電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法
2023-04-30 16:43:31 1
專利名稱：電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法
技術領域：
本發明屬於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電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法。
背景技術：
研究與實現基於在線計算的安全穩定分析與決策技術，是智能電網建設的重大需求， 是解決現代電網運行控制難題、提升駕馭大電網能力的技術出路。二十多年的研究、開發和應用歷程表明，我國在本領域一直保持了國際領先地位。目前已經成熟的實現方法是，根據能量管理系統(EMS)中的狀態估計結果，形成穩態潮流數據，作為初始平衡點，進行針對預想故障場景的時域仿真，進而實現電網安全穩定的在線評估和控制決策搜索計算。但是，電力系統不會總是處於相對靜止的運行狀態(即穩態)。當遭受到的擾動足夠大時，系統就會處於從一個穩態到另一個穩態的過渡階段(即動態)。已有研究表明，在系統動態過程中，一方面，常常無法形成收斂的狀態估計結果；另一方面，即使能夠形成一個潮流斷面，用它作為初始平衡點進行針對預想故障場景的時域仿真，也會得出錯誤的分析結論。換句話說，直接將預想故障場景施加在系統穩態模型上進行時域仿真，只適用於對處於穩態運行時的實際系統的分析。因此，為了解決受擾電力系統在動態過程中的安全穩定在線分析與決策計算問題，急需提出新的計算方法。
發明內容
本發明的目的在於提出電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，使其與系統處於穩態時的計算方法納入統一框架中，並根據系統實際運行狀態，選擇適用的計算方法，從而為電網運行控制提供正確、完整的技術工具。本發明的核心思想是當實際系統處於動態過程中，必須先按照實際擾動場景序列進行系統動態過程的仿真，再在仿真的系統動態過程中施加預想故障場景，進行安全穩定分析與決策計算。具體地說，本發明是採取以下的技術方案來實現的，包括同時進行的兩個過程 過程1完成計算進程的控制功能，包括以下步驟
1)採用廣域測量系統(WAMS)匯集的實時量測，檢測擾動場景，並判斷系統運行狀態。2)根據實測系統狀態對計算進程實施控制如果系統運行處於動態且有新的擾動場景出現，則按照實際擾動場景發生的相對時序，將所有檢測到的擾動場景組成實際擾動場景序列，立即中止計算過程2中尚未完成的所有計算，重新啟動計算過程2，並置標誌 FLAG=I ；如果系統運行處於動態但無新的擾動場景出現，則置標誌FLAG=2 ；如果系統運行處於穩態，則清空擾動場景序列，並置標誌FLAG=3。3)將檢測到的實際擾動場景序列和標誌FLAG的數值傳遞給過程2，轉過程1的步驟(1)。過程2完成計算功能，包括以下步驟1)接收過程1傳來的實際擾動場景序列和標誌FLAG的數值。2)根據標誌FLAG的數值轉向相應的計算流程如果FLAG=I,則轉過程2的步驟 (3)；如果FLAG=2，則轉過程2的步驟(6)；如果FLAG=3，則轉過程2的步驟(5)。3)新生動態過程的計算根據擾動前的系統穩態潮流、模型和參數，啟動時域仿真，在仿真過程中按照實際擾動場景序列，逐個施加所有檢測到的擾動場景。4)進一步在步驟3)的仿真過程中施加預想故障場景，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)。5)穩態運行過程的計算根據系統當前的穩態潮流、模型和參數，啟動針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)。6)後續動態過程的計算根據擾動前的系統穩態潮流、模型和參數，進行針對實際擾動場景序列的時域仿真，仿真到系統當前時間點，再施加預想故障場景，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)。效果和優點
本發明的優點和有益效果如下
