一種多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力快速評估與決策方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能源互聯(lián)輸電中暫態(tài)功角穩(wěn)定控制領(lǐng)域，特別涉及一種多能跨區(qū)互聯(lián) 輸電的防御能力快速評估與決策方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在系統(tǒng)輸電斷面故障方式下，電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制研究一直以來受到區(qū)域電網(wǎng)公司 應(yīng)急調(diào)控部門的高度重視。目前所采用的方法為逐步仿真法，隨著新能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展、環(huán) 境問題日益突出，系統(tǒng)中電源結(jié)構(gòu)已成為多元化格局。互聯(lián)輸電中暫態(tài)功角穩(wěn)定控制的策 略部署取決于送端電網(wǎng)的可控電源種類，不同電源的控制實施將產(chǎn)生較大差異的故障恢復(fù) 效果。采用傳統(tǒng)的逐步積分仿真方式展開研究，需進行不同種方式的排列組合與附加計算， 任務(wù)量繁雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：
[0004] 為了在多能跨區(qū)互聯(lián)輸電發(fā)生暫態(tài)故障時，能夠直接快速的判斷出系統(tǒng)多元電源 的不同組合方式下其防御能力優(yōu)劣，并同時計算出每個組合方式中最優(yōu)防御決策，確保多 元電源跨區(qū)互聯(lián)輸電的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行；本發(fā)明提出了一種多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御 能力快速評估與決策方法。
[0005] 技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0007] -種多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力快速評估與決策方法，該方法步驟如下：
[0008] 步驟1 :將目標(biāo)電網(wǎng)等值為多機系統(tǒng)經(jīng)典模型；
[0009] 步驟2 :面向多機系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性，定義防御向量λ = [Xl，x2,…，xn];
[0010] 步驟3 :應(yīng)對暫態(tài)功角失穩(wěn)的系統(tǒng)運行方式，構(gòu)建多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制 模型；
[0011] 多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型建立的具體步驟如下：
[0012] 步驟3. 1 :引入防御向量的系統(tǒng)導(dǎo)納方程；
[0013] 步驟3. 2 :構(gòu)建暫態(tài)能量方程；
[0014] 步驟3. 3 :建立多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型；
[0015] 步驟4 :結(jié)合步驟3的多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型，推演多能跨區(qū)互聯(lián)輸電 的防御能力評價指標(biāo)；
[0016] 多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力評價指標(biāo)建立的具體步驟如下：
[0017] 步驟4. 1 :依據(jù)步驟3. 3突變解析模型，定義功角穩(wěn)定防御解空間；
[0018] 步驟4. 2 :在步驟4. 1功角穩(wěn)定防御解空間中，推演出能夠使系統(tǒng)穩(wěn)定的防御向量 所對應(yīng)的可行防御解空間；
[0019] 步驟4. 3 :結(jié)合步驟3. 3中穩(wěn)定防御裕度指標(biāo)LAni與步驟4. 2中可行防御解空間 u/(x)、v/(x)，構(gòu)建多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力評價指標(biāo)；
