[发明专利]多种稳定问题的矩阵式量化指标计算及交直流协调控制方法

说明书

本发明公开了多种稳定问题的矩阵式量化指标计算及交直流协调控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明基于暂态动能改善和摄动灵敏度的多稳定问题矩阵式量化评价指标与方法，充分计及单一稳定和综合稳定控制效果、控制负效应和超调控制等，通过多稳定问题影响因子矩阵评估控制措施施加过程中的稳定问题动态改善效果，考虑控制代价最小与多种稳定问题加权指标最大的目标函数确定最佳交直流紧急控制策略，提升了紧急控制算法对于处理复杂稳定情况的适应性。本发明有利于电力系统运行人员把握复杂系统内在运行规律，为协调制定暂态稳定紧急控制策略提出基础，从而提升系统安全稳定控制的有效性和在线自动化计算水平。

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及多种稳定问题的矩阵式量化指标计算及交直流协调控制策略。

背景技术

目前，大区电网互联、特高压交直流输电、远距离大容量资源能源的电网结构使得电网特性发生极大改变，为了把握主导因素，稳定问题的研究倾向于将功角、电压和频率问题孤立起来。目前电网的稳控措施大多数也是针对单个稳定问题，如功角稳定下采用切机，甩负荷，电压稳定下采用低压减载，频率稳定问题下则采用低频减载或高周切机等。

有关于多种稳定问题的研究集中在功角、电压稳定的关联特性及主导失稳因素识别，基于响应信息监测系统功角、电压稳定相关变量变化并制定相应紧急控制方案，但未考虑功角或电压稳定问题对频率安全的影响，大容量直流闭锁、机组跳闸或突增大量负荷等情况下系统有功功率不平衡，极易引发第三道防线动作。系统电压、功角、频率等稳定性，反映的是电力系统稳定性的一个侧面，它们之间并没有明确的界线。随着交直流互联电网耦合越来越紧密，某些系统动态场景下若仍孤立地去研究功角、电压、频率问题，难以准确把握系统特性和形成准确可靠的控制策略，且无法有效识别或判断对一类稳定问题施加的控制措施是否会对另一类稳定问题引发负效应。

目前交直流协调控制技术搜索方法是基于功角-电压-频率递进穷举式算法，即首先执行功角稳定性判别及控制，满足功角稳定前提下进行电压稳定性判别及控制，最后进行频率稳定控制。控制目标仍然是单一稳定控制，搜索到的结果为单一稳定问题局部解+另一单一稳定局部解等。这种控制策略搜索算法对大多数主导稳定问题或单一稳定问题适应性较强，而对复杂多种稳定问题共存工况，会出现控制负效应，如执行功角控制恶化电压、低频，使得进入电压、频率稳定控制时效果不佳，反而需要匹配更多其他控制量。

发明内容

本发明的目的是：为了提高对多种稳定问题控制负效应及超调现象识别能力，掌握复杂稳定问题下系统暂态稳定紧急控制策略，为暂态稳定紧急控制提供技术基础，给出一种解决多种稳定问题的矩阵式量化指标计算及交直流协调控制方法。该方法通过典型扰动下的时域仿真结果，进行功角稳定、电压稳定、频率稳定指标量化并赋予权重进行加权，掌握不同类型控制措施下多种稳定量化指标变化规律，制定对多种稳定问题均有效的控制措施搜索路径，减少逐一试探搜索次数，控制措施搜索结果可以间接判断系统存在的主导稳定问题，提高紧急控制可靠性。

具体地说，本发明采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1)对交直流线路的典型扰动进行系统暂态稳定时域仿真，基于EEAC方法计算系统稳定裕度含功角稳定裕度η_δ、电压稳定裕度η_v以及频率稳定裕度η_f；定义多种稳定问题为η_δ、η_v以及η_f至少存在一个小于0；

2)针对各个控制措施，基于摄动方法求取各控制措施的多种稳定问题量化指标，所述多种稳定问题量化指标包括功角稳定量化指标L_δ、电压稳定量化指标L_V和频率稳定量化指标L_f，其中：

功角稳定量化指标L_δ，为基于EEAC理论及暂态动能改善的功角稳定问题量化指标，表示为：