1)本發明按照實際擾動場景序列進行系統動態過程的仿真復現，再在仿真的系統動態過程中實現針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，解決了無法根據電力系統動態過程中狀態估計結果進行穩定計算的難題，為受擾系統在動態過程中的分析與決策提供了關鍵技術，有益於推動智能電網運行控制技術的科技進步和實用化。2)本發明將所提出的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法與系統處於穩態時的計算方法納入統一實現框架中，並根據系統實際運行狀態，選擇適用的計算方法，從而可以方便地實現與現有技術的有機融合，為電網運行控制提供正確、完整的技術工具。3)本發明採用同時進行的兩個過程，通過實現基於實時檢測的計算進程控制和具體計算功能的並行化，解決了並發或相繼的多個擾動場景下系統動態過程中的在線分析與決策計算問題，可為具有出力快速變化特徵的新能源接入條件下的電網運行控制提供決策支持。4)本發明屬於電力系統及其自動化技術領域的核心技術，但同樣適用於其他非自治非線性運動系統的在線分析與決策計算。
圖1和圖2為本發明方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖1和圖2，對本發明方法進行詳細描述。圖1主要描述了本發明方法中過程1的行為，包括下述步驟
圖1中步驟1描述的是，採用廣域測量系統(WAMS)匯集的實時量測，檢測擾動場景，並判斷系統運行狀態。圖1中步驟2描述的是，根據實測系統狀態對計算進程實施控制如果系統運行處於動態且有新的擾動場景出現，則按照實際擾動場景發生的相對時序，將所有檢測到的擾動場景組成實際擾動場景序列，立即中止計算過程2中尚未完成的所有計算，重新啟動計算過程2，並置標誌FLAG=I ；如果系統運行處於動態但無新的擾動場景出現，則置標誌 FLAG=2 ；如果系統運行處於穩態，則清空擾動場景序列，並置標誌FLAG=3。圖1中步驟3描述的是，將檢測到的實際擾動場景序列和標誌FLAG的數值傳遞給過程2，轉過程1的步驟(1)。圖2主要描述了本發明方法中過程2的行為，包括下述步驟
圖2中步驟1描述的是，接收過程1傳來的實際擾動場景序列和標誌FLAG的數值。圖2中步驟2描述的是，根據標誌FLAG的數值轉向相應的計算流程如果FLAG=I， 則轉過程2的步驟(3)；如果FLAG=2，則轉過程2的步驟(6)；如果FLAG=3，則轉過程2的步驟(5)。圖2中步驟3描述的是，新生動態過程的計算根據擾動前的系統穩態潮流、模型和參數，啟動時域仿真，在仿真過程中按照實際擾動場景序列，逐個施加所有檢測到的擾動場景。圖2中步驟4描述的是，進一步在步驟3)的仿真過程中施加預想故障場景，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)。圖2中步驟5描述的是，穩態運行過程的計算根據系統當前的穩態潮流、模型和參數，啟動針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟 (1)。圖2中步驟6描述的是，後續動態過程的計算根據擾動前的系統穩態潮流、模型和參數，進行針對實際擾動場景序列的時域仿真，仿真到系統當前時間點，再施加預想故障場景，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟 (1)。總之，本發明提出了電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，並將其與系統處於穩態時的計算方法納入統一實現框架中；採用同時進行的兩個過程，實現基於實時檢測的計算進程控制和具體計算功能的並行化；根據系統實際運行狀態，選擇適用的計算方法；在系統動態過程中，按照實際擾動場景序列進行系統動態過程的仿真復現，再在仿真的系統動態過程中實現針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，從而解決了無法根據電力系統動態過程中狀態估計結果進行穩定計算的難題，解決了並發或相繼的多個擾動場景下系統動態過程中的在線分析與決策計算問題，為電網運行控制提供了正確、完整的技術工具。
權利要求
