本發(fā)明專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行領(lǐng)域，提出了一種考慮暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流（ＯＴＳ）實(shí)現(xiàn)方法。該方法基于安全穩(wěn)定量化分析與優(yōu)化決策理論和方法－擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則（ＥＥＡＣ），將系統(tǒng)的暫態(tài)安全性納入到傳統(tǒng)最優(yōu)潮流（ＯＰＦ）模型中，統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，為電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供決策支持。該方法根據(jù)ＥＥＡＣ所揭示的暫態(tài)穩(wěn)定控制機(jī)理，將ＯＴＳ問題分解成ＯＰＦ和預(yù)防控制兩個(gè)子問題，基于安全穩(wěn)定模式的預(yù)防控制在ＯＰＦ運(yùn)行點(diǎn)上求取滿足暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)整方案，并作為附加約束條件引入到ＯＰＦ計(jì)算模型中進(jìn)一步求解ＯＰＦ，如此交替迭代求解兩個(gè)子問題即可得到ＯＴＳ的解。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行領(lǐng)域，根據(jù)EEAC揭示的暫態(tài)穩(wěn)定機(jī)理將暫態(tài) 安全穩(wěn)定約束加入到傳統(tǒng)最優(yōu)潮流中，使系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和暫態(tài)安全性能納入到同一框架分 析，實(shí)現(xiàn)考慮暫態(tài)安全約束最優(yōu)潮流計(jì)算，為電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供決策支持。
技術(shù)介紹
研究與實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌大電網(wǎng)安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的智能調(diào)度控制，是當(dāng)前和未來較長時(shí)期 內(nèi)中國電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的重大需求。國際上尚未出現(xiàn)能滿足我國需求的成熟的技術(shù)支持系 統(tǒng)。因此，必須立足于自主研發(fā)，深入研究滿足電網(wǎng)安全約束下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn) 大電網(wǎng)的安全運(yùn)行和可再生能源的高效利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，構(gòu)建穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的 現(xiàn)代能源供應(yīng)體系，保障資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和諧社會的建設(shè)。 作為解決該問題的強(qiáng)大工具，最優(yōu)潮流(OPF-optimal power flow)得到了廣泛的 應(yīng)用和研究。考慮暫態(tài)安全穩(wěn)定約束條件的最優(yōu)潮流(0TS-0PF withtransient stability constraints)將系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性以及動態(tài)安全性納入到統(tǒng)一框架中分析，克服了傳統(tǒng)的 最優(yōu)潮流不能考慮暫態(tài)安全穩(wěn)定性約束的缺陷，成為支撐大規(guī)模電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的 核心技術(shù)。 0TS實(shí)際上是一種包含微分代數(shù)方程的函數(shù)空間中的非線性優(yōu)化問題，其求解難 點(diǎn)在于如何處理暫態(tài)安全穩(wěn)定約束。目前的主要方法包括微分方程差分法和基于能量函數(shù) 的方法，前者必然導(dǎo)致約束規(guī)模的維數(shù)災(zāi)問題，不能滿足實(shí)際系統(tǒng)需求；后者不是嚴(yán)格的暫 態(tài)安全穩(wěn)定量化分析方法，不具有對實(shí)際系統(tǒng)的普遍適應(yīng)性。由于這些算法均引入了光滑 性假設(shè)，無法適應(yīng)暫態(tài)穩(wěn)定的極不光滑的邏輯_差分_微分_代數(shù)方程模型。電力系統(tǒng)暫 態(tài)安全性包括暫態(tài)功角穩(wěn)定性和暫態(tài)電壓/頻率安全性，而目前的方法大多只是考慮暫態(tài) 功角穩(wěn)定約束，并沒有考慮暫態(tài)電壓/頻率安全約束。