專利名稱：一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)緊急控制在線決策方法，特別是關(guān)于一種用于海上油氣田生產(chǎn)和電網(wǎng)控制領(lǐng)域中的海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法。
背景技術(shù)：
海上油田群電網(wǎng)是一個分散在海洋上，由分布式發(fā)電、平臺變電站/負荷、海纜等構(gòu)成的獨立微網(wǎng)系統(tǒng)，是海洋油氣開采的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其安全穩(wěn)定性對于保障海上油氣生產(chǎn)可靠性和效率具有重要的作用。緊急控制是指系統(tǒng)受到擾動而進入緊急或極端緊急狀態(tài)時，用于防止系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞或向更加惡劣的情況發(fā)展、避免造成嚴重停電事故的一系列控制措施，是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。而緊急控制的預(yù)決策是指在擾動或故障發(fā)生前，制定好應(yīng)對各種可能擾動或故障的控制方案，即決策表，以備在檢測到實際擾動或故障時，通過對比決策表，快速實施控制措施，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。海上油田群電網(wǎng)是以燃氣輪機發(fā)電機為主力發(fā)電設(shè)備的電力系統(tǒng)。由于燃氣輪機組的快速調(diào)節(jié)特性，當系統(tǒng)負荷發(fā)生變化后，機組可以迅速調(diào)節(jié)出力，以滿足發(fā)電與負荷的平衡。因此，海上油田群電網(wǎng)的緊急控制系統(tǒng)主要考慮發(fā)生擾動或故障后系統(tǒng)的負荷與發(fā)電功率的平衡，而將暫態(tài)、電壓等動態(tài)穩(wěn)定性的影響隱含于一定的穩(wěn)定裕度中，這樣一來，主要的緊急控制手段即為快速切負荷，又稱為“優(yōu)先脫扣”。由此，海上油田群電網(wǎng)緊急控制在線預(yù)決策的核心問題轉(zhuǎn)化為:如何在考慮系統(tǒng)安全和潮流的約束下制定優(yōu)化的切負荷策略，即與各種擾動/故障對應(yīng)的切負荷地點和大小的優(yōu)化設(shè)計問題。目前能量管理系統(tǒng)(簡稱EMS,Energy Management System)采用基于電網(wǎng)熱備(旋轉(zhuǎn)備用)的優(yōu)先脫扣(海上油田作業(yè)的專業(yè)術(shù)語，即緊急減負荷)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要考慮總發(fā)電功率和總負荷之間的平衡，采用離線決策的方式，在不同的拓撲和工況下，考慮了電網(wǎng)內(nèi)所有的可卸載對象，根據(jù)不同的故障，觸發(fā)相應(yīng)的卸載范圍，以此保證了某個設(shè)備發(fā)生故障時電網(wǎng)的穩(wěn)定性。由于需離線將所有緊急控制策略CASE羅列出來，才可能在系統(tǒng)發(fā)生故障后做出正確判斷，因此帶來了策略表數(shù)據(jù)規(guī)模大、存在失配情況等缺點，而且隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的增加，建立所有的CASE以滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的要求將變得越來越困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其能有效減小策略表的規(guī)模，減少計算量，同時降低失配的情況，并能加強控制過程中系統(tǒng)的安全性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其包括以下步驟:1)系統(tǒng)正常運行，EMS系統(tǒng)對實際電網(wǎng)進行實時監(jiān)控并按預(yù)先設(shè)定的時間間隔定期采集系統(tǒng)當前運行參數(shù)信息，將電網(wǎng)參數(shù)提供給緊急控制系統(tǒng)；
2)根據(jù)系統(tǒng)當前運行參數(shù)進行狀態(tài)估計，得到當前的運行方式參數(shù)，包括各狀態(tài)變量的值，判斷運行參數(shù)是否有刷新，如果有刷新則生成緊急控制系統(tǒng)控制策略表；緊急控制系統(tǒng)控制策略表生成方法如下:(1)建立緊急控制在線預(yù)決策的數(shù)學(xué)模型:
權(quán)利要求
1.一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其包括以下步驟: 1)系統(tǒng)正常運行，EMS系統(tǒng)對實際電網(wǎng)進行實時監(jiān)控并按預(yù)先設(shè)定的時間間隔定期采集系統(tǒng)當前運行參數(shù)信息，將電網(wǎng)參數(shù)提供給緊急控制系統(tǒng)； 2)根據(jù)系統(tǒng)當前運行參數(shù)進行狀態(tài)估計，得到當前的運行方式參數(shù)，包括各狀態(tài)變量的值，判斷運行參數(shù)是否有刷新，如果有刷新則生成緊急控制系統(tǒng)控制策略表；緊急控制系統(tǒng)控制策略表生成方法如下: (1)建立緊急控制在線預(yù)決策的數(shù)學(xué)模型:
2.如權(quán)利要求1所述的一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其特征在于:所述步驟2)步驟(I)中，所述數(shù)學(xué)模型的建模方法如下: ①在緊急控制中，尋找每個故障對應(yīng)的最優(yōu)控制策略是一個非線性最優(yōu)化問題，最優(yōu)控制策略的求解是一個多約束的非線性最優(yōu)化問題，其數(shù)學(xué)模型為:
3.如權(quán)利要求2所述的一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其特征在于:所述步驟(I)步驟⑤中，所述出力裕度約束為:
4.如權(quán)利要求2所述的一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其特征在于:所述步驟(I)步驟⑤中，所述電壓約束為:
5.如權(quán)利要求2所述的一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其特征在于:所述步驟(I)步驟⑤中，所述各支路輸送容量約束為:
6.如權(quán)利要求2所述的一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其特征在于:所述步驟(I)步驟⑤中，所述決策變量約束為:Ui G {O，1}i = 1， ，Nm, 具體的控制措施為離散變量 ，用O和I來分別表示切與不切負荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海上油田群電網(wǎng)緊急控制的在線預(yù)決策方法，其步驟為正常運行，EMS系統(tǒng)對實際電網(wǎng)進行實時監(jiān)控并按預(yù)先設(shè)定的時間間隔定期采集系統(tǒng)當前運行參數(shù)信息，將電網(wǎng)參數(shù)提供給緊急控制系統(tǒng)；根據(jù)系統(tǒng)當前運行參數(shù)進行狀態(tài)估計，得到當前的運行方式參數(shù)，包括各狀態(tài)變量的值，判斷運行參數(shù)是否有刷新，如果有刷新則生成緊急控制系統(tǒng)控制策略表；實時檢測系統(tǒng)是否發(fā)生擾動和故障，若未發(fā)生則系統(tǒng)繼續(xù)正常運行，返回第一步；若發(fā)生故障則判斷擾動和故障類型，繼續(xù)執(zhí)行下一步；在控制策略表中尋找匹配的控制策略；執(zhí)行緊急控制策略，并實時檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)；在系統(tǒng)經(jīng)過渡過程回到穩(wěn)定運行時，本次緊急控制結(jié)束返回第一步。本發(fā)明能在海上油氣田生產(chǎn)和電網(wǎng)控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。
文檔編號H02J3/14GK103107544SQ20131003771
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者王建豐, 謝小榮, 魏澈, 劉國鋒, 李強, 萬光芬 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 清華大學(xué)