專利名稱：：一種電網系統緊急控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種電網系統緊急控制方法，適用于已建有廣域量測系統(WAMS)的電網調度控制中心。
背景技術：
：隨著經濟與技術發展，電力系統的規模逐步增加，遭受短路故障等大擾動而失去暫態功角穩定的可能性較大，需要采取各種控制措施使其恢復穩定。其中切機控制可以改變被切節點的慣性和動能、重構系統中的功率分布，是電力系統暫態功角穩定控制的主要措施之一。切機控制策略需要明確切機時刻、切機地點和切機量。其中切機時刻設定為工程允許的最早控制時間，一般取決于暫態失穩判別時刻。切機量則與切機地點密切相關，所以切機地點的選擇是重中之重。目前切機地點的選擇主要有基于狀態量指標變化和基于時域仿真分析兩大類。第一類基于時域仿真和工程經驗，文獻一《Predictingunstablemodesinpowersystemstheoryandcomputations))(IEEETransonPowerSystems,1993年第8卷第4期第14頁)選擇故障清除時刻或臨界切除時刻加速度最大的發電機、動能最大的發電機或系統失穩時角速度最大的發電機作為切機地點。本方法僅分析了機組受擾程度，未考慮機組可控性因素，無法給出切機地點的有效性排序。第二類依賴于穩定性分析和相關靈敏度計算。如文獻二《緊急控制下最優切機切負荷方案的快速算法》(電網技術，2011年第35卷第6期第82頁)將切機問題描述為一種非線性整數規劃的最優控制問題，根據時域仿真中發電機功角對控制變量的靈敏度計算控制地點和控制量。此類方法依賴于故障后電網快速建模分析，且故障類型、穩定性分析和切機選擇三大問題相互耦合，進一步增加了計算的復雜度，時效性較差、準確度不高。大型互聯電網地域遼闊、結構復雜，當發生故障后無法進行快速有效地進行參數重構及穩定性仿真。為此，急需一種快速可靠的電網機組可控性排序方法，以便有效地與現有廣域量測系統(WAMS)相結合，達到電力系統緊急控制的目的，有效維持電網安全穩定運行。
發明內容本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術所存在的不足，提供一種電網系統緊急控制方法，能夠在電網系統出現暫態失穩時，為緊急切機操作提供準確依據，從而使系統快速地恢復至穩態運行。具體而言，本發明采用以下技術方案解決上述技術問題一種電網系統緊急控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A、預先建立電網系統簡化拓撲數據庫；步驟B、當電網系統發生故障時，鎖定故障點的地理位置，并通過步驟A構建的簡化拓撲數據庫快速匹配故障點到各發電機組的距離；同時實時判別電網系統是否出現暫態失穩；步驟C、根據下式計算故障下各發電機組的可控性因子Yi權利要求1.一種電網系統緊急控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A、預先建立電網系統簡化拓撲數據庫；步驟B、當電網系統發生故障時，鎖定故障點的地理位置，并通過步驟A構建的簡化拓撲數據庫快速匹配故障點到各發電機組的距離；同時實時判別電網系統是否出現暫態失穩；步驟C、根據下式計算故障下各發電機組的可控性因子YiYi=^Ci■AVKE(num)/dt,num[Fault其中，AVKE(num)為故障時刻發電機組能量變化，AVKE(num)=Vke(tM+T)-Vke(tnJ；Fault為從擾動識別時刻起到判別電網失穩前已發生的故障集合，Ci為第i組發電機組的重要性因子，num為故障編號，為故障num發生時刻，(Ii為故障點到第i組發電機組的距離，T為采樣時間；步驟D、如電網系統出現暫態失穩，則按照可控性因子Yi從大到小的順序依次對各發電機組執行切機操作，直至系統回歸穩定狀態。2.