為了解決大規(guī)模電力系統(tǒng)的滿足暫 態(tài)功角穩(wěn)定性和暫態(tài)電壓/頻率安全性的最優(yōu)潮流問題，急需提出新的考慮暫態(tài)安全約束 的最優(yōu)潮流實(shí)現(xiàn)方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了考慮暫態(tài)安全約束的最優(yōu)潮流實(shí)現(xiàn)方法，其目的在于根據(jù)擴(kuò)展等 面積準(zhǔn)則EEAC揭示的暫態(tài)穩(wěn)定機(jī)理將暫態(tài)功角穩(wěn)定約束和暫態(tài)電壓/頻率安全約束加入 到最優(yōu)潮流中，統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)考慮暫態(tài)安全約束的最優(yōu) 潮流計(jì)算，為電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供決策支持。基于擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則EEAC，利用安全 穩(wěn)定模式分析的結(jié)果，可以提供實(shí)施預(yù)防控制的調(diào)整方向，并通過暫態(tài)安全穩(wěn)定預(yù)防控制 搜索計(jì)算給出其控制量。本算法將0TS問題分解成OPF和預(yù)防控制兩個(gè)子問題，預(yù)防控制 在0PF運(yùn)行點(diǎn)上求取滿足暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)整方案，并作為附加約束條件引 入到0PF計(jì)算模型中進(jìn)一步求解0PF，如此交替迭代求解兩個(gè)子問題即可得到0TS的解。 具體地說，本專利技術(shù)是采取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟 1)進(jìn)行常規(guī)0PF問題的求解，即含靜態(tài)安全約束的最優(yōu)潮流計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果作 為求解OTS問題的初值。同時(shí)計(jì)算出機(jī)組i的出力調(diào)整對目標(biāo)函數(shù)的靈敏度； 2)針對預(yù)想事故集進(jìn)行暫態(tài)安全穩(wěn)定評估。通過安全穩(wěn)定量化分析算法EEAC對 暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，求取系統(tǒng)在各故障場景下暫態(tài)安全穩(wěn)定的模式和安 全裕度(包括暫態(tài)功角、電壓和頻率安全穩(wěn)定性)。如果所有預(yù)想故障下系統(tǒng)都是暫態(tài)安全 的，則OPF的解在暫態(tài)安全穩(wěn)定域內(nèi)，不需要進(jìn)行預(yù)防控制，OPF的解就是OTS的解，計(jì)算結(jié) 束；如果存在預(yù)想故障場景使得系統(tǒng)暫態(tài)不安全，則繼續(xù)步驟3)進(jìn)行預(yù)防控制； 3)預(yù)防控制。 對引起暫態(tài)不安全的預(yù)想故障，首先利用EEAC分群算法剔除對不同的失穩(wěn)模式或不同的不安全模式的控制效果互斥的機(jī)組，形成有效控制機(jī)組集。 對屬于同一模式的故障，取其中安全穩(wěn)定裕度最低者作為限制性故障。 計(jì)算出發(fā)電機(jī)組i的出力調(diào)整性能代價(jià)指標(biāo)SEi。 SEi為發(fā)電機(jī)組i在限制性故障對應(yīng)的暫態(tài)失穩(wěn)模式或暫態(tài)不安全模式中的參與因子與OPF計(jì)算出的機(jī)組i出力調(diào)整對目標(biāo)函數(shù)靈敏度的乘積。機(jī)組在某一模式中的參與因子越大，調(diào)整其出力對該模式的控制效果越明顯。機(jī)組的出力調(diào)整代價(jià)靈敏度越大，調(diào)整其出力越經(jīng)濟(jì)。 按SEi由大到小對有效控制機(jī)組進(jìn)行排序，然后按照機(jī)組排序結(jié)果，進(jìn)行預(yù)防控制搜索計(jì)算。通過SEi，將安全性和經(jīng)濟(jì)性同時(shí)納入到了預(yù)防控制過程中。 在預(yù)防控制搜索計(jì)算過程中，可以設(shè)定機(jī)組出力調(diào)整門檻值，一旦機(jī)組出力調(diào)整大于門檻值，則需重新計(jì)算機(jī)組出力調(diào)整對OPF目標(biāo)函數(shù)的靈敏度，并更新SEi。 最終形成使所有預(yù)想故障下的系統(tǒng)安全穩(wěn)定裕度都滿足要求且控制代價(jià)優(yōu)化的調(diào)整方案，得到控制機(jī)組及其出力調(diào)整量。 4)根據(jù)預(yù)防控制結(jié)果，在0PF計(jì)算模型中增補(bǔ)步驟3)計(jì)算出的控制機(jī)組的出力約 束。 對暫態(tài)功角失穩(wěn)的故障，將領(lǐng)前群控制機(jī)組的出力減去其出力調(diào)整量，作為這些 控制機(jī)組出力新的上限值。 對暫態(tài)電壓不安全的故障，如果預(yù)防控制措施為無功調(diào)整，則在OPF運(yùn)行點(diǎn)的基 礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的無功調(diào)整量計(jì)算機(jī)組無功出力的新限值；如果預(yù)防控制措施為有功調(diào) 整，則在OPF運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的有功調(diào)整量計(jì)算機(jī)組有功出力的新限值。 對暫態(tài)頻率不安全的故障，在OPF運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的有功調(diào)整量計(jì) 算機(jī)組有功出力的新限值。 