專利名稱：小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制策略計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制策略計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是大區(qū)互聯(lián)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)和擴(kuò)大，小干擾穩(wěn)定問(wèn)題日益突出。尤其是在聯(lián)網(wǎng)初期，系統(tǒng)之間的聯(lián)系還比較弱，大容量遠(yuǎn)距離輸電，容易出現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)低頻振蕩問(wèn)題。低頻振蕩對(duì)供電設(shè)備構(gòu)成很大威脅，甚至可能誘發(fā)連鎖故障，造成大面積停電、系統(tǒng)解列等災(zāi)難性后果。因此，研究輔助特高壓交直流電網(wǎng)在線運(yùn)行的小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制方法，防患未然，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。解決小干擾穩(wěn)定問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是通過(guò)增加阻尼控制器，但從電力系統(tǒng)運(yùn)行的觀點(diǎn)看，采用傳統(tǒng)的阻尼控制器并不足以解決小干擾穩(wěn)定問(wèn)題。這是因?yàn)镮)阻尼控制器的實(shí)施通常需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)、制造、安裝和投運(yùn)過(guò)程，不能解決近期運(yùn)行研究中所發(fā)現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問(wèn)題；2)聯(lián)絡(luò)線功率交換受小干擾穩(wěn)定性限制的可能性常常只在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，增加新的控制器并不是減輕這一問(wèn)題的最有效途徑；3)即使配置了合適的阻尼控制器，但總有一些運(yùn)行條件會(huì)超出控制器的設(shè)計(jì)范圍，需要附加一些補(bǔ)救措施以適應(yīng)這些運(yùn)行條件。實(shí)際上，電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定與系統(tǒng)運(yùn)行方式之間的關(guān)系更為直接。若在小干擾穩(wěn)定分析中發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生低頻振蕩，如果能求出這一低頻振蕩模式阻尼對(duì)各個(gè)發(fā)電機(jī)輸出功率的靈敏度，則可根據(jù)這些靈敏度信息來(lái)相應(yīng)改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，是解決低頻振蕩問(wèn)題的有效途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制策略計(jì)算方法，通過(guò)并行計(jì)算模式阻尼對(duì)運(yùn)行方式的靈敏度，研究低頻振蕩模式弱阻尼比與發(fā)電機(jī)出力之間的相互關(guān)系，以此作為運(yùn)行方式調(diào)整的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)在線運(yùn)行狀態(tài)的小干擾預(yù)防控制調(diào)度輔助決策，而且還兼顧了預(yù)防控制的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)功率調(diào)整空間劃分相應(yīng)的調(diào)整檔位，以并行的計(jì)算方式，確定能夠有效增大阻尼比的運(yùn)行方式最小調(diào)整方案。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制策略計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:(I)小干擾穩(wěn)定計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷是否存在弱阻尼低頻振蕩模式；(2).如果存在弱阻尼低頻振蕩模式，則獲取和該振蕩模式對(duì)應(yīng)的運(yùn)行方式數(shù)據(jù)及小干擾計(jì)算數(shù)據(jù)，否則退出計(jì)算；(3).對(duì)低頻振蕩同調(diào)機(jī)組分群；(4).篩選低頻振蕩同調(diào)機(jī)組發(fā)電機(jī)；(5).計(jì)算低頻振蕩同調(diào)機(jī)組發(fā)電機(jī)阻尼靈敏度；(6).確定發(fā)電機(jī)功率調(diào)整方向；