如權利要求1所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，步驟A所述預先建立電網系統簡化拓撲數據庫，具體按照以下方法步驟Al、按照地域的不同以及發電機組的密集程度，將全網發電機組收縮在主要幾個關鍵節點，進行分區簡化操作，并建立基于發電機分區的新拓撲結構圖；步驟A2、通過系統運行方式和潮流圖，分析電網系統的主要傳輸線路，并記錄重要線路的地理位置信息，作進一步簡化處理；步驟A3、利用上述拓撲結構圖，通過仿真軟件等值估計每一條重要線路到各發電機區域關鍵節點的電氣距離，記錄到數據庫中；步驟A4、若電網結構發生重要變化時，重復上述步驟。3.如權利要求1所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，步驟B中所述實時判別電網系統是否出現暫態失穩，具體按照以下方法步驟1、判斷電網系統是否有擾動發生，如是，則轉步驟2；步驟2、將電網系統中的發電機組聚合為單機無窮大系統；并構建單機無窮大系統的功角-角速度及功角-不平衡功率的相平面，計算功角-角速度平面軌跡凹凸性指標和功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標；步驟3、計算單機無窮大系統的暫態動能微變化量與暫態不平衡能量微變化量；步驟4、判斷下式是否得到滿足，如是，則判定電網系統暫態失穩，r(0>0μ()>0<dVKE{t)、τ2U,dtdAV(t)>0、dt式中，τ(t)、μ(t)、^%^、^iQ分別表示單機無窮大系統的功角-角速度平面2/4頁軌跡凹凸性指標、功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標、暫態動能微變化量、暫態不平衡能量微變化量，Vke為單機無窮大系統的暫態動能，△V為單機無窮大系統暫態不平衡能量。4.如權利要求3所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，所述將電網系統中的發電機組聚合為單機無窮大系統，具體按照以下方法步驟201、根據下式計算擾動時刻各發電機的復合功角Scom=δ()+\00πa(t)+^-MsetMset，L2^」式中，sjt)為擾動發生時刻發電機功角，Δρα)為擾動發生時刻發電機不平衡功率，τg為發電機的慣性時間常數，Δtset為時間設定值；步驟202、將各發電機復合功角排序，按照下式進行相鄰復合功角的差值運算，得到間隙角ΔδcomiJΔδcomiJ(t+kT)=Iδcomi(t+kT)-δ_(t+kT)I，式中，i，j為發電機編號，k為正整數；步驟203、對步驟202得到的間隙角再進行排序操作，取最大間隙角處作為分群區間，進行分群操作，將電網系統中的發電機分為領先群和滯后群；步驟204、分別對領先群和滯后群進行聚合，合并公式如下Ms=YjMjIGSYjH^(t+kT)5s{t+kT)=-s——LhJi&SHP^t+kT)PmS(t+kT)=-s——i&SYjHiPei(^kT)PAt+kT)=^—-、Z.Gj式中，Μα、δΑ(t+kT)、PmA(T+kT)、PeA(t+kT)分別為領先群等值單機轉動慣量、功角、等值機械功率、等值電磁功率，Ms、δs(t+kT),Pms(T+kT),Pes(t+kT)分別為滯后群等值轉動慣量、單機功角、等值機械功率、等值電磁功率，A和S分別為領先群和滯后群的發電機集合，Hi表示領先群中第i臺發電機的慣量，Hj表示滯后群中第j臺發電機的慣量；步驟205、按下式將領先群和滯后群等值單機變換為單機無窮大系統‘MSMAM=——-~—MS+Ma<δΟΜΙΒ(t+kT)=Ss(t+kT)-SA(t+kT)PniOMJBit+kT)=Pms(t+kT)-PmA(t+kT)PeOMIB{t+kT)=Pesit+kT)-PeA{t+kT)式中，Μ、δ0MIB(t+kT),Pdi0mib(t+kT),Pe0MIB(t+kT)分別為單機無窮大系統的轉動慣量、功Ma=JjMiIGS^jHAit+kT)SA(t+kT)=上P^t+kT)=Σ雙IGAHPJt+kT)<PeA(t+kT)=·Σ代IGAY^H^it+kT)Σ代角、機械功率、電磁功率；步驟206、判斷單機無窮大系統的角速度ω0ΜΙΒ是否滿足下式，如是，則將當前時刻發電機功角和不平衡功率數值代入步驟201，進行分群再評估；如否，則繼續下一步驟，co。