基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法，屬于電力系統(tǒng)運行與控制領域。本發(fā)明基于實時匯集的母線電壓和支路潮流同步測量數據，建立反映母線電壓變化量與各個母線負荷有功和無功變化量之間的關聯(lián)方程，采用優(yōu)化方法聯(lián)立求解反映實測運行軌跡的多個運行點之間關聯(lián)關系的方程組，得到各個母線注入有功和注入無功對母線電壓的靈敏度，考慮負荷控制的優(yōu)先級和代價，在可控的無功設備投切和負荷控制措施空間中，搜索滿足各個母線電壓安全穩(wěn)定要求且控制代價最小的無功設備投切和負荷控制措施。本發(fā)明能夠實現防止電壓失去安全穩(wěn)定的協(xié)調優(yōu)化緊急控制。
【專利說明】基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運行與控制領域，更準確地說本發(fā)明涉及一種基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法。
【背景技術】
[0002]大規(guī)模電力的遠距離輸送、負荷中心電壓支撐能力不足使得電壓安全穩(wěn)定成為電力系統(tǒng)運行與控制中需要重點解決的問題之一。現有的電壓安全穩(wěn)定緊急控制技術包括兩類，一類是基于預先制定控制策略表的緊急控制，例如區(qū)域安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)；這類技術實時性和控制精度比較高，但無論是按離線策略表控制，還是按在線策略表控制，都難以避免因用于分析的運行方式與實際運行狀態(tài)的差異過大而帶來的過控問題和欠控問題，可靠性不高。另一類是基于就地測量實時信息的緊急控制，例如低壓減載；該類技術可靠性和實時性比較高，但由于只有就地量，其控制精度很難保證。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是:為了綜合提高電壓安全穩(wěn)定緊急控制的可靠性、實時性和精度，本發(fā)明提出只基于實時匯集的負荷中心變電站的母線電壓和支路潮流同步測量數據，不依賴于電力系統(tǒng)其它廠站的運行方式，不依賴于電力系統(tǒng)模型和參數，直接建立反映母線電壓變化量與各個母線負荷有功和無功變化量之間的關聯(lián)方程，依據各個母線負荷有功和無功對母線電壓的靈敏度在短時間內變化不大的特性，采用優(yōu)化方法聯(lián)立求解反映實測運行軌跡的多個運行點之間關聯(lián)關系的方程組，得到各個母線負荷有功和無功對母線電壓的靈敏度，再基于靈敏度，考慮可控措施及其優(yōu)先級和代價，以及各母線的電壓安全穩(wěn)定要求，實現防止電壓失去安全穩(wěn)定的協(xié)調優(yōu)化緊急控制。。
[0004]具體地說，本發(fā)明是采用以下的技術方案來實現的，包括以下步驟:
[0005]I)匯集基于同步測量的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓和支路潮流信息，并按設定的采樣存儲周期Ttl存儲這些信息，得到包括最新同步測量時刻h信息在內的實測歷史信息，進入步驟2);
[0006]2)若匯集的h時刻的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓都分別大于等于相應母線電壓控制的計算啟動門檻值或其中至少有I個母線的電壓小于等于相應母線電壓的故障狀態(tài)門檻值，則返回步驟I);若匯集的h時刻的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓都分別大于等于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值且其中至少有I個母線的電壓小于相應母線電壓控制的計算啟動門檻值，則進入步驟3);若匯集的h時刻的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓都分別大于相應母線電壓的故障狀態(tài)門檻值且其中至少有I個母線的電壓小于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值，則將電壓小于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值的母線過濾出來，構成電壓待控母線集，進入步驟8)；
[0007]所述母線電壓控制的計算啟動門檻值大于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值，母線電壓的緊急控制啟動門檻值大于相應母線電壓的安全穩(wěn)定臨界值，母線電壓的安全穩(wěn)定臨界值大于相應母線電壓的故障狀態(tài)門檻值；
[0008]3)若匯集的實測歷史信息所對應的時間長度T與設定的靈敏度計算采樣周期Ts之比小于4，則返回步驟1)，否則將h時刻作為第I個采樣時刻點，以Ts對實測歷史信息進行采樣，使得第2個采樣時刻點為Itl-Ts時刻，第3個采樣時刻點為h-21；時刻，第4個采樣時刻點為^-31；時刻，第5個采樣時刻點為時刻，進入步驟4)；
[0009]其中，Ts設置為實測歷史信息的采樣存儲周期Ttl的整數倍；
[0010]4)基于相鄰的兩個采樣時刻點的母線電壓和支路潮流同步測量信息，建立反映兩個采樣時刻點之間各個母線的電壓變化量、負荷有功變化量、負荷及無功補償設備總無功變化量與各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度、注入無功對母線電壓的靈敏度以及電網中其它因素引起母線電壓的變化量的關聯(lián)方程組，將各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度和注入無功對母線電壓的靈敏度，以及在Ts內電網中其它因素引起母線電壓的變化量作為變量，并假設在不同的兩個相鄰采樣時刻點的關聯(lián)方程組中，這些變量是相同的，采用優(yōu)化方法聯(lián)立求解4個反映相鄰的兩個采樣時刻點運行狀態(tài)之間關系的關聯(lián)方程組；若有最優(yōu)解且是唯一解，則將最優(yōu)解作為相應的變量的最新解，并將h時刻作為最新解所關聯(lián)的時刻tr，進入步驟5)，否則，進入步驟5)；