1.電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，包括同時進行的兩個過程過程1完成計算進程的控制功能，包括以下步驟1)採用廣域測量系統(WAMS)匯集的實時量測，檢測擾動場景，並判斷系統運行狀態；2)根據實測系統狀態對計算進程實施控制如果系統運行處於動態且有新的擾動場景出現，則按照實際擾動場景發生的相對時序，將所有檢測到的擾動場景組成實際擾動場景序列，立即中止計算過程2中尚未完成的所有計算，重新啟動計算過程2，並置標誌FLAG=I ； 如果系統運行處於動態但無新的擾動場景出現，則置標誌FLAG=2 ；如果系統運行處於穩態，則清空擾動場景序列，並置標誌FLAG=3 ；3)將檢測到的實際擾動場景序列和標誌FLAG的數值傳遞給過程2，轉過程1的步驟(1);過程2完成計算功能，包括以下步驟1)接收過程1傳來的實際擾動場景序列和標誌FLAG的數值；2)根據標誌FLAG的數值轉向相應的計算流程如果FLAG=I,則轉過程2的步驟(3)； 如果FLAG=2，則轉過程2的步驟(6)；如果FLAG=3，則轉過程2的步驟(5)；3)新生動態過程的計算根據擾動前的系統穩態潮流、模型和參數，啟動時域仿真，在仿真過程中按照實際擾動場景序列，逐個施加所有檢測到的擾動場景；4)進一步在步驟3)的仿真過程中施加預想故障場景，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)；5)穩態運行過程的計算根據系統當前的穩態潮流、模型和參數，啟動針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)；6)後續動態過程的計算根據擾動前的系統穩態潮流、模型和參數，進行針對實際擾動場景序列的時域仿真，仿真到系統當前時間點，再施加預想故障場景，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算，計算完成後轉過程2的步驟(1)。
2.根據權利要求1所述的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，其特徵在於，能量管理系統(EMS)中的狀態估計及潮流整合結果，只有當實際系統處於穩態運行時， 才能直接作為安全穩定分析與決策計算中仿真預想故障場景的初始平衡點。
3.根據權利要求1所述的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，其特徵在於，當實際系統處於動態過程中，必須先按照實際擾動場景序列進行系統動態過程的仿真， 再在仿真的系統動態過程中施加預想故障場景，進行安全穩定分析與決策計算。
4.根據權利要求1所述的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，其特徵在於，所述過程2的步驟3)、步驟4)和步驟6)中，針對不同預想故障場景的計算可以採用基於算例分解的分布式並行計算技術來實現。
5.根據權利要求1所述的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，其特徵在於，採用同時進行的過程1)和過程2)，解決並發或相繼的多個擾動場景下系統動態過程中的在線分析與決策計算問題。
6.根據權利要求1所述的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，其特徵在於，所述過程1的步驟1)中，檢測到的實際擾動場景既包括離散事件，也包括物理量的連續變化。
7.根據權利要求1所述的電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法，其特徵在於，所述過程1的步驟2)中，系統運行處於動態的標誌是指定關鍵線路的功率波動幅值超過預先設定的門檻值。
全文摘要
本發明屬於電力系統及其自動化技術領域，提出了一種電力系統動態過程中的在線分析與決策計算方法。該方法包括同時進行的兩個過程，過程1完成基於實時檢測的計算進程控制功能，主要步驟是(1)實時檢測擾動場景，識別系統動態；(2)根據實測系統狀態對計算進程實施控制。過程2完成計算功能，主要步驟是(1)當實際系統處於動態過程中，先按照實際擾動場景序列進行系統動態過程的仿真，再在仿真的系統動態過程中施加預想故障場景，進行安全穩定分析與決策計算；(2)當實際系統處於穩態運行時，直接將當前的穩態潮流作為初始平衡點，進行針對預想故障場景的安全穩定分析與決策計算。
文檔編號H02J3/00GK102522748SQ201110445599
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者劉韶峰, 徐泰山, 方勇傑, 李碧君, 王勝明, 薛峰, 薛禹勝, 許劍冰, 鮑顏紅 申請人:南京南瑞集團公司, 國網電力科學研究院