專利名稱：電力系統調度操作在線安全穩定快速校核方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統調度操作的校核方法，屬于電力系統分析技術領域。
背景技術：
電力系統調度操作是調整電網運行方式、處理電網異常和事故的基本手段，如何確保操作的安全性是電網調度日常工作中必須應對的問題。隨著電網規模的不斷擴大，電網之間的聯系日趨緊密，一方面，調度操作不當對系統安全穩定性的影響可能會擴大； 另一方面，對調度員在各種復雜工況下的操作能力和事故狀態下的快速反應能力提出了更高的要求。現有的操作系統一般以倒閘操作防誤校驗和潮流分析為主，對于操作后電網的安全穩定狀態主要依靠運行人員的主觀經驗來判斷。因此迫切需要在調度命令下發前，快速評估調度操作后系統的安全穩定性，有效降低調度操作給系統造成的風險。近年來，在線安全穩定分析與控制技術已取得了可觀的應用成效，對于支撐電網安全穩定運行發揮了重要作用，為調度操作的在線安全穩定快速校核奠定了良好的基礎。專利“電力系統在線安全穩定評估預想故障集自適應篩選方法”(申請號為200810243660. 7)以安全穩定裕度為指標，結合安全穩定模式和電網運行狀態的變化程度，從預想故障全集中篩選出需要重新計算的預想故障子集，可減小當前時間斷面下在線安全穩定評估用預想故障集的規模，提高在線安全穩定評估的計算速度。專利“電力系統在線暫態安全穩定評估預想故障篩選方法”(申請號為201110279948. I)進一步考慮了元件投/退對安全穩定裕度與模式的影響，本發明應用了上述專利中的一些技術。
發明內容
為了克服現有技術的不足，縮短調度操作安全校核的計算時間，本發明提供了一種電力系統調度操作在線安全穩定快速的校核方法，為評估調度操作風險提供技術支撐，及時發現調度操作可能帶來的安全隱患，保證電網的安全穩定運行。本發明方法主要包括如下步驟
步驟一根據電網實時運行方式信息和調度操作預計實施時刻，依據超短期負荷預測、發電計劃和外送計劃，形成用于調度操作安全穩定校核的基礎斷面；
步驟二 基于調度操作安全穩定校核基礎斷面和調度操作指令，對操作后的電網進行網絡薄弱性分析，并形成潮流、穩定計算數據文件；
步驟三依據電網當前運行狀態的安全穩定裕度和模式，結合調度操作預計實施時刻電網運行狀態的變化大小、故障元件到調度操作元件之間的電氣距離，自動生成用于調度操作安全穩定校核的預想故障集；
步驟四基于步驟二生成的潮流、穩定計算數據文件，以及步驟三生成的預想故障集，運用安全穩定性統一量化方法，綜合評估調度操作后的電網安全穩定水平；針對調度操作導致電網安全穩定裕度不滿足要求的情況，計算改善安全穩定水平的控制措施，并形成調度操作輔助決策建議。
進一步，步驟一中所述用于調度操作安全穩定校核的基礎斷面的形成方法為以系統當前時刻的潮流斷面為基礎，根據超短期負荷預測、發電計劃和外送計劃提供的有功計劃，運用無功自動調整技術，形成與調度操作預計實施時刻電網運行工況最接近的潮流斷面，作為調度操作安全穩定校核的基準斷面；若調度操作預計實施時刻與當前時刻的時間間隔小于某一設定值，選擇系統當前時刻斷面作為安全穩定校核的基準斷面；
負荷無功調整方法是保證各負荷母線功率因數與當前時刻潮流工況下功率因數相等，若當前時刻潮流工況下負荷母線有功為0，則按缺省的功率因數來計算；
發電機無功調整方法是對于PV節點類型 的發電機，其機端電壓與當前時刻的機端電壓一致；對于PQ節點類型的發電機，按等功率因數調整(若超出發電機無功限值，則按限值給出)；若當前時刻下機組停運，則取默認值。進一步，步驟三中所述用于調度操作安全穩定校核的預想故障集的生成方法為
(1)分別計算出預想故障全集中各個故障元件到調度操作元件的最小電氣距離，若電氣距離小于設定值，則將預想故障集中相應的故障作為必須進行安全校核的故障；
(2)針對步驟(I)篩選以后余下的預想故障，以反映電網安全穩定程度的安全穩定裕度為指標，結合調度操作后電網運行狀態與電網當前運行狀態之間的差異，篩選出需要進行安全校核的故障；
(3)將步驟(I)與(2)篩選出的故障合并作為用于調度操作安全校核的故障集。進一步，步驟二中所述網絡薄弱性分析的步驟如下
