一種電力系統安穩控制策略整定方法
【專利摘要】本發明涉及一種電力系統安穩控制策略整定方法，該方法包括兩個方面：建立了熱穩定、暫態穩定和動態穩定一種可修訂參數的反映電網安控量與斷面潮流關系的線性模型和研究了該模型中關鍵參數的整定方法，提出了暫態穩定下斷面潮流與安控量呈“凹曲線”的規律和熱穩定下考慮不完整斷面和切機有效性的K值修訂。本發明以簡便快捷的整定方法克服當前安控策略整定方法存在的計算量大的缺點，提高現有安控策略整定的效率。
【專利說明】一種電力系統安穩控制策略整定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力系統的整定方法，具體講涉及一種電力系統安穩控制策略整 定方法。
【背景技術】
[0002] "三道防線"是電網長期安全穩定運行的成功經驗，其中第二道防線主要是指采用 穩定控制裝置實現切機、切負荷等緊急控制功能，在發生概率較低的嚴重故障時能確保電 網保持穩定運行。因此，對于較為嚴重的N-2故障應加裝相關安全穩定控制裝置，故障發生 后安全穩定控制裝置動作切除出力或負荷保證電網穩定運行。
[0003]現有的電力系統仍存在不少嚴重的安全穩定問題。有以往已存在而現在仍然經常 出現的問題：如遠距離大容量輸電（如二灘、陽城、伊敏等）的穩定問題，長距離弱聯系串聯 網及普遍存在的電磁環網問題等。為了保證電力系統經濟安全運行，防止發生大的災變事 故，電力系統中必將裝設越來越多的安全穩定控制系統。
[0004]用較小控制代價的安全穩定控制系統即可使系統由緊急狀態恢復到正常運行狀 態的策略，必須滿足以下幾個條件：（1)準確地預料到系統可能出現的各種運行方式和故 障方式；(2)快速準確計算出各種預料的運行方式在各種預料事故狀況下的控制決策；(3) 快速可靠地獲取系統的接線方式、潮流方式、故障方式相對應的控制決策；( 4)快速可靠地 執行控制決策。
[0005]目前安全穩定控制策略的整定方法是基于分段函數策略表做出的，即通過計算各 方式下多個潮流斷面發生嚴重故障下的安控量，并按故障形式整理為分檔成表的安控策 略。這種傳統安控策略存在嚴重故障計算量大、劃分檔位多以及過切量較大等問題。因此 需要提供一種科學的能夠滿足所有安全穩定控制系統的表述及存儲方式，實現策略表的通 用化。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種電力系統安穩控制策略整定方 法，本發明以簡便快捷的整定方法克服當前安控策略整定方法存在的計算量大的缺點，提 高現有安控策略整定的效率。
[0007] 本發明的目的是采用下述技術方案實現的：
[0008]本發明提供一種電力系統安穩控制策略整定方法，其改進之處在于，所述方法包 括下述步驟：
[0009] (1)建立反映電網安控量與斷面潮流關系的線性模型；
[0010] (2)整定所述線性模型中的參數。
[0011]進一步地，所述步驟（1)中，建立不同穩定形態的可修訂參數的反映電網安控量 與斷面潮流關系的下式<1>所示的線性模型；不同穩定形態包括熱穩定、暫態穩定和動態 穩定：
[0012] Dp = KX (P-P〇) <1> ；
[0013] 其中：Dp-安控切機量；
[0014] K一切機系數，根據不同網架的不同穩定形態確定；暫態穩定下根據兩點法確定，K > 1 ;熱穩定和動態穩定下κ取1 ;
[0015] Ρ -當前斷面潮流，即故障前線路功率和；
[0016] PQ-線路臨界穩定時的斷面潮流。
[0017] 進一步地，所述步驟（2)包括下述步驟：
[0018] 1)計算正常接線方式下所有線路N-1故障時同時滿足熱穩定、暫態穩定、動態穩 定和靜態穩定的極限值P_，將正常方式下的極限運行方式確定為基礎方式；
[0019] 2)確定正常方式下的安控措施：計算基礎方式下的最大安控切機量Dpniax，按檔位 降低斷面潮流并計算相應潮流下的安控切機量，直至求出線路臨界穩定時的斷面潮流P。；