沒有參與調(diào)整的領(lǐng)前群機(jī)組將其出力上限值固定在原OPF運(yùn)行點(diǎn)。領(lǐng)前群機(jī)組的總調(diào)整量由OPF分配給余下群。 執(zhí)行步驟l)。 本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下 1)本專利技術(shù)通過OPF和預(yù)防控制兩個(gè)子問題的相互解耦，交互迭代來求解OTS問 題，解決了大規(guī)模電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化難題，有益于推動智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的科 技進(jìn)步和實(shí)用化。 2)本專利技術(shù)基于安全穩(wěn)定量化分析與優(yōu)化決策理論和方法，可以同時(shí)滿足多個(gè)預(yù)想 故障下暫態(tài)功角、電壓、頻率安全穩(wěn)定性的約束，有益于在滿足電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的同4時(shí)，嚴(yán)格確保運(yùn)行的安全性。 3)本專利技術(shù)通過選擇預(yù)防控制搜索計(jì)算的步長大小，可以在計(jì)算結(jié)果的全局最優(yōu)性 和計(jì)算量之間取得有效平衡，有益于算法的實(shí)用化。 4)本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)安全約束下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化領(lǐng)域的核心技術(shù)，同樣適用于智 能電網(wǎng)規(guī)劃、節(jié)能環(huán)保優(yōu)化調(diào)度、電力市場安全經(jīng)濟(jì)校核等。附圖說明 圖1為本專利技術(shù)方法的流程圖。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖l，對本專利技術(shù)方法進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖1中步驟1描述的是常規(guī)0PF問題的求解，采用內(nèi)點(diǎn)法對含靜態(tài)安全約束的初 始運(yùn)行方式進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算，將其解作為0TS運(yùn)行初值； 圖1中步驟2描述的是基于時(shí)域仿真計(jì)算和安全穩(wěn)定量化分析的針對預(yù)想故障 集的暫態(tài)安全穩(wěn)定量化評估，通過暫態(tài)安全量化分析算法對暫態(tài)穩(wěn)定仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖 掘，求取系統(tǒng)在各故障場景下的暫態(tài)安全穩(wěn)定模式和安全裕度(包括暫態(tài)功角、電壓和頻 率安全穩(wěn)定性)，并計(jì)算發(fā)電機(jī)在暫態(tài)失穩(wěn)模式或暫態(tài)不安全模式中的參與因子； 圖1中步驟3描述的是最優(yōu)解判斷。根據(jù)暫態(tài)安全評估結(jié)果，如果所有預(yù)想事故 下系統(tǒng)的暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度都大于零，則OPF的解在暫態(tài)安全域內(nèi)，不需要進(jìn)行預(yù)防控制， OPF的解就是OTS的解，輸出最優(yōu)解；如果存在使系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度小于零的預(yù)想故 障，則進(jìn)行限制故障識別； 圖1中步驟4描述的是有效控制機(jī)組集和限制性故障篩選。首先利用EEAC分群本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種考慮暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟： １）進(jìn)行常規(guī)ＯＰＦ問題的求解，即含靜態(tài)安全約束的最優(yōu)潮流計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果作為求解ＯＴＳ問題的初值。同時(shí)計(jì)算出機(jī)組ｉ的出力調(diào)整對目標(biāo)函數(shù)的靈敏度； ２）針對預(yù)想事故集進(jìn)行暫態(tài)安全穩(wěn)定評估，通過安全穩(wěn)定量化分析算法ＥＥＡＣ對暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，求取系統(tǒng)在各故障場景下暫態(tài)安全穩(wěn)定的模式和安全裕度，如果所有預(yù)想故障下系統(tǒng)都是暫態(tài)安全的，則ＯＰＦ的解在暫態(tài)安全穩(wěn)定域內(nèi)，不需要進(jìn)行預(yù)防控制，ＯＰＦ的解就是ＯＴＳ的解，計(jì)算結(jié)束，如果存在預(yù)想故障場景使得系統(tǒng)暫態(tài)不安全，則繼續(xù)步驟３）進(jìn)行預(yù)防控制； ３）預(yù)防控制，對引起暫態(tài)不安全的預(yù)想故障，首先利用ＥＥＡＣ分群算法剔除對不同的失穩(wěn)模式或不同的不安