[发明专利]基于响应信息的复杂电力系统闭环控制方法

权利要求书

1.基于响应信息的复杂电力系统闭环控制方法，其特征在于：控制主站收集测量单元依据故障后实测的各发电机响应，预测下一时刻各发电机功角，按照功角间隙大小排序并实时将其分为两群即超前群和滞后群，预测两群间的暂态稳定性；对于将要失去暂态稳定性的两群系统，实时计算在超前群中需要施加的减发电量及减发电的机组，执行减发电后，维持系统稳定运行；对于不会失去暂态稳定性的系统，不施加紧急控制措施，保持其稳定运行。

2.根据权利要求1所述的基于响应信息的复杂电力系统闭环控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1：控制子站周期性采集本发电厂的发电机的机械输入功率和电磁输出功率、惯性、角速度及功角，并根据本周期输出功率、母线电压的变化，判别控制子站附近有无大扰动发生，将以上信息发送到控制主站；

步骤2：当系统中发生大扰动时，机组的功率会发生突变；控制主站通过收到控制子站送来的大扰动检出信号与监测发电厂功率是否发生突变来启动闭环控制系统；

步骤3：当大扰动发生后，进行不稳定性预测；

1)通过WAMS的实测数据，根据式(1)计算复合功角φ_i；

φi=δi(t)+100π[ωi(t)+ΔPi(t)2MiΔT]ΔT---(1)]]>

式中：δ_i(t),ω_i(t),ΔP_i(t)分别为t时刻第i台机的功角、角速度和不平衡功率，M_i为第i台机的转动惯量，ΔT是数据时间间隔；

2)将复合功角从大到小对发电机排序，依次计算相邻两发电机间功角间隙，取最大角间隙处划界，其界上的发电机为超前机群S，其下的发电机为滞后机群A；

3)将上述两群等值为两机，再将两机等值为单机无限大母线系统；

4)根据式(2)和式(3)判别单机无限大母线系统的稳定性，当τ＞0&μ＞0，单机无限大母线系统将会失去稳定；

τ=Δωeq(i)-Δωeq(i-1)δeq(i)-δeq(i-1)-Δωeq(i-1)-Δωeq(i-2)δeq(i-1)-δeq(i-2)---(2)]]>

μ=ΔP(i)-ΔP(i-1)δeq(i)-δeq(i-1)-ΔP(i-1)-ΔP(i-2)δeq(i-1)-δeq(i-2)---(3)]]>

式中：τ和μ是系统的稳定性指标，δ_eq和Δω_eq分别是等值单机无限大母线系统的功角和角速度，ΔP是等值单机无限大母线系统的不平衡功率；

步骤4：控制策略的实时制定和控制命令的下达：

1)当判别出无限大母线系统不稳定时，根据式(4)计算等值单机无限大母线系统所需要的控制量η：

η=1-PecPm+MTΔωc2δu-δc---(4)]]>

式中：P_m是等值单机无限大母线系统的机械功率，Δω_c和δ_c分别是等值单机无限大母线系统在控制时刻T_c时的角速度和功角，M_T是等值单机无限大母线系统的惯性时间常数，P_ec是等值单机无限大母线系统在控制时刻T_c时的电磁功率。δ_u是等值单机无限大母线系统的不稳定平衡点；

2)再根据等值单机无限大母线系统的切机量，通过式(5)归算到复杂电力系统超前群所需要的切机量ΔP_ms：

ΔPms=(Ma+Ms)·η·PmPmaPmsMs-Ma---(5)]]>

其中，M_a和M_s是滞后机群A和超前机群S的惯性时间常数，P_ms是超前机群S的机械功率，P_ma是滞后机群A的机械功率；

3)计算超前机群S中各发电机的当前有符号动能与功角的乘积，按照有大到小排序：

Wc(i)=12Mi·|ω~c|·ω~c·θ~c---(6)]]>

其中，是第i台发电机在超前机群S局部惯性中心坐标下T_c时刻的角速度，是故障发生时刻到T_c时刻的功角差；

得到初始的优先切机地点集合Ω(i)：

Ω(i)＝{i|W_c(i)＞0,i∈S}

4)剔除超前机群中被动失稳机组；切机后如果等值单机无限大母线系统的机械输入功率减小，该机是切机控制负效应机组，应该从切机备选群中剔除，切机前等值机械功率与所有发电机的机械功率关系为式(7)

P_m＝(M_aP_ms-M_sP_ma)/(M_a+M_s)    (7)

逐次试探计算切除超前机群S中的每台发电机，来观察其对等值系统机械输入功率P_m的影响，第i台发电机被切除时，则等值机械功率P′_m变为：

Pm′(i)=Ma(Pms-Pmi)-(Ms-Mi)Pma)MT-Mi---(8)]]>

其中，P_mi为第i台机的机械输入功率。

如果P′_m(i)＞P_m，则第i台发电机就是被动失稳机组，应该从候选切机S群中除去这台发电机，则被切机组在以下集合中选取，记为Ω′(i)：

Ω′(i)＝{i|W_c(i)＞0且P′_M(i)＜P_M,i∈S}

5)在Ω′(i)中依次取机组作为被切除机组，当总容量大于ΔP_m且最接近于ΔP_m时所选出的机组就是最终的切机控制策略，将其下达给相应的发电厂控制子站执行切机；

步骤5：闭环控制的目标是保持系统暂态稳定，检测系统功角曲线连续三次摆动的最大摇摆角均逐次递减时，即可复归本次闭环控制计算，监视下次大扰动发生。