[0020] 3)計算各檢修方式下的安控措施：首先對各線路進行N-1故障計算，得出各檢修 方式的極限運行方式；然后對各檢修方式下的所有線路進行N-2故障計算，確定各線路嚴 重故障時的切機策略；
[0021] 4)根據判斷的穩定形態，若為暫態穩定問題，則利用（PQ，0)和（p_，D pmax)兩點擬 合直線，確定斜率K ;若為熱穩定或動態穩定，則采取"平切原則"，取K二1 ;
[0022] 5)當前斷面潮流P下，按式〈1>計算安控切機量；
[0023] 6)將正常方式和各檢修方式下故障的安控措施分別整理，得到正常方式和各檢修 方式下的N-2嚴重故障切機策略表；
[0024] 7)每個故障單獨形成安控策略表，根據平均分配原則劃分3?5個檔位；按照實 際工程的需求將安控切機量接近的方式進行歸并，對安控切機量大的方式單獨制定。
[0025] 進一步地，不同穩定形態下安穩控制策略中參數K值的確定遵循下述原則：
[0026] ①電網的熱穩定是以線路或者變壓器是否過載為指標進行判斷的；設線路發生 N-2故障后，線路無熱穩定問題的臨界穩定時的斷面潮流為P。，并將該值作為過載切機容量 基值；設當前斷面潮流值為P，若不考慮切機后線路潮流轉移的問題，線路的熱穩定問題采 取"平切原則"，即過載安控切機量取D p二P-P。，保證故障切機后無線路過載，即為熱穩定安 穩控制策略的切機原則；故熱穩定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關 系；
[0027] ②若線路發生N-2嚴重故障后暫態失穩,設無安控措施的斷面潮流為P。；當斷面 潮流小于等于h時，不需要切機；當斷面潮流大于P。時，安控切機量與斷面潮流之間成"凹 曲線";確定用初始潮流和臨界穩定的斷面潮流對應的兩點連線確定安控切機量，將"凹曲 線"的函數關系作為暫態穩定安穩控制策略的原則；
[0028] ③動態穩定下斷面潮流降低的數值基本等于安控切機量，故采取"平切原則"，即 動態穩定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關系。
[0029] 進一步地，暫態穩定下K值的確定，用單機等面積定則分析得到斷面潮流和安控 切機量呈"凹曲線"的關系；
[0030] 在給定同初始潮流下原動機的機械功率Ρτ的情況下得到對應的初始功角S。，根 據轉子運動方程求取故障切除時刻功角δ。：
[0031]
【權利要求】
1. 一種電力系統安穩控制策略整定方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟： (1) 建立反映電網安控量與斷面潮流關系的線性模型； (2) 整定所述線性模型中的參數。
2. 如權利要求1所述的整定方法，其特征在于，所述步驟（1)中，建立不同穩定形態的 可修訂參數的反映電網安控量與斷面潮流關系的下式〈1>所示的線性模型；不同穩定形態 包括熱穩定、暫態穩定和動態穩定： Dp = KX (P-P〇) <1> ； 其中：Dp-安控切機量； K一切機系數，根據不同網架的不同穩定形態確定；暫態穩定下根據兩點法確定，K > 1 ;熱穩定和動態穩定下K取1 ; P -當前斷面潮流，即故障前線路功率和； P〇-線路臨界穩定時的斷面潮流。
3. 如權利要求1所述的整定方法，其特征在于，所述步驟（2)包括下述步驟： 1) 計算正常接線方式下所有線路N-1故障時同時滿足熱穩定、暫態穩定、動態穩定和 靜態穩定的極限值Pmax，將正常方式下的極限運行方式確定為基礎方式； 2) 確定正常方式下的安控措施：計算基礎方式下的最大安控切機量Dpmax，按檔位降低 斷面潮流并計算相應潮流下的安控切機量，直至求出線路臨界穩定時的斷面潮流P〇 ; 3) 計算各檢修方式下的安控措施：首先對各線路進行N-1故障計算，得出各檢修方式 的極限運行方式；然后對各檢修方式下的所有線路進行N-2故障計算，確定各線路嚴重故 障時的切機策略； 4) 根據判斷的穩定形態，若為暫態穩定問題，則利用此，〇)和（Pmax，Dpmax)兩點擬合直 線，確定斜率K ;若為熱穩定或動態穩定，則采取"平切原則"，取K = 1 ; 5) 當前斷面潮流P下，按式〈1>計算安控切機量； 6) 將正常方式和各檢修方式下故障的安控措施分別整理，得到正常方式和各檢修方式 下的N-2嚴重故障切機策略表； 7) 每個故障單獨形成安控策略表，根據平均分配原則劃分3?5個檔位；按照實際工 程的需求將安控切機量接近的方式進行歸并，對安控切機量大的方式單獨制定。