(7).確定功率調(diào)整范圍；(8).將功率調(diào)整范圍分為若干檔位，采用并行計(jì)算方式，求取同各調(diào)整檔位對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)功率調(diào)整方案；(9).對(duì)上述對(duì)應(yīng)若干功率調(diào)整檔位的功率調(diào)整方案數(shù)據(jù)，并行進(jìn)行潮流和小干擾穩(wěn)定校核；(10).匯總各功率調(diào)整檔位及其調(diào)整結(jié)果，選取使阻尼改善最明顯的功率調(diào)整方案。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟I中，小干擾穩(wěn)定計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷是否存在弱阻尼低頻振蕩模式，設(shè)系統(tǒng)的全部特征值為:
權(quán)利要求
1.一種小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制策略計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)小干擾穩(wěn)定計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷是否存在弱阻尼低頻振蕩模式； (2).如果存在弱阻尼低頻振蕩模式，則獲取和該振蕩模式對(duì)應(yīng)的運(yùn)行方式數(shù)據(jù)及小干擾計(jì)算數(shù)據(jù)，否則退出計(jì)算； (3).對(duì)低頻振蕩同調(diào)機(jī)組分群； (4).篩選低頻振蕩同調(diào)機(jī)組發(fā)電機(jī)； (5).計(jì)算低頻振蕩同調(diào)機(jī)組發(fā)電機(jī)阻尼靈敏度； (6).確定發(fā)電機(jī)功率調(diào)整方向； (J).確定功率調(diào)整范圍； (8).將功率調(diào)整范圍分為若干檔位，采用并行計(jì)算方式，求取同各調(diào)整檔位對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)功率調(diào)整方案； (9).對(duì)上述對(duì)應(yīng)若干功率調(diào)整檔位的功率調(diào)整方案數(shù)據(jù)，并行進(jìn)行潮流和小干擾穩(wěn)定校核； (10).匯總各功率調(diào)整檔位及其調(diào)整結(jié)果，選取使阻尼改善最明顯的功率調(diào)整方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述步驟I中，小干擾穩(wěn)定計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷是否存在弱阻尼低頻振蕩模式， 設(shè)系統(tǒng)的全部特征值為: λ i =a j2 π A (i = 1，2,...,η) 特征值λ i的機(jī)電回路相關(guān)比P i定義為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述步驟3中，對(duì)低頻振蕩同調(diào)機(jī)組分群。對(duì)弱阻尼低頻振蕩模式，其對(duì)應(yīng)的特征向量，即振蕩模態(tài)，依據(jù)相位和幅值，利用模糊聚類方法，進(jìn)行發(fā)電機(jī)分群；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述步驟3中，對(duì)發(fā)電機(jī)的篩選共有2次；第一次:根據(jù)特征向量幅值大小，在R1和R2兩群中分別選取幅值滿足要求的發(fā)電機(jī)，形成新的同調(diào)機(jī)群V丨和!^ 2； 第二次:根據(jù)相關(guān)因子大小，在V工和!^ 2兩群中分別選取相關(guān)因子滿足要求的發(fā)電機(jī)，形成最終進(jìn)行功率調(diào)整的同調(diào)機(jī)群R" 1和1 " 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng),其特征在于,在對(duì)發(fā)電機(jī)的第一次篩選中，Ali> Ca,i e R' ^ A2j > CA, j e 2； 其中，Ca是特征向量幅值閥值，Ca ^ O-Ol0
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng),其特征在于,在對(duì)發(fā)電機(jī)的第一次篩選中，Pli> Cp,i G R' ' !,P2j^CpjJ e R" 2； 其中，Cp是相關(guān)因子閥值，Cp ^ O-Ol0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述步驟5中， 對(duì)選定的R"工和! " 2中的發(fā)電機(jī)，并行計(jì)算振蕩阻尼對(duì)于其有功出力的靈敏度，計(jì)算公式如下: 設(shè)系統(tǒng)在運(yùn)行點(diǎn)處線性化后的狀態(tài)方程如下:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述步驟6中，對(duì)所有參與調(diào)整的發(fā)電機(jī)阻尼靈敏度進(jìn)行排序；把阻尼靈敏度最大的發(fā)電機(jī)所在的機(jī)組群設(shè)為功率下調(diào)機(jī)群，記為Rs ;另一機(jī)群設(shè)為功率上調(diào)機(jī)群,記為Rr。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟7包括如下步驟: (7-1).功率調(diào)整下限初始默認(rèn)為O ; (7-2).確定功率調(diào)整上限；(7-3).定義消除低頻振蕩所需的功率調(diào)整范圍為(O，Preg]。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟7-2包括如下步驟: (a).分別計(jì)算功率下調(diào)機(jī)群和功率上調(diào)機(jī)群的功率調(diào)整上限； (b).比較Ps和Pr的大小，選擇較小值作為總的功率調(diào)整范圍上限PMg。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟a中，功率下調(diào)機(jī)群功率調(diào)整上限公式如下
