省級電網事故應急控制輔助決策方法技術

本發明專利技術公開了一種省級電網事故應急控制輔助決策方法，包括電力系統自動掃描并判斷省級電網故障的性質，獲取故障時的省級電網運行數據，建立電網實時潮流、安全限制、控制措施和電網靈敏度數據庫；將省級電網220kV及以上系統等效為節點?支路拓撲結構；以電網事故后控制總代價最小為目標函數，以負荷平衡、潮流安全和控制變量為約束條件，建立省級電網事故應急控制輔助決策模型；求解模型，得到省級電網事故應急控制輔助決策方案。本發明專利技術結合省級電網調度原則、控制要求及實際運行經驗，從省級電網特殊性出發提出決策方法，提高決策方案的可執行性和可操作性，減少調度員處理電網事故時的工作量，優化處理策略，確保電網事故處理的及時性。

【技術實現步驟摘要】
省級電網事故應急控制輔助決策方法
本專利技術屬于電力系統自動化領域，具體涉及一種省級電網事故應急控制輔助決策方法。
技術介紹
近年來，隨著國家電網大運行體系建設全面推進，全國特高壓互聯電網的加速建設，傳統依賴電力調度員經驗的電網調度模式的弊端已逐步凸顯，國、分、省三級調度電網在線安全穩定分析應用由此應運而生。目前，在線安全穩定分析系統嵌入新一代D5000調度平臺，基于全網實時數據同步與共享、定期安全掃描及預想方式分析機制，監測當前電網的運行風險并給出實用輔助決策，能及時發現當前電網運行的薄弱點，實現電網預防性控制。省級電網事故后應急控制是在電網事故或異常情況下的緊急控制手段，其在線輔助決策直接影響電網事故后控制的及時性和正確性。當前在線系統自上而下建設，事故應急控制輔助決策模型基于特高壓互聯大電網建立，其對省級電網事故應急控制的控制代價、控制手段、穩控策略、水火電調節特性等方面的尚未進行精細地考慮和優化，可能導致決策方案可執行性不強或控制成本過高的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種針對省級電網事故、綜合考慮電網各類型機組出力和電網供電要求的省級電網事故應急控制輔助決策方法。本專利技術提供的這種省級電網事故應急控制輔助決策方法，包括如下步驟：S1.當省級電網發生事故時，電力系統自動掃描并判斷省級電網故障的性質，并獲取故障時的省級電網運行數據，建立電網實時潮流、安全限制、控制措施和電網靈敏度數據庫；S2.將省級電網220kV及以上系統等效為節點-支路拓撲結構；S3.以電網事故后控制總代價最小為目標函數，將各支路潮流安全、省間聯絡線功率平衡作為首要控制要求，以負荷平衡、潮流安全和控制變量為約束條件，具體考慮水、火電出力調整、水電機組啟停、火電緊急停機、負荷倒供、小電源出力控制、元件支路投切、拉限負荷、機組無功調節、容抗器投退、主變檔位調整、設備跳閘穩措切機、切負荷因素、水火電可調范圍及水電水情因素，建立省級電網事故應急控制輔助決策模型；S4.對步驟S3建立的省級電網事故應急控制輔助決策模型進行求解，得到省級電網事故應急控制輔助決策方案。步驟S2所述的節點-支路拓撲結構，為以輸電線路、聯絡變主變為支路，以發電廠、省間聯絡線本側母線為電源節點，以所有變電站220kV母線為負荷節點，將下網負荷、上網小電源出力均等效至220kV母線，形成節點-支路拓撲結構。步驟S3所述的目標函數，具體為采用下式作為目標函數：式中C1～C8分別表示水電出力調整、火電出力調整、水電機組啟停、負荷倒供、小電源出力控制、元件支路投切、火電緊急停機、拉限負荷八類有功控制策略的控制代價，C9～C11分別表示水、火電無功出力調整、變電站無功補償調整、變電站主變帶負荷調檔三類電壓控制策略的控制代價；β1～β11則表示相應的控制代價的代價系數；Δps-i、Δqs-i(1≤i≤a)、Δph-j、Δqh-j(1≤j≤b)表示對水電廠i、火電廠j的有功、無功出力調整量，Δpd-k、Δpx-k、Δpl-k、Δql-k、τk(1≤k≤m)表示對負荷節點k的倒出有功負荷、小電源有功出力調節、拉限有功負荷、無功補償調整量及主變調檔數；a、b、m分別為全網水、火電電源節點及負荷節點的數量；ts-i為水電廠i的啟停機組臺數，th-j為j火電廠的緊急停機臺數；re代表全網支路，若支路e參與投/切則re＝1，否則re＝0。