(1)將節點/支路模型轉化為電網絡圖的鏈表數據存儲；
(2)基于圖的邊聯通性分析，采用深度優先搜索算法尋找圖的橋，得出電力網絡中的薄弱通道；
(3)斷開每座橋，采用廣度優先搜索算法尋找各個連通分量，得到電網孤島信息；對調度操作后出現電網孤島的情況，給出告警信息提示調度員注意。本發明提出的校核方法能夠利用電網實時運行方式信息和計劃信息，形成調度操作預計實施時刻的潮流斷面，通過自動篩選預想故障，實現操作后電網靜態、暫態和動態安全的快速評估和輔助決策，為調度運行人員制定調度操作命令提供技術支撐，及時地規避調度操作給系統運行帶來的風險。
圖I是本發明方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖I和實施例對本發明作進一步詳細說明。附圖I的步驟I是形成用于調度操作安全校核的基礎斷面的流程。根據電網實時運行方式信息和調度操作預計實施時刻，在超短期負荷預測、發電計劃和外送計劃提供的有功計劃的基礎上，運用無功自動調整技術，形成與調度操作預計實施時刻電網運行工況最接近的潮流斷面，作為調度操作安全穩定校核的基準斷面。如果調度操作實施需求緊迫(如事故處理)，則選擇系統當前潮流斷面作為安全穩定校核基礎斷面，例如調度操作預計實施時刻與當前時刻的時間間隔t小于某一設定值T，可選擇系統當前時刻斷面作為安全校核的基準斷面。T值的設定與計劃數據刷新周期(一般在5-15分鐘之間)和對校核結果精度的要求有關，T值取的較大則可簡化數據處理過程，但不考慮計劃數據，會使校核結果精度稍差。負荷無功調整方法是保證各負荷母線功率因數與當前時刻潮流工況下功率因數相等，若當前時刻潮流工況下負荷母線有功為0，則按缺省的功率因數來計算。發電機無功調整方法是對于PV節點類型的發電機，其機端電壓與當前時刻的機端電壓一致；對于PQ節點類型的發電機，按等功率因數調整(若超出發電機無功限值，則按限值給出)；若當前時刻下機組停運，則取默認值。附圖I的步驟2描述的是根據調度操作指令，對操作后的電網進行網絡薄弱性分析，并形成操作后潮流、穩定計算數據文件。基于圖論進行網絡拓撲和電網薄弱性分析步驟如下
1、將節點/支路模型轉化為電網絡圖的鏈表數據存儲；
2、基于圖的邊聯通性分析(若刪去圖中的一條邊，一個連通的圖分割成兩個或兩個以上的連通分量，則該邊為圖的一座橋，一個沒有橋的連通圖稱為邊連通圖)，采用深度優先搜索算法尋找圖的橋，得出電力網絡中的薄弱通道；
3、斷開每座橋，采用廣度優先搜索算法尋找各個連通分量，得到電網孤島信息。對調度操作后出現電網孤島的情況，給出告警信息提示調度員注意。附圖步驟3描述的是自動篩選用于調度操作安全穩定校核的預想故障集流程。故障的自動篩選步驟如下
(1)分別計算出預想故障全集中各個故障元件到調度操作元件的最小電氣距離，若電氣距離小于設定值(該設定值根據工程經驗選取該值取較大值時，篩選出的必須校核故障數較多，校核時間較長)，則將預想故障集中相應的故障作為必須進行安全校核的故障；
(2)針對步驟(I)篩選以后余下的預想故障，以反映電網安全穩定程度的安全穩定裕度為指標，結合調度操作后電網運行狀態與電網當前運行狀態之間的差異，篩選出需要進行安全校核的故障
(a)依據當前時刻電網運行狀態的安全穩定裕度和安全穩定模式,確定對安全穩定裕度影響較大的設備；
(b)結合調度操作預計實施時刻電網運行狀態相對于當前電網運行狀態的變化大小，確定需要重新計算預想故障的安全穩定模式和裕度門檻值；
(c)依據每個預想故障的安全穩定裕度隨時間增大可信度下降的特性，采用安全穩定裕度隨時間增大而減小的裕度-時間函數，在當前時刻每個故障的安全穩定裕度的基礎上，分別直接估算每個預想故障的安全穩定裕度；
(d)從預想故障全集篩選出估算的裕度小于裕度門檻值的預想故障。(3)將步驟(I)與(2)篩選出的故障合并作為用于調度操作安全校核的故障集。
附圖I的步驟4描述的是調度操作安全校核的計算功能和流程，調度員可根據實際需要選擇計算任務，包括靜態/暫態/動態安全穩定評估，輸電斷面極限功率計算和預防控制輔助決策。安全校核模塊采用統一量化分析方法，進行靜態安全、暫態和動態安全穩定性的綜合量化評估；如果調度操作后的電網安全穩定水平滿足要求，則進行輸電斷面極限計算；針對調度操作導致電網安全穩定性存在隱患的情況，計算提高安全穩定裕度的預防控制 措施。