[0020] 步驟5:經(jīng)步驟1-步驟4中系列模型求解，分析計算結(jié)論，評價出多元能源系統(tǒng)不 同運行狀態(tài)下防御能力強弱，得出目標(biāo)運行狀態(tài)所對應(yīng)的最優(yōu)防御解向量，實現(xiàn)故障防御 決策。
[0021] 上述步驟3. 2所述的暫態(tài)能量方程，表示如下：
[0022]暫態(tài)動能方程：K(狀A(yù)) =,7./:,4/U)k，，；；+ 如/丨/)_':;
[0023] 其中：νκ(ω,λ)為暫態(tài)動能函數(shù)，ω為等值系統(tǒng)轉(zhuǎn)子角速度，Μ(λ)為計及防御 向量的慣性常數(shù)，吒為控制動作前一時刻的等值轉(zhuǎn)子角速度，a(λ)為控制動作期間計及 防御向量的等值轉(zhuǎn)子加速度；
[0024] 暫態(tài)勢能方程
[0025] 其中：νρ(δ，λ)為暫態(tài)勢能函數(shù)，δ為暫態(tài)功角，為最大擺動功角，g控制 后一時刻的暫態(tài)功角，為等值系統(tǒng)的機械功率，P 等值系統(tǒng)的電磁功率，CN⑴ 為計及防御向量作用后的等值系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、P' "為防御向量作用后的等值系統(tǒng)機械功 率；
[0026] 暫態(tài)能量守恒方程：
[0027]
[0028]其中：Χ=π-δu〇
[0029] 上述步驟3. 3所述的多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型，表示如下：
[0030] 結(jié)合步驟3. 2的暫態(tài)能量守恒方程，變換為Y3+uY+v= 0形式，進而得出功角突變 解析模型：
[0031]
[0032] 其中：CU)為突變流形方程，?(λ)為計及防御向量的突變流形解的橫坐標(biāo)， ν(λ)計及防御向量的突變流形解的縱坐標(biāo)；
[0033] 名能路反WS姿綸由由防御棹制槌型：
[0034]
[0035]
[0036] 其中：λm為最優(yōu)防御向量，LXn為穩(wěn)定防御裕度指標(biāo)，（u。，V。）為突變流形邊界解， 〇ιληινληι)為最優(yōu)防御向量作用下突變解。
[0037] 上述步驟4. 2所述的可行防御解空間，表示如下：
[0038] 可行防御解空丨1
[0039] 其中：u/(x)、v/(x)為使系統(tǒng)穩(wěn)定的防御向量在突變流形中的映射坐標(biāo)解空 間，同時稱之為可行防御解空間；kAni(x)為狀態(tài)變量，當(dāng)防御向量λπι所映射的突變流形 C^(X) < 0,Κχ)狀態(tài)變量取1，否則Κχ)狀態(tài)變量取0。
[0040] 上述步驟4. 3所述的多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力評價指標(biāo)，表示如下：
[0041] 多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力評價指標(biāo)：
[0042]
[0043] 優(yōu)點和效果：
[0044] 本發(fā)明以多元能源發(fā)電互聯(lián)傳輸中安全穩(wěn)定快速分析為目標(biāo)，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn) 定控制領(lǐng)域提供了科學(xué)的理論分析依據(jù)，所提出防御控制模型與防御能力評價指標(biāo)共同組 成多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力快速評估與決策方法，為電網(wǎng)中多能源互聯(lián)傳輸?shù)陌踩€(wěn) 定策略的快速計算與直接部署方面提供了方法支撐。本發(fā)明立足于多元能源發(fā)電以及穩(wěn)定 性快速直接計算，為未來的新能源發(fā)展以及廣域信息防御系統(tǒng)奠定了理論基礎(chǔ)，實現(xiàn)技術(shù) 方法導(dǎo)向。
【附圖說明】
[0045] 圖1是本發(fā)明中多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力快速評估與決策方法的建模流程 圖。
【具體實施方式】