所述的代價系數，為采用以下算式計算代價系數：βv＝Timv×Ecov式中Timv為第v個調節措施的單位時間成本，Ecov為第v個調節措施的單位經濟成本；Timv和Ecov的值為結合運行實際中對機組啟停及調節、調度操作的數據統計得到。所述的Timv和Ecov的取值，具體如下表1所示：表1各調節措施的Timv、Ecov、參考值步驟S3所述的以負荷平衡、潮流安全和控制變量為約束條件，具體為采用下式作為約束條件：式中，p*w、pw分別表示當前區外聯絡線送入有功計劃值與實時值；D＝[d1…dn]、分別表示全網有功潮流斷面當前值及其控制限額列表，各控制限額由在線系統對事故后電網經實時N-1掃描確定；ΔPG、ΔPL、R分別表示全網電源節點、負荷節點及支路列表，其中：ΔPG＝ΔPG＝[Δps-1…Δps-a…Δph-1…Δph-b…]T，ΔPL＝[…(Δpd-k+Δpx-k+Δpl-k)…(-Δpd-k+Δpx-p+Δpl-p)…]T(k、p互為負荷倒出、倒入節點，1≤k≠p≤m)，R＝[r1…re…rn]T；∏G、∏L、∏R相應表示電源節點-斷面靈敏度、負荷節點-斷面靈敏度及支路-斷面靈敏度矩陣；U、U分別表示全網節點電壓當前值及其控制上、下限列表，其中U＝[ui…uj…uk…]T；Φ、ΦT分別為全網各節點注入無功-電壓靈敏度、主變調檔-電壓靈敏度矩陣，矩陣元素Φij、ΦT-ij分別表示節點j調節單位無功或主變檔位對節點i的電壓調整量；Δq為節點無功調節量列表，Δq＝[Δqi…Δqj…Δqk…]T，主要是電源節點無功出力、負荷節點無功補償等；ΔτT為負荷節點有載調壓主變調檔列表，ΔτT＝[…Δτk…]T。pe、pe表示各支路有功及其熱穩上、下限；Δps-i、Δpｈ-j、Δpx-k分別表示水、火電及小電源可調有功出力范圍，表示負荷節點可倒出、可拉限有功限額；Δqs-i、Δqh-j、Δql-k為相應水、火電無功出力及變電站無功補償可調范圍；Δps-i′為i廠實時上、下旋轉備用額度，為i廠水電機組避開振動區后的單機可調上、下限，λ為自然數；ph-j、為火電廠j的實時有功出力及其單機最低穩燃出力，th-j為其緊急停機臺數，η為自然數；若支路e對所有越限支路f的投/切靈敏度均為負值則考慮支路e參與投/切，re置1，否則re置0。步驟S4所述的求解，包括如下步驟：步驟1)對步驟S3建立的省級電網事故應急控制輔助決策模型的參數進行優化；步驟2)對步驟1)得到的優化參數后的省級電網事故應急控制輔助決策模型，采用啟發式算法尋優求解。步驟1)所述的優化，包括靈敏度矩陣稀疏化、矩陣解耦降階和支路合并降階。本專利技術提供的這種省級電網事故應急控制輔助決策方法，結合省級電網調度原則、控制要求及實際運行經驗，從省級電網的特殊性出發，提出實用的省級電網事故應急控制在線輔助決策建模方法，彌補了現有模型的不足，提高輔助決策的可執行性和可操作性，對減少調度員處理電網事故時的工作量，優化事故處理策略，確保電網事故處理及時性，對控制電網運行風險極具實用價值。附圖說明圖1為本專利技術的方法流程圖。圖2為本專利技術的具體實施例的電網結構示意圖。具體實施方式如圖1所示為本專利技術的方法流程圖：本專利技術提供的這種省級電網事故應急控制輔助決策方法，包括如下步驟：S1.當省級電網發生事故時，電力系統自動掃描并判斷省級電網故障的性質，并獲取故障時的省級電網運行數據，建立電網實時潮流、安全限制、控制措施和電網靈敏度數據庫；S2.將省級電網220kV及以上系統等效為節點-支路拓撲結構：以輸電線路、聯絡變主變為支路，以發電廠、省間聯絡線本側母線為電源節點，以所有變電站220kV母線為負荷節點，將下網負荷、上網小電源出力均等效至220kV母線，形成節點-支路拓撲結構。S3.以電網事故后控制總代價最小為目標函數，將各支路潮流安全、省本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種省級電網事故應急控制輔助決策方法，包括如下步驟：S1.