，涉及一种考虑多种安全稳定约束的预防控制和紧急状态辅助决策计算方法。

背景技术

电力系统的稳定问题按性质可分为不同种类，包括暂态稳定、动态稳定、静态电压稳定、频率稳定等。除了稳定问题，运行中的所有电力设备还必须在不超过它们允许的电流、电压和频率的幅值和时间限额内运行。不安全的后果，可能导致电力设备的损坏。对于电力系统说来，安全和稳定都是电力系统正常运行所不可缺少的最基本条件。

预防控制辅助决策针对电网预想故障后潜在的安全稳定问题，改变当前运行点防止事故发生后可能造成的系统崩溃。紧急状态辅助决策则提供抑制或消除电网当前紧急状态的决策方案。控制措施包括发电机功率调整、并联电容器和电抗器投切、直流功率调整、负荷调整等。预防控制和紧急状态辅助决策计算问题，可用如下数学模型表示：

式中：为动态元件的状态变量向量；为静态潮流变量向量（既静态运行点）；为控制变量向量；为目标函数（根据具体的控制目的而定，通常可为控制代价最小）；表示潮流方程；为系统的安全域，各类安全稳定问题对应的多种安全域都是系统统一的安全域在各个侧面的投影。预防控制辅助决策针对的安全稳定问题包括静态安全、暂态稳定、动态稳定、静态电压稳定、频率稳定等；紧急状态辅助决策针对的电网紧急状态包括设备过载、断面越限、母线电压越限、频率越限、低频振荡、静态功角稳定裕度不足、静态电压稳定裕度不足、小扰动稳定阻尼不足等，系统的安全运行点在上述各种安全域的交集中。上述各种安全稳定问题大多是非线性问题，有的甚至无法直接得到控制措施对控制性能的灵敏度（如暂态稳定问题），因此，考虑多种安全稳定约束的预防控制和紧急状态辅助决策计算是一个非常复杂的高维非线性规划问题。

随着特高压电网骨干网的形成，区域互联的增多，电力系统正向着大电网互联的方向发展。互联电网的动态行为和失稳模式特性也越来越复杂，电网的各类安全稳定问题相互交织，多种安全稳定隐患可能同时出现，需要在辅助决策计算中考虑多种安全稳定问题和预防控制与紧急状态辅助决策之间的协调优化，这是以往的辅助决策计算中甚少涉及的。

本发明提出一种考虑多种安全稳定约束的预防控制与紧急状态辅助决策计算方法。该方法将各种安全稳定问题分解后进行协调，采用递归迭代解决控制方案冲突的问题，可以满足实际工程应用的要求。

发明内容

考虑多种安全稳定约束的预防控制和紧急状态辅助决策计算方法，将预防控制和紧急状态辅助决策及多种安全稳定约束解耦，采用分解协调和递归迭代的方法解决复杂的高维非线性规划问题。

本发明采取以下技术方案实现，包括下列步骤：

1)        若电网处于紧急状态，则首先进行紧急状态辅助决策计算，根据计算结果调整电网运行方式，重新进行预想故障下的安全稳定评估，对于电网仍然存在的安全稳定问题，进行预防控制辅助决策计算；若电网不处于紧急状态但预想故障下有安全稳定问题，则直接进行预防控制辅助决策计算。

2)        在进行紧急状态或预防控制辅助决策计算时，将考虑的多种安全稳定问题进行分类，将关系密切、耦合程度较强的问题分为同一类别。不同类别的辅助决策可以考虑并行计算以提高计算速度。

3)        将安全稳定问题分类后，将同一类别的各种安全稳定问题按重要和复杂程度进行排序，获得各问题的计算队列。对同一类别的各种安全稳定问题辅助决策按计算队列的先后顺序进行串行计算。在串行计算的辅助决策之间，前一辅助决策计算完成后，根据计算结果调整电网运行方式，后续的辅助决策计算在前面的计算基础上进行。为避免后续的计算影响已计算的结果，每一辅助决策计算完成后均须输出安全稳定性指标对候选控制措施的灵敏度，若无法得到相关的灵敏度，则输出候选控制措施的参与因子（例如暂态功角稳定问题，参与因子体现了元件对安全稳定性的贡献程度），后续的辅助决策计算将其作为稳定约束加以考虑，对灵敏度或参与因子大于门槛值的候选控制措施，控制方向不能与之前辅助决策计算的方向相反。同样，紧急状态辅助决策输出的灵敏度或参与因子，预防控制辅助决策也将其作为稳定约束加以考虑。

4)        按串行流程计算的各辅助决策控制措施通常不会出现互相矛盾的情况，按并行流程计算的各辅助决策控制措施需要根据灵敏度信息合并控制措施，合并原则如下：

（1）若控制措施灵敏度方向相同，则取各措施中的最大值；