一種計及智能可控設備的暫態安全穩定緊急控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統及其自動化技術領域，更準確地說本發明涉及一種計及智能 可控設備的暫態安全穩定緊急控制方法。
【背景技術】
[0002] 目前，大區電網互聯、特高壓交直流、遠距離大容量輸電格局基本形成。我國電網 成為世界上規模最大、電壓等級最高、復雜性程度最高的電網。分布式發電、大規模新能源 接入和微電網的興起以及多回大容量直流輸電系統投運，極大地增加了系統的非線性程 度。隨著電力電子技術快速發展，移相器（IPC)、大容量高壓直流、可控串補（TCSC)、靜態無 功補償器（SVC)及靜態同步補償器（STATC0M)等智能可控設備應用越來越廣泛。這些智能 可控設備都是基于電力電子器件，響應時間常數可以小到幾個毫秒，響應速度遠遠快于常 規緊急控制，其調節響應對對關鍵送電斷面的靜態穩定和暫態穩定、電壓水平以及頻率特 性產生重要影響，并極大提高電網輸電容量，挖掘設備輸電潛力。
[0003] 文獻（跨區互聯電網緊急控制技術未來發展分析，作者：方勇杰，電力系統自動 化，35卷15期）指出：安全穩定控制策略的設計與實現也要更加注意對這些設備響應時間 的準確把握。多種智能控制手段的出現，會產生1個擾動觸發多個控制設備同時動作的情 況，必須重視新型控制設備之間及其與傳統控制手段的協調配合。
[0004] 為應對受擾系統動態過程中出現的多種形態的穩定問題，有必要將切機、切負荷 等傳統控制手段將與直流調制、動態串聯補償調節等新型控制手段一起構成緊急控制的組 合措施。
[0005] 然而，目前的智能可控設備，特別是TCSC、SVC及STATC0M等設備還主要是依賴就 地或近區采集的斷面功率或電壓水平信息，按既定策略動作，既不考慮智能可控設備間的 交互影響，也沒有實現與傳統切機切負荷控制措施的協調；而且，在實際系統運行中智能可 控設備對電網中頻繁出現的小擾動事件同樣予以響應，導致其應對嚴重故障的動態可調容 量往往小于設計容量。目前的離線仿真分析還難以真實模擬這種情況，導致離線控制策略 表在不考慮智能可控設備條件下的斷面極限過于保守，緊急控制措施較重；而考慮智能可 控設備全部容量均可用于暫態過程時，又導致斷面極限過于樂觀，緊急控制措施不足。
[0006] 因此，迫切需要一種能夠有效評估多種智能可控設備參與對暫態安全穩定綜合支 撐能力，并與傳統切機切負荷控制有機結合的暫態安全穩定緊急控制方法。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是：為了有效評估智能可控設備快速調節特性對電網暫態安全穩定 的影響，并實現與現有安全穩定緊急控制系統的協調控制，提出一種計及智能可控設備的 暫態安全穩定緊急控制方法。
[0008] 具體地說，本發明采用以下的技術方案來實現的，包括下列步驟：
[0009] 1)針對預想故障集中的各個故障進行離線仿真，計算智能可控設備的控制靈敏 度，并將得到的靈敏度矩陣預先配置在安全穩定控制系統主站；
[0010] 2)智能可控設備實時上傳當前時刻的動態可調容量至安全穩定控制系統主站；
[0011] 3)若檢測到有預想的故障發生，安全穩定控制系統主站查找與該故障對應的離線 控制策略表，確定針對該故障的緊急控制量；否則，返回步驟2);
[0012] 4)安全穩定控制系統主站根據故障發生前后接收到的智能可控設備動態可調容 量之差，對離線控制策略進行修正，并將修正后緊急控制量下發至執行站，實施緊急控制；
[0013] 5)如果判定系統不能自行恢復暫態安全穩定時，分輪次實施追加控制。
[0014] 上述技術方案的進一步特征在于，所述步驟1)中通過離線仿真計算得到的靈敏 度矩陣與預想故障集中的各個故障存在一一對應關系，不同的預想故障對應不同的靈敏度 矩陣。
