本發(fā)明涉及一種動態(tài)區(qū)域控制偏差分配策略的改進優(yōu)化方法，屬于電力系統(tǒng)技術領域。

背景技術：

當受端電網大功率區(qū)外來電失去或大機組跳閘時，各控制區(qū)送受電計劃無法根據(jù)電網情況自動調整，而采用人工手動修改聯(lián)絡線交換計劃的方式無法滿足頻率和功率的快速恢復要求。由于各控制區(qū)自動發(fā)電控制(AGC)根據(jù)本控制區(qū)的區(qū)域控制偏差(ACE)實施調節(jié)，故障發(fā)生后，直流落點或故障控制區(qū)因少送或多受而大幅增出力調節(jié)，非直流落點或故障控制區(qū)因多送或少受而大幅減出力調節(jié)，非直流落點控制區(qū)有可能是區(qū)外來電的受電省份，聯(lián)絡線計劃的未及時調整將不利于事故后頻率和功率的恢復。

華東電網則根據(jù)自身特點和需求,提出了動態(tài)區(qū)域控制偏差(以下簡稱動態(tài)ACE)技術，以提高電網抵御大功率失去后的恢復能力,有效地發(fā)揮全網備用共享的潛能。實際應用情況表明，動態(tài)ACE在直流閉鎖等大功率失去故障下，可有效發(fā)揮全網備用潛能快速恢復故障損失功率，減少頻率恢復時間。然而，在動態(tài)ACE實施過程中，也存在下述問題：

1)動態(tài)ACE未考慮各控制區(qū)初始ACE，使得控制區(qū)ACE疊加動態(tài)ACE分配的故障損失功率后，ACE為正或處于死區(qū)，無法支援功率恢復；

2)動態(tài)ACE采用固定系數(shù)比例分攤事故損失功率，未考慮控制區(qū)實際可調出備用容量，由于控制區(qū)自身可調能力或潮流斷面受限，將無法提供有效支援。

文獻《華東電網動態(tài)區(qū)域控制誤差應用分析》(電力系統(tǒng)自動化2004年第28卷第1期第78頁)披露了一種考慮跨區(qū)送電機組跳閘和聯(lián)絡線越限約束的動態(tài)ACE的改進方法，著重探討了當前動態(tài)ACE架構下，在故障功率損失容量、連鎖故障和聯(lián)絡線安全方面的改進和完善策略，以增強動態(tài)ACE技術的適應性。文獻中提出的采用最近一次的靈敏度系數(shù),手動調整動態(tài)ACE控制聯(lián)絡線越限的策略，可有效避免動態(tài)ACE觸發(fā)后聯(lián)絡線功率超過其安全穩(wěn)定極限而跳閘情況發(fā)生。該方法是由調度員人工手動調整和取消，在電網緊急情況發(fā)生時，無疑增加了調度工作強度和誤控幾率，無法保證控制的時效性和準確性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種動態(tài)區(qū)域控制偏差分配策略的改進優(yōu)化方法，解決動態(tài)ACE啟動后控制區(qū)ACE進入死區(qū)而無法協(xié)助頻率恢復的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種動態(tài)區(qū)域控制偏差分配策略的改進優(yōu)化方法，包括下列步驟：

步驟一：針對當前動態(tài)ACE以固定比例分配故障損失功率的不足，提出考慮區(qū)域電網ACE分布的動態(tài)ACE分量修正策略；

步驟二：提出基于旋轉備用優(yōu)化模型的動態(tài)ACE分量校正策略，通過建立最大可調出備用優(yōu)化模型，分析各控制區(qū)實際可調出旋轉備用，為動態(tài)ACE分量的校正提供決策依據(jù)。

步驟一的具體方法如下：

1)計算故障發(fā)生后區(qū)域電網的有功不平衡功率：

${\mathrm{ACE}}_{ND}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{ACE}}_i+{\mathrm{\ΔP}}_s---\left(1\right)$

式中，ACE_ND為區(qū)域電網ACE；n為區(qū)域電網所屬控制區(qū)個數(shù)；ACE_i為控制區(qū)i故障發(fā)生前的ACE；ΔP_s為區(qū)域電網故障損失功率；

2)按照旋轉備用系數(shù)分配區(qū)域電網有功不平衡功率：

${{\mathrm{ACE}}_i}^{\′\′}=\frac{k_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{k}_i}{\mathrm{ACE}}_{ND}---\left(2\right)$