[0046] 在多元電源跨區(qū)域互聯(lián)輸電電力的電網(wǎng)運行模式下，輸電斷面故障所導(dǎo)致的系統(tǒng) 安全穩(wěn)定評估與控制問題是本發(fā)明的主要目標(biāo)。如果采用常規(guī)的逐步積分仿真法進行分析 時，需大量列舉多源運行方式，多種防御策略需進行反復(fù)仿真驗證，增添了分析的繁瑣性。 面向快速的暫態(tài)功角穩(wěn)定防御能力評判與控制決策問題，本發(fā)明提出了一種多能跨區(qū)互聯(lián) 輸電的防御能力快速評估與決策方法，構(gòu)建了能夠直接計算的防御決策數(shù)學(xué)模型、防御能 力評估數(shù)學(xué)模型，只需將系統(tǒng)故障運行參數(shù)輸入本發(fā)明的模型，便直接快速得出最優(yōu)防御 決策向量與防御能力指標(biāo)，以至于決策者能夠快速分析復(fù)雜電源模式下的系統(tǒng)故障防御部 署方案，進一步確保互聯(lián)電網(wǎng)跨區(qū)輸電方式下安全穩(wěn)定運行。
[0047] 本發(fā)明涉及一種多能跨區(qū)互聯(lián)輸電的防御能力快速評估與決策方法，步驟如下：
[0048] 步驟1 :將目標(biāo)電網(wǎng)等值為多機系統(tǒng)經(jīng)典模型；
[0049]步驟2:面向多機系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性，定義防御向量λ，向量表示如下：
[0050]防御向量表達式為：入=[XX2,…，XJ;
[0051] 其中：變量X為二元變量，其值為1時代表無操控對應(yīng)機組，為0時代表切除對應(yīng) 機組，η為防御區(qū)域內(nèi)所有多種電源的數(shù)量；
[0052] 步驟3 :應(yīng)對暫態(tài)功角失穩(wěn)的系統(tǒng)運行方式，構(gòu)建多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制 模型；
[0053] 多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型建立的具體步驟如下：
[0054] 步驟3. 1 :引入防御向量的系統(tǒng)導(dǎo)納方程，表示如下：
[0055] 多機系統(tǒng)導(dǎo)納方程表達式為
[0056] 其中：ΥΕ為系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣、ΥΕ(；為多源電源的暫態(tài)電抗導(dǎo)納陣、電源端電壓節(jié) 點間導(dǎo)納陣、Υα為電源端電壓節(jié)點向負荷節(jié)點間的導(dǎo)納陣、Yu;為負荷節(jié)點向電源端電壓節(jié) 點間的導(dǎo)納陣、Υα為負荷節(jié)點間的導(dǎo)納陣。
[0057] 引入防御向量的系統(tǒng)導(dǎo)納方程"Ε表達式為：
[0058]Υ'ε=Υε(λ)，Y'eg=diag(λ)YEG，YEG=diag[l/jX'di]
[0059] 其中：YE(λ)為防御向量λ的導(dǎo)納矩陣函數(shù)，jX' &為各電源的暫態(tài)電抗。
[0060] 步驟3. 2 :構(gòu)建暫態(tài)能量方程，表示如下：
[0061]暫態(tài)動能方程：KA (儀 = ,τ十《U)0:
[0062] 其中：νκ(ω,λ)為暫態(tài)動能函數(shù)，ω為等值系統(tǒng)轉(zhuǎn)子角速度，Μ(λ)為計及防御 向量的慣性常數(shù)，吒為控制動作前一時刻的等值轉(zhuǎn)子角速度，a(λ)為控制動作期間計及 防御向量的等值轉(zhuǎn)子加速度。
[0063] 暫態(tài)勢能方豐
[0064] 其中：νρ(δ，λ)為暫態(tài)勢能函數(shù)，δ為暫態(tài)功角，3。為最大擺動功角控制 后一時刻的暫態(tài)功角，Pm為等值系統(tǒng)的機械功率，P 等值系統(tǒng)的電磁功率，CΝ⑴ 為計及防御向量作用后的等值系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、P' "為防御向量作用后的等值系統(tǒng)機械功 率。
[0065] 暫態(tài)能量守恒方程：
[0066]
[0067] 其中：Χ=
[0068] 步驟3. 3 :建立多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型，表示如下：
[0069] 結(jié)合步驟3. 2的暫態(tài)能量守恒方程，變換為Y3+uY+v= 0形式，進而得出功角突變 解析模型：
[0070]
[0071] 其中：CU)為突變流形方程，?(λ)為計及防御向量的突變流形解的橫坐標(biāo)， ν(λ)計及防御向量的突變流形解的縱坐標(biāo)。
[0072] 多能跨區(qū)互聯(lián)輸電中防御控制模型：
[0073]<