[0015] 上述技術方案的進一步特征在于，對預想故障集中的各個故障而言，與各個故障 相對應的各個靈敏度矩陣均為η維行向量，其中η為電網中的智能可控設備個數，各個靈敏 度矩陣中的第i個元素 λ i表示發生對應的故障后，η個智能可控設備同時投入時第i個智 能可控設備的控制靈敏度，如公式（1)所示：
[0017] 其中，PlinuOT1S η個智能可控設備全部退出條件下離線仿真計算發生對應故障時 受該故障約束的斷面送出極限；Plini__S η個智能可控設備全部投入條件下離線仿真計算 發生對應故障時受該故障約束的斷面送出極限；△ Cl c]ff為η個智能可控設備全部投入條件 下離線仿真計算發生對應故障時第i個智能可控設備釋放的調節容量。
[0018] 上述技術方案的進一步特征在于，所述步驟4)中，安全穩定控制系統主站根據公 式⑵計算智能可控設備快速調節的綜合控制效應ΔΡμ，并以此為基礎利用公式⑶修正 根據離線策略表確定的緊急控制量POTff，得到修正后緊急控制量Ρ_:
[0021] 其中，列向量
中的元素為故障發生前后，安全穩定控制系統主站接收到的 各個智能可控設備動態可調容量之差。
[0022] 上述技術方案的進一步特征在于，所述步驟5)中，安全穩定控制系統主站根據當 前時刻的斷面輸送功率信息和斷面兩側母線暫態電壓信息判斷系統是否恢復暫態安全穩 定，當滿足公式（4)中任意兩項判據時，認為電網不能自行恢復安全穩定，否則認為電網可 恢復安全穩定：
[0023]
[0024] 其中，t代表當前時刻，t。代表安全穩定控制系統主站開始判斷系統是否恢復暫態 安全穩定的起始時刻，/>/為t時的斷面輸送有功功率，/丨為t。時的斷面輸送有功功率，|<| 為t時的斷面兩側母線電壓相角差，|<|為t。時的斷面兩側母線電壓相角差，為t時刻 斷面兩側母線電壓中的較小值，C/，為t。時的斷面兩側母線電壓中的較小值。
[0025] 上述技術方案的進一步特征在于，所述步驟5)中追加控制分N輪執行，2 5， 且N輪中第k輪的動作條件為：自tkl時刻起，持續At時間內均判定系統不能自行恢復安 全穩定，則在tk時刻觸發追加控制，追加控制量為P k，第k輪觸發動作時刻tk如公式（5)所 示，第k輪動作時的控制量？3十算公式如公式（6):
[0028] 其中Ad為固有等待延時，At為防誤持續判斷延時，對首輪而言tk i即為時刻t。。
[0029] 本發明的有益效果如下：本發明擴展了現有安全穩定控制系統的功能，主站不僅 接收子站或執行站發來的故障檢測、斷面潮流、開關狀態等信息，還實時接收各個智能可控 設備發來的當前時刻動態可調容量信息，實現了安全穩定控制系統與智能可控設備間的協 調。本發明還豐富了離線策略表的內涵，在現有離線策略表基礎上增加了針對具體預想故 障的智能可控設備控制靈敏度信息。通過本發明方法，可以根據響應速度差異，將智能可 控設備投運后的暫態安全穩定緊急控制按執行優先級分為智能可控設備主動調節、緊急執 行修正策略和分輪次追加控制三個過程，既能有效計及智能可控設備對暫態安全穩定的影 響，又可避免潛在的欠控或過控風險。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面參照附圖并結合實例對本發明作進一步詳細描述。
[0032] 本發明的一個實施例，假定電網中投入了 TCSC、SVC及STATC0M共3套智能可控設 備，記TCSC的最大可調容量為Cl niax，SVC的最大可調容量為C2__，STATC0M的最大可調容量 為C3__，預想故障集中的故障為f，其控制方法步驟如圖1所示。
[0033] 其中，步驟1通過離線仿真計算完成，主要包括：<