[0011]5)若各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度和注入無功對母線電壓的靈敏度，以及在Ts內電網中其它因素引起母線電壓的變化量的解已獲得、且小于等于設定的靈敏度有效時間，則將匯集的h時刻的所有母線中電壓小于相應母線電壓的預決策控制門檻值的母線 過濾出來，構成電壓預決策控制母線集，對于電壓預決策控制母線集非空的情況，進入步驟6)，對于電壓預決策控制母線集為空的情況，返回步驟I)；
[0012]否則，返回步驟I);
[0013]所述母線電壓的預決策控制門檻值大于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值；
[0014]6)將母線注入有功對母線電壓的靈敏度大于設置的母線注入有功對母線電壓的靈敏度門檻值且可控的母線負荷過濾出來，構成母線負荷控制措施集，將母線注入無功對母線電壓的靈敏度大于設置的母線注入無功對母線電壓的靈敏度門檻值且可控的母線負荷過濾出來，加入到母線負荷控制措施集，將母線注入無功對母線電壓的靈敏度大于設置的母線注入無功對母線電壓的靈敏度門檻值且可切除的母線并聯(lián)電抗器和可投入的母線并聯(lián)電容器過濾出來，構成母線無功補償設備控制措施集，若母線負荷控制措施集非空或母線無功補償設備控制措施集非空，進入步驟7)，否則，返回步驟I)；
[0015]所述可控的母線負荷是指連接到該母線的可控的負荷支路；
[0016]7)建立以切負荷的控制代價最小為目標函數，考慮不同切負荷措施的控制優(yōu)先級、負荷轉供和切負荷措施中有功與無功是一體的、以及負荷轉供、切負荷和投退無功補償設備后滿足電壓預決策控制母線集中各個母線電壓的增量大于等于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值與其電壓安全穩(wěn)定臨界值之差的約束條件的01整數規(guī)劃模型，通過求解01整數規(guī)劃模型來計算電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施；
[0017]若能夠得到最優(yōu)解，則將與其中任一最優(yōu)解相應的負荷轉供措施、切負荷措施與投退無功補償設備措施作為最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施，并將電壓預決策控制母線集和h時刻作為最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施所關聯(lián)的電壓預決策控制母線集和時刻t。，再返回步驟I)，否則返回步驟I)；[0018]8)若最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施已獲得、且t^t。小于等于設定的預決策緊急控制措施的有效時間，則對于最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施所關聯(lián)的電壓預決策控制母線集與電壓待控母線集的交集非空的情況，將最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施直接實施，返回步驟1)，對于最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施所關聯(lián)的電壓預決策控制母線集與電壓待控母線集的交集是空集的情況，返回步驟I);否貝U，返回步驟I)。
[0019]上述技術方案的進一步特征在于，在步驟4)中分別通過方程組(I) - (4)來表示從第I個采樣時刻點開始，相鄰的2個采樣時刻點之間各個母線的電壓變化量、負荷有功變化量、負荷及無功補償設備總無功變化量與各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度、注入無功對母線電壓的靈敏度以及電網中其它因素引起母線電壓的變化量的關系，有功、無功都以流入母線為正:
[0020]
【權利要求】
1.基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法，其特征在于: 1)匯集基于同步測量的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓和支路潮流信息，并按設定的采樣存儲周期Ttl存儲這些信息，得到包括最新同步測量時刻h信息在內的實測歷史信息，進入步驟2); 2)若匯集的h時刻的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓都分別大于等于相應母線電壓控制的計算啟動門檻值或其中至少有I個母線的電壓小于等于相應母線電壓的故障狀態(tài)門檻值，則返回步驟I);若匯集的h時刻的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓都分別大于等于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值且其中至少有I個母線的電壓小于相應母線電壓控制的計算啟動門檻值，則進入步驟3);若匯集的h時刻的電壓安全穩(wěn)定監(jiān)控設備集中所有母線的電壓都分別大于相應母線電壓的故障狀態(tài)門檻值且其中至少有I個母線的電壓小于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值，則將電壓小于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值的母線過濾出來，構成電壓待控母線集，進入步驟8); 所述母線電壓控制的計算啟動門檻值大于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值，母線電壓的緊急控制啟動門檻值大于相應母線電壓的安全穩(wěn)定臨界值，母線電壓的安全穩(wěn)定臨界值大于相應母線電壓的故障狀態(tài)門檻值； 