[发明专利]一种动态跟踪暂态功角弱稳定模式的切机控制方法

说明书

本发明公开了一种动态跟踪暂态功角弱稳定模式的切机控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明针对电网发展过程中系统内同调性差的多个机群间发生相对运动，造成复杂暂态功角失稳现象，计及主导失稳模式外不同弱稳定模式的裕度折算系数，建立了动态灵敏度指标，制定了每步迭代的切机策略及启发式紧急控制策略搜索算法，实现了统筹系统多个弱稳定模式的自动协调控制。本发明有利于电力系统调度运行人员把握复杂系统内在运行规律，为协调制定切机优化策略提出基础，从而提升大电网安全稳定控制的有效性和自动化水平。

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一种动态跟踪暂态功角弱稳定模式的切机控制方法。

背景技术

随着送端电网配套电源建设进度滞后，受端直流多馈入系统强度逐渐减弱，特高压直流投运后“强直弱交”矛盾进一步深化，电网结构和稳定特性发生深刻变化，实际电网仿真中出现了诸多复杂的暂态失稳现象，例如，发电机功角轨迹的多群特征、主导失稳模式的演化、稳定控制的负效应，等等。这是由于多机系统中，故障后各发电机受扰程度不同，系统内同调性差的多个机群间发生相对运动，其相对运动情况随着时间推移动态变化。因此，除了对系统主导模式分群下的稳定性及稳定裕度予以关注外，还应关注其他相对运动特征显著的机群间的运动稳定性问题，并在控制算法设计时加以考虑，从而提升算法的适应性或计算效率。

基于故障检测和触发的紧急控制是防止电力系统故障后稳定特性恶化甚至造成大停电事故的最有效措施之一，对于暂态功角失稳的紧急控制而言，一般采取切机控制措施，但暂态稳定紧急控制优化决策属于高维非线性整数规划问题，暂态稳定约束条件难以定量解析表达，当前的研究中，除了基于人工经验的试凑法以外，大多集中于各种稳定量化指标对控制变量的灵敏度技术。专利申请“基于弱稳定模式记忆的系统暂态稳定紧急控制策略”(CN201610315291.2)提出了弱稳定模式的概念，并通过逐步试探确定每一步的切机控制措施。专利申请“电力系统暂态相继失稳模式搜索及关联交流断面识别方法”(CN201310349948.3)，提出了一种防御交直流混联电网暂态稳定模式的恶性演化的方法。但上述方法均未述及动态实现可切机组自动排序的算法，且不同暂态功角稳定模式和对应的发电机组灵敏度排序独立识别控制，降低了紧急控制搜索效率。

发明内容

本发明的目的是：为了提高紧急控制算法对于复杂失稳场景的适应性，掌握计及暂态功角弱稳定模式的紧急切机控制策略，避免以往仅基于主导失稳模式监视的紧急控制算法在策略搜索过程中出现其他弱稳定模式演化为主导失稳模式而导致的算法振荡、低效等问题，给出一种动态跟踪暂态功角弱稳定模式的切机控制方法。该方法通过识别系统暂态功角弱稳定模式，动态计算候选控制措施的灵敏度指标，按照一定的步长进行暂态稳定策略试探性搜索，动态跟踪系统弱稳定模式的变化，根据修正后的动态灵敏度指标执行切机策略，直到系统稳定。

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)从在线决策系统平台实时测量当地电网电气量，在故障发生到实测结束时刻的给定时间窗口内，确定系统的暂态功角弱稳定模式；

2)按下式将故障设备的故障断面故障发生前传输的稳态有功功率的一部分作为紧急控制措施量初始预估值DP₀，将基于控制措施的排序和最小过切原则搜索到大于DP₀的措施作为暂态功角稳定紧急控制的候选切机措施：

DP₀＝α·P_cont

其中，P_cont为故障设备的故障断面故障发生前传输的稳态有功功率；α为比例常数；

3)综合考虑多个暂态功角弱稳定模式，动态计算候选切机措施的灵敏度指标，每一步切除动态灵敏度指标最大的一台发电机，然后进行时域仿真校核，根据暂态功角主导失稳模式动态变化确定切机顺序，直到系统稳定。