MIB(t+kT)=5OMIB(t+kT)-5OMIB(t+(k-l)T)=O05.如權利要求4所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，所述時間設定值Atsrt的取值為100毫秒。6.如權利要求4所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，所述構建單機無窮大系統的功角-角速度及功角-不平衡功率的相平面，計算功角-角速度平面軌跡凹凸性指標和功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標；具體按照以下方法步驟207、根據所述單機無窮大系統連續時刻的角速度，建立觀測向量Y=["0MIB(t),coQMIB(t+T)，L，《QMIB(t+(b_l)T)]T，作為擬合輸入，b為擬合點個數；步驟208、建立單機無窮大系統角速度多項式函數如下ω(t)=ao+a^+a^+L+aJ,11,式中，η為擬合多項式階數，An=[a0,ai;a2,L，an]T為模型參數向量；步驟209、利用最小二乘法計算上述多項式函數的參數向量AnAn=[HrHr1Hr·Y7.如權利要求6所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，所述擬合多項式階數η取2，擬合點個數b的取值范圍為5-10。8.如權利要求3所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，所述判斷電網系統是否有擾動發生，具體按照以下方法步驟101、利用相量測量單元實時采集所述電網系統中各發電機電磁功率；步驟102、分別根據下式計算連續時刻各發電機電磁功率的微變化量ΔΡε，得到各發電機電磁功率微變化時間序列{ΔPe(t+T)，ΔPe(t+2T)L}ΔPe(t+T)=Pe(t+T)-Pe(t),式中，Pe(t)為t時刻發電機電磁功率，T為采樣時間；4步驟103、根據下式是否得到滿足判斷電網系統是否有擾動發生，如滿足，則判定電網系統有擾動發生ΔPe(t+mT)I>KIAPe(t+(m-l)T)式中K為預設的大于1的突變門檻系數，m為大于1的整數。9.如權利要求8所述電網系統緊急控制方法，其特征在于，所述突變門檻系數K的值為5。10.一種電網系統緊急控制裝置，其特征在于，包括擾動識別模塊，根據所述電網系統中相量測量單元輸出的實時測量數據，判斷電網系統是否有擾動發生；分群聚合模塊，當擾動識別模塊判斷電網系統有擾動發生時，對電網各機組進行分群操作，最終聚合成單機無窮大系統，并通過聚合單機軌跡實時評估群組信息，判別是否需要進行重新分群操作；暫態穩定識別模塊，根據分群聚合模塊提供的單機無窮大系統，計算其功角-角速度平面軌跡凹凸性指標、功角-不平衡功率平面軌跡凹凸性指標、暫態動能微變化量、暫態不平衡能量微變化量，并根據以下條件是否得到滿足實時分析電網系統是否暫態失穩r(0>0μ()>0式中，全文摘要本發明公開了一種電網系統緊急控制方法，適用于已建有廣域量測系統的電網調度控制中心。本發明方法利用故障前后機組暫態動能分析機組受擾程度，加權與故障中心的電氣距離計及機組的控制性，并通過機組重要性因子考慮經濟及影響因素，綜合得到機組可控性因子；并根據可控性因子從大到小的順序執行緊急切機操作，提高了電網緊急控制的效率和有效性。本發明還通過對電網系統拓撲進行簡化進一步提高了緊急控制的效率和實時性；并采用計及能量變化的軌跡幾何暫態失穩判別方法，提高了系統暫態失穩判別的有效性。本發明還公開了一種電網系統緊急控制裝置。相比現有技術，本發明的緊急控制方法可獲得準確、可靠、高效的控制效果。文檔編號H02J3/24GK102510071SQ20111036029公開日2012年6月20日申請日期2011年11月15日優先權日2011年11月15日發明者趙晉泉,鄧暉申請人:河海大學