權利要求
1.一種電力系統調度操作在線安全穩定快速校核方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一根據電網實時運行方式信息和調度操作預計實施時刻，依據超短期負荷預測、發電計劃和外送計劃，形成用于調度操作安全穩定校核的基礎斷面；步驟二 基于調度操作安全穩定校核基礎斷面和調度操作指令，對操作后的電網進行網絡薄弱性分析，并形成潮流、穩定計算數據文件；步驟三依據電網當前運行狀態的安全穩定裕度和模式，結合調度操作預計實施時刻電網運行狀態的變化大小、故障元件到調度操作元件之間的電氣距離，自動生成用于調度操作安全穩定校核的預想故障集；步驟四基于步驟二生成的潮流、穩定計算數據文件，以及步驟三生成的預想故障集，運用安全穩定性統一量化方法，綜合評估調度操作后的電網安全穩定水平；針對調度操作導致電網安全穩定裕度不滿足要求的情況，計算改善安全穩定水平的控制措施，并形成調度操作輔助決策建議。
2.根據權利要求I所述的電力系統調度操作在線安全穩定快速校核方法，其特征在于，所述步驟一中用于調度操作安全穩定校核的基礎斷面的形成方法為以系統當前時刻的潮流斷面為基礎，根據超短期負荷預測、發電計劃和外送計劃提供的有功計劃，運用無功自動調整技術，形成與調度操作預計實施時刻電網運行工況最接近的潮流斷面，作為調度操作安全穩定校核的基準斷面；若調度操作預計實施時刻與當前時刻的時間間隔小于某一設定值，選擇系統當前時刻斷面作為安全穩定校核的基準斷面；負荷無功調整方法是保證各負荷母線功率因數與當前時刻潮流工況下功率因數相等，若當前時刻潮流工況下負荷母線有功為O，則按缺省的功率因數來計算；發電機無功調整方法是對于PV節點類型的發電機，其機端電壓與當前時刻的機端電壓一致；對于PQ節點類型的發電機，按等功率因數調整(若超出發電機無功限值，則按限值給出)；若當前時刻下機組停運，則取默認值。
3.根據權利要求I或2所述的電力系統調度操作在線安全穩定快速校核方法，其特征在于，所述步驟三中用于調度操作安全穩定校核的預想故障集的生成方法為(1)分別計算出預想故障全集中各個故障元件到調度操作元件的最小電氣距離，若電氣距離小于設定值，則將預想故障集中相應的故障作為必須進行安全校核的故障；(2)針對步驟(I)篩選以后余下的預想故障，以反映電網安全穩定程度的安全穩定裕度為指標，結合調度操作后電網運行狀態與電網當前運行狀態之間的差異，篩選出需要進行安全校核的故障；(3)將步驟(I)與(2)篩選出的故障合并作為用于調度操作安全穩定校核的預想故障集。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特征是，所述步驟二中網絡薄弱性分析的步驟如下(1)將節點/支路模型轉化為電網絡圖的鏈表數據存儲；(2)基于圖的邊聯通性分析，采用深度優先搜索算法尋找圖的橋，得出電力網絡中的薄弱通道；(3)斷開每座橋，采用廣度優先搜索算法尋找各個連通分量，得到電網孤島信息；對調度操作后出現電網孤島的情況，給出告警信息提示調度員注意。
全文摘要
本發明公開了一種電力系統調度操作在線安全穩定校核方法，適用于調度運行人員下達調度命令前，針對實施調度操作后的電網，進行安全穩定性的在線快速評估，降低調度操作帶來的安全隱患。本方法依據當前潮流水平，結合超短期預測信息，形成調度操作預計實施時刻的安全穩定校核斷面；針對調度操作引起的系統潮流及穩定水平的改變，結合當前的安全穩定評估結果、故障元件到調度操作元件之間的電氣距離，自動生成校核故障集；最后通過操作風險評估并提供相應的操作處理預案，從而及時避免因調度命令不當帶來的安全隱患。
文檔編號G06F19/00GK102638041SQ20121011270
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者周海鋒, 唐建興, 孫斌, 尹玉君, 徐偉, 李碧君, 林成, 王國松, 王勝明, 趙維興, 馬覃峰, 高昌培, 鮑顏紅 申請人:南京南瑞集團公司, 國網電力科學研究院, 貴州電網公司電力調度控制中心