4. 如權利要求3所述的整定方法，其特征在于，不同穩定形態下安穩控制策略中參數K 值的確定遵循下述原則： ① 電網的熱穩定是以線路或者變壓器是否過載為指標進行判斷的；設線路發生N-2故 障后，線路無熱穩定問題的臨界穩定時的斷面潮流為P〇,并將該值作為過載切機容量基值； 設當前斷面潮流值為P，若不考慮切機后線路潮流轉移的問題，線路的熱穩定問題采取"平 切原則"，即過載安控切機量取D p = P-匕，保證故障切機后無線路過載，即為熱穩定安穩控 制策略的切機原則；故熱穩定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關系； ② 若線路發生N-2嚴重故障后暫態失穩，設無安控措施的斷面潮流為匕；當斷面潮流 小于等于P〇時，不需要切機；當斷面潮流大于P〇時，安控切機量與斷面潮流之間成"凹曲 線";確定用初始潮流和臨界穩定的斷面潮流對應的兩點連線確定安控切機量，將"凹曲線" 的函數關系作為暫態穩定安穩控制策略的原則； ③ 動態穩定下斷面潮流降低的數值基本等于安控切機量，故采取"平切原則"，即動態 穩定安控切機量與故障前斷面的潮流呈斜率K = 1的直線關系。
5. 如權利要求4所述的整定方法，其特征在于，暫態穩定下K值的確定，用單機等面積 定則分析得到斷面潮流和安控切機量呈"凹曲線"的關系； 在給定同初始潮流下原動機的機械功率Ρτ的情況下得到對應的初始功角S ^，根據轉 子運動方程求取故障切除時刻功角 T, -X-- = PT <2>, w0 dt 1\一發電機慣性時間常數，單位為s ; w〇一發電機同步電角速度，定值，314rad/s ; 其中，帶入初始條件t = 0, δ = δ。；實際系統中采用的故障切除時間為0.1s，求得： <,1 PTw0 <, dc= Δ 丁.丨 <3>, 將加速面積設為Ai，減速面積分為兩部分，分別設為Α2和Α3 ;加速面積Ai由下列公式 計算： Α =(?>； -?>ι)χΡ,· = ^P' l;r ^ ' <4>； 當初始潮流下原動機的機械功率PT增大時，加速面積Ai以平方的關系增長；由等面積 定則知，加速面積等于減速面積；減速面積由八2和八3兩部分組成，加速面積Ai越大，八 2越 小，則A3越大；減速面積A3是由采取安控措施引起的，增大安控量D p，減速面積A3會隨之增 大，A3與Dp正相關；故初始潮流下原動機的機械功率Ρ τ越大，安控切機量Dp增大的越快，即 反映在斷面潮流和安控切機量關系的曲線中是呈"凹曲線"關系。
6. 如權利要求4所述的整定方法，其特征在于，對熱穩定和動態穩定下的線性模型的 修正包括： A、 對于熱穩定和動態穩定下安穩控制策略制定時，檢測斷面是不完整斷面，在進行整 定時計算檢測斷面的最小占比，即檢測斷面潮流占完整斷面潮流的最小比值，則式〈1>修 正為： Dp = KiXKoX (P-P〇) <5> ； 1一檢測斷面最小占比； &一式〈1>中K，為1，與網架結構有關； B、 對于熱穩定下切機有效性的問題，即考慮切機后的功率再分配問題；根據網架結構 求得切機后的轉移比，則式〈1>修正為 ： Dp = KtXK〇X (P-P〇) <6> ； Kt 一切機后潮流轉移比。
【文檔編號】G06Q50/06GK104300531SQ201410401766
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】張文朝, 趙燕, 李軼群, 潘艷, 高洵, 王瑩 申請人:國家電網公司, 南京南瑞集團公司, 國家電網公司華北分部, 華北電力大學（保定）