式中，ACE_i″為控制區(qū)i的ACE的控制目標；k_i為控制區(qū)i的旋轉備用系數(shù)；3)計算動態(tài)ACE的修正分量：

ACE_i″＝ACE_i′+ACE_DI,i＝(ACE_i+ΔP_s,i)+ACE_DI,i (3)

式中，ACE_i′為控制區(qū)i疊加動態(tài)ACE分量后的ACE；ACE_DI,i為控制區(qū)i動態(tài)ACE的修正分量；ΔP_s,i為控制區(qū)i的動態(tài)ACE分量，

進而得出動態(tài)ACE的修正分量：

ACE_DI,i＝ACE_i″-ACE_i′ (4)；

4)修正分量ACE_DI,i與動態(tài)ACE分量疊加后作為修正后的動態(tài)ACE分量下發(fā)至各控制區(qū)并執(zhí)行，其計算公式為：

ΔP_s,i′＝ΔP_s,i+ACE_DI,i (5)

式中，ΔP_s,i′為控制區(qū)i修正后的動態(tài)ACE分量；

5)修正后的動態(tài)ACE分量僅替代原動態(tài)ACE分量，動態(tài)ACE的啟動判定條件、下發(fā)方式和恢復時間維持不變。

步驟二的具體方法為：

1)建立最大可調出旋轉備用優(yōu)化模型：

優(yōu)化目標為時間段內各控制區(qū)和區(qū)域電網提供最多的旋轉備用容量，旋轉備用釋放系數(shù)c_j,t為決策變量，其目標函數(shù)為：

$\min F=\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{r}_{j,t}(1-c_{j,t})---\left(6\right)$

其中r_j,t＝P_j,max-P_j,t；

式中，r_j,t為t時刻機組j的上旋轉備用容量；c_j,t為t時刻機組j的旋轉備用釋放系數(shù)；N為機組個數(shù)；P_j,max為機組j調節(jié)上限；P_j,min為機組j調節(jié)下限；P_j,t為t時刻機組j的有功出力；

約束條件包括線路潮流約束、機組出力約束：

${\underset{\‾}{T}}_{z,t}\≤f_{z,t}+\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{r}_{j,t}{c}_{j,t}{s}_{j,z}\≤{\stackrel{\‾}{T}}_{z,t}---\left(7\right)$

式中，f_z,t為t時刻輸電線路z的有功潮流；N為機組個數(shù)；r_j,t為t時刻機組j的上旋轉備用容量；c_j,t為t時刻機組j的旋轉備用釋放系數(shù)；s_j,z為機組j對輸電線路z的靈敏度系數(shù)；T_z,t、分別為輸電線路z的有功下限和上限；

$min\{-r_j^{ramp}\mathrm{\Δ}t,P_{j,min}-P_{j,t}\}\≤r_{j,t}{c}_{j,t}\≤min\{r_j^{ramp}\mathrm{\Δ}t,P_{j,max}-P_{j,t}\}---\left(8\right)$

式中，為機組j的爬坡速率；Δt為統(tǒng)計時段，0<Δt≤15，取整數(shù)；

最大可調出旋轉備用為：

$R_{i,t}=\underset{j=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{r}_{j,t}{c}_{j,t}---\left(9\right)$

式中，R_i,t為控制區(qū)i的最大可上調旋轉備用；

2)利用1)優(yōu)化模型計算區(qū)域電網和各控制區(qū)的最大可調出旋轉備用，并與修正后的動態(tài)ACE分量進行比較；

3)區(qū)域電網校驗：

設R_t為區(qū)域電網最大可調出旋轉備用n為區(qū)域電網所屬控制區(qū)個數(shù)；

若ΔP_s≤R_t，則區(qū)域電網可應對當前故障；

若ΔP_s>R_t，則區(qū)域電網下所屬控制區(qū)僅分配最大可調出的旋轉備用容量，并采取其他措施，包括：緊急開停機、抽蓄快速投退或申請外購電支援方式，用以彌補超出的部分功率；

4)各控制區(qū)校驗與修正：

a)若ΔP_s,i′≤R_i,t，則控制區(qū)旋轉備用足以應對分攤的故障損失功率；

b)若ΔP_s,i′>R_i,t，則控制區(qū)旋轉備用不足以應對分攤的故障損失功率，需要其他控制區(qū)給予支援；

當某控制區(qū)發(fā)生b)情況時，以故障快速恢復為原則，將該控制區(qū)缺額部分(ΔP_s,i′－R_i,t)按照旋轉備用系數(shù)分配至其他控制區(qū)；分配后，若其他控制區(qū)出現(xiàn)b)情況，采取類似方法，在可調出旋轉備用充足的控制區(qū)再次分配。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：