全模式的控制效果互斥的機(jī)組，形成有效控制機(jī)組集，對屬于同一模式的故障，取其中安全穩(wěn)定裕度最低者作為限制性故障，再計(jì)算出發(fā)電機(jī)組ｉ的出力調(diào)整性能代價(jià)指標(biāo)ＳＥｉ，按ＳＥｉ由大到小對有效控制機(jī)組進(jìn)行排序，然后按照機(jī)組排序結(jié)果，進(jìn)行預(yù)防控制搜索計(jì)算，最終形成使所有預(yù)想故障下的系統(tǒng)安全穩(wěn)定裕度都滿足要求且控制代價(jià)優(yōu)化的調(diào)整方案，得到控制機(jī)組及其出力調(diào)整量； ４）根據(jù)預(yù)防控制結(jié)果，在ＯＰＦ計(jì)算模型中增補(bǔ)步驟３）計(jì)算出的控制機(jī)組的出力約束，對暫態(tài)功角失穩(wěn)的故障，將領(lǐng)前群控制機(jī)組的出力減去其出力調(diào)整量，作為這些控制機(jī)組出力新的上限值。對暫態(tài)電壓不安全的故障，如果預(yù)防控制措施為無功調(diào)整，則在ＯＰＦ運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的無功調(diào)整量計(jì)算機(jī)組無功出力的新限值，如果預(yù)防控制措施為有功調(diào)整，則在ＯＰＦ運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的有功調(diào)整量計(jì)算機(jī)組有功出力的新限值，對暫態(tài)頻率不安全的故障，在ＯＰＦ運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的有功調(diào)整量計(jì)算機(jī)組有功出力的新限值，沒有參與調(diào)整的領(lǐng)前群機(jī)組將其出力上限值固定在原ＯＰＦ運(yùn)行點(diǎn)，領(lǐng)前群機(jī)組的總調(diào)整量由ＯＰＦ分配給余下群，執(zhí)行步驟１）。...
【技術(shù)特征摘要】
一種考慮暫態(tài)安全穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟1)進(jìn)行常規(guī)OPF問題的求解，即含靜態(tài)安全約束的最優(yōu)潮流計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果作為求解OTS問題的初值。同時(shí)計(jì)算出機(jī)組i的出力調(diào)整對目標(biāo)函數(shù)的靈敏度；2)針對預(yù)想事故集進(jìn)行暫態(tài)安全穩(wěn)定評估，通過安全穩(wěn)定量化分析算法EEAC對暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)域仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，求取系統(tǒng)在各故障場景下暫態(tài)安全穩(wěn)定的模式和安全裕度，如果所有預(yù)想故障下系統(tǒng)都是暫態(tài)安全的，則OPF的解在暫態(tài)安全穩(wěn)定域內(nèi)，不需要進(jìn)行預(yù)防控制，OPF的解就是OTS的解，計(jì)算結(jié)束，如果存在預(yù)想故障場景使得系統(tǒng)暫態(tài)不安全，則繼續(xù)步驟3)進(jìn)行預(yù)防控制；3)預(yù)防控制，對引起暫態(tài)不安全的預(yù)想故障，首先利用EEAC分群算法剔除對不同的失穩(wěn)模式或不同的不安全模式的控制效果互斥的機(jī)組，形成有效控制機(jī)組集，對屬于同一模式的故障，取其中安全穩(wěn)定裕度最低者作為限制性故障，再計(jì)算出發(fā)電機(jī)組i的出力調(diào)整性能代價(jià)指標(biāo)SEi，按SEi由大到小對有效控制機(jī)組進(jìn)行排序，然后按照機(jī)組排序結(jié)果，進(jìn)行預(yù)防控制搜索計(jì)算，最終形成使所有預(yù)想故障下的系統(tǒng)安全穩(wěn)定裕度都滿足要求且控制代價(jià)優(yōu)化的調(diào)整方案，得到控制機(jī)組及其出力調(diào)整量；4)根據(jù)預(yù)防控制結(jié)果，在OPF計(jì)算模型中增補(bǔ)步驟3)計(jì)算出的控制機(jī)組的出力約束，對暫態(tài)功角失穩(wěn)的故障，將領(lǐng)前群控制機(jī)組的出力減去其出力調(diào)整量，作為這些控制機(jī)組出力新的上限值。對暫態(tài)電壓不安全的故障，如果預(yù)防控制措施為無功調(diào)整，則在OPF運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組的無功調(diào)整量計(jì)算機(jī)組無功出力的新限值，如果預(yù)防控制措施為有功調(diào)整，則在OPF運(yùn)行點(diǎn)的基礎(chǔ)上，用控制機(jī)組...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：方勇杰，鮑顏紅，徐泰山，薛禹勝，蘭強(qiáng)，李威，李碧君，許劍冰，楊衛(wèi)東，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，南京南瑞集團(tuán)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：84[]
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