當省級電網發生事故時，電力系統自動掃描并判斷省級電網故障的性質，獲取故障時的省級電網運行數據，建立電網實時潮流、安全限制、控制措施和電網靈敏度數據庫；S2.將省級電網220kV及以上系統等效為節點?支路拓撲結構；S3.以電網事故后控制總代價最小為目標函數，將各支路潮流安全、省間聯絡線功率平衡作為首要控制要求，以負荷平衡、潮流安全和控制變量為約束條件，具體考慮水、火電出力調整、水電機組啟停、火電緊急停機、負荷倒供、小電源出力控制、元件支路投切、拉限負荷、機組無功調節、容抗器投退、主變檔位調整、設備跳閘穩措切機、切負荷因素、水火電可調范圍及水電水情因素，建立省級電網事故應急控制輔助決策模型；S4.對步驟S3建立的省級電網事故應急控制輔助決策模型進行求解，得到省級電網事故應急控制輔助決策方案。

【技術特征摘要】
1.一種省級電網事故應急控制輔助決策方法，包括如下步驟：S1.當省級電網發生事故時，電力系統自動掃描并判斷省級電網故障的性質，獲取故障時的省級電網運行數據，建立電網實時潮流、安全限制、控制措施和電網靈敏度數據庫；S2.將省級電網220kV及以上系統等效為節點-支路拓撲結構；S3.以電網事故后控制總代價最小為目標函數，將各支路潮流安全、省間聯絡線功率平衡作為首要控制要求，以負荷平衡、潮流安全和控制變量為約束條件，具體考慮水、火電出力調整、水電機組啟停、火電緊急停機、負荷倒供、小電源出力控制、元件支路投切、拉限負荷、機組無功調節、容抗器投退、主變檔位調整、設備跳閘穩措切機、切負荷因素、水火電可調范圍及水電水情因素，建立省級電網事故應急控制輔助決策模型；所述的目標函數為：式中C1～C8分別表示水電出力調整、火電出力調整、水電機組啟停、負荷倒供、小電源出力控制、元件支路投切、火電緊急停機、拉限負荷八類有功控制策略的控制代價，C9～C11分別表示水、火電無功出力調整、變電站無功補償調整、變電站主變帶負荷調檔三類電壓控制策略的控制代價；β1～β11則表示相應的控制代價的代價系數；Δps-i、Δqs-i、Δph-j、Δqh-j表示對水電廠i、火電廠j的有功、無功出力調整量，Δpd-k、Δpx-k、Δpl-k、Δql-k、τk表示對負荷節點k的倒出有功負荷、小電源有功出力調節、拉限有功負荷、無功補償調整量及主變調檔數；a、b、m分別為全網水、火電電源節點及負荷節點的數量；ts-i為水電廠i的啟停機組臺數，th-j為j火電廠的緊急停機臺數；re代表全網支路，若支路e參與投/切則re＝1，否則re＝0；1≤i≤a，1≤j≤b，1≤k≤m；S4.對步驟S3建立的省級電網事故應急控制輔助決策模型進行求解，得到省級電網事故應急控制輔助決策方案。2.根據權利要求1所述的省級電網事故應急控制輔助決策方法，其特征在于步驟S2所述的節點-支路拓撲結構，為以輸電線路、聯絡變主變為支路，以發電廠、省間聯絡線本側母線為電源節點，以所有變電站220kV母線為負荷節點，將下網負荷、上網小電源出力均等效至220kV母線，形成節點-支路拓撲結構。3.根據權利要求1所述的省級電網事故應急控制輔助決策方法，其特征在于所述的代價系數，為采用以下算式計算代價系數：βv＝Timv×Ecov式中Timv為第v個調節措施的單位時間成本，Ecov為第v個調節措施的單位經濟成本；Timv和Ecov的值為結合運行實際中對機組啟停及調節、調度操作的數據統計得到。4.根據權利要求3所述的省級電網事故應急控制輔助決策方法，其特征在于所述的Timv和Ecov的取值，具體如下所述：v＝1，Timv＝0.1，Ecov＝6；v＝2，Timv＝0.6，Ecov＝12；v＝3，Timv＝2，Ecov＝8；v＝4，Timv＝5，Ecov＝20；v＝5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石輝，李光輝，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網湖南省電力公司，
類型：發明
國別省市：北京;11