1、在現(xiàn)有的動態(tài)ACE控制體系框架下，對動態(tài)ACE中各控制區(qū)分攤故障損失功率的方法改進，針對當前動態(tài)ACE以固定比例分配故障損失功率的不足，基于充分發(fā)揮區(qū)域電網備用共享優(yōu)勢、安全合理調出旋轉備用的原則，提出考慮區(qū)域電網ACE分布的動態(tài)ACE分量修正策略，以充分發(fā)揮互聯(lián)電網在大功率缺失擾動恢復中的作用，避免動態(tài)ACE啟動后控制區(qū)ACE進入死區(qū)而無法協(xié)助頻率恢復的問題；

2、提出基于旋轉備用優(yōu)化模型的動態(tài)ACE分量校正策略，通過建立最大可調出備用優(yōu)化模型，分析各控制區(qū)實際可調出旋轉備用，為動態(tài)ACE分量的校正提供決策依據(jù)。

附圖說明

圖1是區(qū)域電網與其所屬控制區(qū)的關系示意圖。

圖2是控制區(qū)與發(fā)電機組調管權示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，為區(qū)域電網與其所屬控制區(qū)關系的示意圖，其中：RG為區(qū)域電網，CA為隸屬于區(qū)域電網RG的控制區(qū)。RG下各CA構成備用共享組，用于分攤故障損失功率。

直調控制區(qū)與省調控制區(qū)根據(jù)ACE計算調節(jié)容量后下發(fā)到控制區(qū)所轄機組。直調控制區(qū)所轄機組分布在各省內，各省將直調機組出力作為其控制邊界，形成封閉控制區(qū)；各省調控制區(qū)的控制邊界是該省對外聯(lián)絡線并扣除直調機組有功出力，形成封閉控制區(qū)。如圖2所示，為控制區(qū)與發(fā)電機組調管權示意圖。直調控制區(qū)與省調控制區(qū)一樣按旋轉備用比例承擔損失功率分攤責任。

本發(fā)明一種動態(tài)區(qū)域控制偏差分配策略的改進優(yōu)化方法，包括以下步驟：針對當前動態(tài)ACE以固定比例分配故障損失功率的不足，提出考慮區(qū)域電網ACE分布的動態(tài)ACE分量修正策略，避免動態(tài)ACE啟動后控制區(qū)ACE進入死區(qū)而無法協(xié)助頻率恢復的問題；提出基于旋轉備用優(yōu)化模型的動態(tài)ACE分量校正策略，通過建立最大可調出備用優(yōu)化模型，分析各控制區(qū)實際可調出旋轉備用，為動態(tài)ACE分量的校正提供決策依據(jù)。具體包括如下步驟：

步驟101：當區(qū)域電網發(fā)生直流閉鎖或大機組跳閘等大功率缺失故障時，動態(tài)ACE技術按照旋轉備用比例分攤故障損失功率，作為備用共享組內各控制區(qū)的動態(tài)ACE分量，疊加到各控制區(qū)ACE中，其計算公式為：

ACE_i′＝ACE_i+ΔP_s,i (1)

其中，

式中，ACE_i′為控制區(qū)i疊加動態(tài)ACE分量后的ACE；n為區(qū)域電網所屬控制區(qū)個數(shù)；ACE_i為控制區(qū)i故障發(fā)生前的ACE；ΔP_s為區(qū)域電網故障損失功率(為負值)；ΔP_s,i為控制區(qū)i的動態(tài)ACE分量(為負值)；k_i為控制區(qū)i的旋轉備用系數(shù)(區(qū)域電網對各控制區(qū)約定的分配系數(shù))。

步驟102：計算區(qū)域電網的有功不平衡功率為：

${\mathrm{ACE}}_{ND}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{ACE}}_i+{\mathrm{\&Delta;P}}_s---\left(2\right)$

式中，ACE_ND為區(qū)域電網ACE；

步驟103：按照旋轉備用系數(shù)分配區(qū)域電網有功不平衡功率：

${{\mathrm{ACE}}_i}^{\&prime;\&prime;}=\frac{k_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{k}_i}{\mathrm{ACE}}_{ND}---\left(3\right)$

式中，ACE_i″為控制區(qū)i的ACE的控制目標；

采用區(qū)域電網有功不平衡功率的分配方法，可保證各控制區(qū)ACE方向一致，有效避免控制區(qū)初始ACE的影響，同步參與區(qū)域電網不平衡功率的調節(jié)。