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟8中， (8-1).確定功率調(diào)整檔位； (8-2).并行計(jì)算對(duì)應(yīng)于每一檔位功率調(diào)整總量Pq(j = 1，...，m)的發(fā)電機(jī)調(diào)整方案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟8-1中，為增強(qiáng)模式阻尼所需付出的發(fā)電機(jī)功率調(diào)整總量ΡΣ ( Preg ;為了找到ΡΣ，將功率調(diào)整上限PMg按比例K分為若干調(diào)整量檔位，K滿足:K= (K17K2,...,Km)s.t.K1 < K5 < …< KmK1, K2, , V1 ε(0,1)Km = I 形成相應(yīng)的功率調(diào)整總量，形如: P Σ — (P Σ I P Σ2,...，P Em) — (K1P regj K2Preg,...，KmPreg)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟8-2中， 對(duì)兩群中的發(fā)電機(jī)，分別對(duì)其阻尼靈敏度進(jìn)行降序排序，作為發(fā)電機(jī)優(yōu)先調(diào)整的依據(jù)； 根據(jù)給定調(diào)整量Pq(j = 1，...，m)，分別確定下調(diào)機(jī)群和上調(diào)機(jī)群中，參加功率調(diào)整的發(fā)電機(jī)數(shù)量； 功率下調(diào)機(jī)群Rs，包含的發(fā)電機(jī)數(shù)記為Il1，功率下調(diào)機(jī)群中參加功率調(diào)整的發(fā)電機(jī)滿足:
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟9中， (9-1).根據(jù)步驟八確定的功率調(diào)整量Py (j = 1，...，m)及其對(duì)應(yīng)的各發(fā)電機(jī)出力調(diào)整量，調(diào)整相關(guān)發(fā)電機(jī)出力，形成新的運(yùn)行方式，計(jì)算功率調(diào)整后的潮流方式。
(9-2).確定功率調(diào)整后的特征值和阻尼比。運(yùn)行方式改變后，特征值會(huì)發(fā)生變化，但跟特征值相關(guān)的機(jī)組變化不會(huì)太大?？梢酝ㄟ^(guò)比較運(yùn)行方式變化前后特征值的相關(guān)機(jī)組是否一致來(lái)追蹤特征值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟9-2中， (al).以同Pq(j = 1，...，m)對(duì)應(yīng)的調(diào)整后的運(yùn)行方式作為初始計(jì)算條件，以改變前特征值對(duì)應(yīng)頻率作為初始搜索頻率，求出該頻率附近的3個(gè)特征值； (a2).比較3個(gè)特征值和改變前特征值的相關(guān)機(jī)組，相關(guān)機(jī)組相差最小的特征值認(rèn)為是改變后的特征值； (a3).求改變后的特征值對(duì)應(yīng)的頻率和阻尼比。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述步驟10中，各功率調(diào)整檔位及其調(diào)整結(jié)果，包括發(fā)電機(jī)出力調(diào)整量和功率調(diào)整后的小干擾計(jì)算結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種小干擾穩(wěn)定預(yù)防控制策略計(jì)算方法，通過(guò)并行計(jì)算模式阻尼對(duì)運(yùn)行方式的靈敏度，研究低頻振蕩模式弱阻尼比與發(fā)電機(jī)出力之間的相互關(guān)系，以此作為運(yùn)行方式調(diào)整的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)在線運(yùn)行狀態(tài)的小干擾預(yù)防控制調(diào)度輔助決策。本發(fā)明還兼顧了預(yù)防控制的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)功率調(diào)整空間劃分相應(yīng)的調(diào)整檔位，以并行的計(jì)算方式，確定能夠有效增大阻尼比的運(yùn)行方式最小調(diào)整方案。
文檔編號(hào)H02J3/24GK103178534SQ20131004391
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者于之虹, 李芳 , 劉娜娜, 孫璐 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司