3)若匯集的實測歷史信息所對應的時間長度T與設定的靈敏度計算采樣周期Ts之比小于4，則返回步驟1)，否則將h時刻作為第I個采樣時刻點，以Ts對實測歷史信息進行采樣，使得第2個采樣時刻點為Itl-Ts時刻，第3個采樣時刻點為h-21；時刻，第4個采樣時刻點為^-31；時刻，第5個采樣時刻點為^-41；時刻，進入步驟4)； 其中，Ts設置為實測歷 史信息的采樣存儲周期Ttl的整數倍； 4)基于相鄰的兩個采樣時刻點的母線電壓和支路潮流同步測量信息，建立反映兩個采樣時刻點之間各個母線的電壓變化量、負荷有功變化量、負荷及無功補償設備總無功變化量與各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度、注入無功對母線電壓的靈敏度以及電網中其它因素引起母線電壓的變化量的關聯(lián)方程組，將各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度和注入無功對母線電壓的靈敏度，以及在Ts內電網中其它因素引起母線電壓的變化量作為變量，并假設在不同的兩個相鄰采樣時刻點的關聯(lián)方程組中，這些變量是相同的，采用優(yōu)化方法聯(lián)立求解4個反映相鄰的兩個采樣時刻點運行狀態(tài)之間關系的關聯(lián)方程組；若有最優(yōu)解且是唯一解，則將最優(yōu)解作為相應的變量的最新解，并將h時刻作為最新解所關聯(lián)的時刻I進入步驟5)，否則，進入步驟5)； 5)若各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度和注入無功對母線電壓的靈敏度，以及在Ts內電網中其它因素引起母線電壓的變化量的解已獲得、且小于等于設定的靈敏度有效時間，則將匯集的h時刻的所有母線中電壓小于相應母線電壓的預決策控制門檻值的母線過濾出來，構成電壓預決策控制母線集，對于電壓預決策控制母線集非空的情況，進入步驟6)，對于電壓預決策控制母線集為空的情況，返回步驟I)； 否則，返回步驟I); 所述母線電壓的預決策控制門檻值大于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值； 6)將母線注入有功對母線電壓的靈敏度大于設置的母線注入有功對母線電壓的靈敏度門檻值且可控的母線負荷過濾出來，構成母線負荷控制措施集，將母線注入無功對母線電壓的靈敏度大于設置的母線注入無功對母線電壓的靈敏度門檻值且可控的母線負荷過濾出來，加入到母線負荷控制措施集，將母線注入無功對母線電壓的靈敏度大于設置的母線注入無功對母線電壓的靈敏度門檻值且可切除的母線并聯(lián)電抗器和可投入的母線并聯(lián)電容器過濾出來，構成母線無功補償設備控制措施集，若母線負荷控制措施集非空或母線無功補償設備控制措施集非空，進入步驟7)，否則，返回步驟I)； 所述可控的母線負荷是指連接到該母線的可控的負荷支路； 7)建立以切負荷 的控制代價最小為目標函數，考慮不同切負荷措施的控制優(yōu)先級、負荷轉供和切負荷措施中有功與無功是一體的、以及負荷轉供、切負荷和投退無功補償設備后滿足電壓預決策控制母線集中各個母線電壓的增量大于等于相應母線電壓的緊急控制啟動門檻值與其電壓安全穩(wěn)定臨界值之差的約束條件的Ol整數規(guī)劃模型，通過求解01整數規(guī)劃模型來計算電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施； 若能夠得到最優(yōu)解，則將與其中任一最優(yōu)解相應的負荷轉供措施、切負荷措施與投退無功補償設備措施作為最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施，并將電壓預決策控制母線集和h時刻作為最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施所關聯(lián)的電壓預決策控制母線集和時刻t。，再返回步驟I)，否則返回步驟I)； 8)若最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施已獲得、且h-t。小于等于設定的預決策緊急控制措施的有效時間，則對于最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施所關聯(lián)的電壓預決策控制母線集與電壓待控母線集的交集非空的情況，將最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施直接實施，返回步驟1)，對于最新的電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施所關聯(lián)的電壓預決策控制母線集與電壓待控母線集的交集是空集的情況，返回步驟I); 否則，返回步驟I)。
2.根據權利要求1所述的基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法，其特征在于，在步驟4)中分別通過方程組(I)- (4)來表示從第I個采樣時刻點開始，相鄰的2個采樣時刻點之間各個母線的電壓變化量、負荷有功變化量、負荷及無功補償設備總無功變化量與各個母線注入有功對母線電壓的靈敏度、注入無功對母線電壓的靈敏度以及電網中其它因素引起母線電壓的變化量的關系，有功、無功都以流入母線為正:
3.根據權利要求1所述的基于同步測量信息的電壓安全穩(wěn)定自適應緊急控制方法，其特征在于，在步驟7)中通過求解以公式(6)表示目標函數、以公式(7)表示約束條件的01整數規(guī)劃模型，來計算電壓安全穩(wěn)定預決策緊急控制措施，有功、無功都以流入母線為正:

【文檔編號】H02J3/12GK103715694SQ201310660210
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】徐泰山, 李穎毅, 李碧君, 孫維真, 鮑顏紅, 王超, 徐偉, 李繼紅, 鄭亮, 陳金, 常勇, 趙一琰 申請人:南京南瑞集團公司, 國網浙江省電力公司