步驟104：計算動態(tài)ACE的修正分量：

ACE_i″＝ACE_i′+ACE_DI,i＝(ACE_i+ΔP_s,i)+ACE_DI,i (4)

式中，ACE_DI,i為控制區(qū)i動態(tài)ACE的修正分量；

進而得出：

ACE_DI,i＝ACE_i″-ACE_i′ (5)。

步驟105：修正分量與動態(tài)ACE分量疊加后作為修正后的動態(tài)ACE分量下發(fā)至各控制區(qū)并執(zhí)行，其計算公式為：

ΔP_s,i′＝ΔP_s,i+ACE_DI,i (6)

式中，ΔP_s,i′為修正后的動態(tài)ACE分量。

步驟201：建立最大可調出旋轉備用優(yōu)化模型：

優(yōu)化目標為時間段內各控制區(qū)和區(qū)域電網提供最多的旋轉備用容量，旋轉備用釋放系數(shù)c_j,t為決策變量，其目標函數(shù)為：

$\min F=\underset{j=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{r}_{j,t}(1-c_{j,t})---\left(7\right)$

其中r_j,t＝P_j,max-P_j,t；

式中，r_j,t為t時刻機組j的上旋轉備用容量；c_j,t為t時刻機組j的旋轉備用釋放系數(shù)；N為機組個數(shù)；P_j,max為機組j調節(jié)上限；P_j,min為機組j調節(jié)下限；P_j,t為t時刻機組j的有功出力。

約束條件包括線路潮流約束、機組出力約束：

${\underset{\&OverBar;}{T}}_{z,t}\&le;f_{z,t}+\underset{j=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{r}_{j,t}{c}_{j,t}{s}_{j,z}\&le;{\stackrel{\&OverBar;}{T}}_{z,t}---\left(8\right)$

式中，f_z,t為t時刻輸電線路z的有功潮流；N為機組個數(shù)；s_j,z為機組j對輸電線路z的靈敏度系數(shù)；T_z,t、分別為輸電線路z的有功下限和上限。

$min\{-r_j^{ramp}\mathrm{\&Delta;}t,P_{j,min}-P_{j,t}\}\&le;r_{j,t}{c}_{j,t}\&le;min\{r_j^{ramp}\mathrm{\&Delta;}t,P_{j,max}-P_{j,t}\}---\left(9\right)$

式中，為機組j的爬坡速率；Δt為統(tǒng)計時段，0<Δt≤15，取整數(shù)；

最大可調出旋轉備用為：

$R_{i,t}=\underset{j=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{r}_{j,t}{c}_{j,t}---\left(10\right)$

式中，R_i,t為控制區(qū)i的最大可上調旋轉備用。

步驟202：利用步驟201中優(yōu)化模型計算區(qū)域電網和各控制區(qū)的最大可調出旋轉備用，并與修正后的動態(tài)ACE分量進行比較。

步驟203：區(qū)域電網校驗：

設R_t為區(qū)域電網最大可調出旋轉備用n為區(qū)域電網所屬控制區(qū)個數(shù)；

若ΔP_s≤R_t，則區(qū)域電網可應對當前故障；

若ΔP_s>R_t則區(qū)域電網下所屬控制區(qū)僅分配最大可調出的旋轉備用容量，并采取其他措施，包括：緊急開停機、抽蓄快速投退或申請外購電支援方式，用以彌補超出的部分功率。

步驟204：各控制區(qū)校驗與修正：

a)若ΔP_s,i′≤R_i,t，則控制區(qū)旋轉備用足以應對分攤的故障損失功率；

b)若ΔP_s,i′>R_i,t，則控制區(qū)旋轉備用不足以應對分攤的故障損失功率，需要其他控制區(qū)給予支援。

當某控制區(qū)發(fā)生b)情況時，以故障快速恢復為原則，將該控制區(qū)缺額部分(ΔP_s,i′-R_i,t)按照旋轉備用系數(shù)分配至其他控制區(qū)；分配后，若其他控制區(qū)出現(xiàn)b)情況，采取類似方法，在可調出旋轉備用充足的控制區(qū)再次分配。

修正后的動態(tài)ACE分量僅替代原動態(tài)ACE分量。動態(tài)ACE分量在故障發(fā)生一分鐘內下發(fā)至各省調控制區(qū)，該分量在下一個整15分鐘開始減小，聯(lián)絡線計劃按照受電損失功率逐步調整，在之后的15分鐘動態(tài)ACE減小到0。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。