[发明专利]电网多级调度协同的安全稳定在线预防控制优化决策方法

摘要

本发明公开了一种电网多级调度协同的安全稳定在线预防控制优化决策方法，属于电力系统调度运行控制技术领域。本发明针对大电网中安全稳定问题相互交织，结合多级调控中心的运行控制模式，提出在各级各个调控中心分别基于包括本调控中心及其直接下级调控中心、直接上级调控中心及其直接下级调控中心在内的电网在线运行方式和预防控制候选措施，对其直接防御的故障集进行安全稳定在线评估；引入各级调控中心协同防御的影响因子，计算预防控制候选措施的控制性能综合指标，进行针对其直接防御的故障集的预防控制优化措施计算；对合并处理后的预防控制优化措施进行安全稳定校核，通过迭代，可实现多级调度协同的安全稳定在线预防控制优化决策。

主权项

电网多级调度协同的安全稳定在线预防控制优化决策方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：根据其实时采集或汇集的电网运行状态信息，结合设备模型和参数，生成本调控中心直接调控的电网的在线运行方式数据Si.j，并生成本调控中心直接防御的预想故障集Fi.j和直接调控的在线预防控制候选措施集Mi.j，将本调控中心直接调控的在线预防控制优化措施集CMi.j置为空集；其中，i＝1,2,…,I，I表示电网中调控层的层级的总数，i表示电网中各调控中心所处的调控层的层级序号，第1级为最高级，第2级为第1级的直接下级，第1级为第2级的直接上级，以此类推，第I级为最低级，j＝1,2,…,Ji，Ji表示处于第i级调控层的调控中心的总数；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤2)；处于第1级调控层的调控中心只有1个，处于其它各级调控层的调控中心至少有1个，除处于第1级调控层的调控中心外其它调控中心的直接上级调控中心有且只有1个，各调控中心的直接下级调控中心的数目没有限制；电网的各级各个调控中心直接调控的在线预防控制候选措施集是指当前运行方式下可选的预防控制设备及其控制变量、控制方向和可控量最大值的集合，电网的各级各个调控中心直接防御的预想故障集的交集为空集；电网的各级各个调控中心直接调控的在线预防控制优化措施集是指当前运行方式下选定的预防控制设备及其控制变量、控制方向、最终控制量和控制量的增量的集合，电网的各级各个调控中心直接调控的在线预防控制候选措施集的交集为空集；控制量的增量是指迭代过程中每轮计算得到的预防控制设备及其控制变量的控制量；2)在处于第1级调控层的调控中心，将电网运行的当前时刻记为t0，进入步骤3)；3)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：首先，汇集与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的电网在线运行方式数据；然后，基于本调控中心的Si.j，结合与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的电网在线运行方式数据，进行面向电网安全稳定在线评估的运行方式数据整合处理，生成包括本调控中心直接调控的电网以及与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的电网在内的用于本调控中心进行安全稳定在线评估的电网在线运行方式数据S′i.j；最后，根据本调控中心的S′i.j，针对本调控中心的Fi.j进行安全稳定在线评估；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤4)；当本调控中心为处于第1级调控层的调控中心时，所述与本调控中心紧密相关的调控中心为本调控中心的所有的直接下级调控中心；当本调控中心为处于其他调控层的调控中心时，所述与本调控中心紧密相关的调控中心包括本调控中心的直接上级调控中心、本调控中心的直接上级调控中心的除本调控中心外的所有的直接下级调控中心和本调控中心的所有的直接下级调控中心；4)在处于第1级调控层的调控中心，汇集其它各级各个调控中心的安全稳定在线评估结果，若电网的各级各个调控中心针对其直接防御的预想故障集的安全稳定在线评估结果都满足安全稳定运行要求，则认为电网的当前运行状态是安全稳定的，各级各个调控中心都不需要对其直接调控的电网采取预防控制措施，结束本方法，否则，进入步骤5)；5)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：首先，汇集与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的在线预防控制候选措施集；然后，将本调控中心的Mi.j以及与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的在线预防控制候选措施集的并集，作为用于本调控中心计算针对Fi.j的电网安全稳定在线预防控制优化措施的候选措施集M′i.j；最后，基于本调控中心最新的安全稳定在线评估结果，计算出本调控中心的M′i.j中各个预防控制候选措施在S′i.j下针对Fi.j的电网安全稳定性的控制性能指标；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤6)；预防控制候选措施的控制性能指标是指该预防控制候选措施实施后电网安全稳定裕度的增加量与该预防控制候选措施的控制代价的比值；6)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：首先，汇集与本调控中心紧密相关的调控中心的安全稳定在线预防控制优化措施计算的候选措施集中各候选措施的控制性能指标；然后，当本调控中心为处于第1级调控层的调控中心时，通过公式(1)计算本调控中心的Mi.j中各个预防控制候选措施在多级调度协同防御电网安全稳定性时的控制性能综合指标；当本调控中心为处于其他调控层的调控中心时，通过公式(2)计算本调控中心的Mi.j中各个预防控制候选措施在多级调度协同防御电网安全稳定性时的控制性能综合指标；PIi.j.k′=PIi.j.k+1λuΣl=1Di.jPIi+1.di.j.l.k,k=1,2,...,Ki.j---(1)]]>PIi.j.k′=PIi.j.k+λuPIi-1.ui.j.k+1λuΣl=1Di.jPIi+1.di.j.l.k+λnΣl=1;l≠jNi.jPIi.ni.j.l.k,k=1,2,...,Ki.j---(2)]]>式中，Ki.j为Mi.j中预防控制候选措施的总数，PIi.j.k为Mi.j中第k个预防控制候选措施用于针对Fi.j的电网安全稳定性的控制性能指标，ui.j为本调控中心的直接上级调控中心在其所处的调控层中的各调控中心中的排序号，为Mi.j中第k个预防控制候选措施用于针对本调控中心的直接上级调控中心的直接防御的预想故障集的电网安全稳定性的控制性能指标，Di.j为本调控中心的直接下级调控中心的总数，di.j.l为本调控中心的第l个直接下级调控中心在其所处的调控层中的各调控中心中的排序号，为Mi.j中第k个预防控制候选措施用于针对本调控中心的第l个直接下级调控中心的直接防御的预想故障集的电网安全稳定性的控制性能指标，Ni.j为本调控中心的直接上级调控中心的直接下级调控中心的总数，ni.j.l为本调控中心的直接上级调控中心的第l个直接下级调控中心在其所处的调控层中的各调控中心中的排序号，为Mi.j中第k个预防控制候选措施用于针对本调控中心的直接上级调控中心的第l个直接下级调控中心的直接防御的预想故障集的电网安全稳定性的控制性能指标，λu为在多级调度协同防御电网安全稳定性时直接上下级调控中心之间的协调因子，取大于等于1的设定值，λn为在多级调度协同防御电网安全稳定性时属于同一直接上级调控中心的不同调控中心之间的协调因子，取大于等于1、小于等于λu的设定值，PI′i.j.k为Mi.j中第k个预防控制候选措施用于多级调度协同防御电网安全稳定的控制性能综合指标；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤7)；7)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：首先，汇集与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的在线预防控制候选措施集中各个预防控制候选措施用于多级调度协同防御电网安全稳定的控制性能综合指标，得到本调控中心的M′i.j中各个预防控制候选措施用于多级调度协同防御电网安全稳定的控制性能综合指标；然后，若本调控中心最新的安全稳定在线评估结果不满足安全稳定运行要求，则基于本调控中心的M′i.j中各个预防控制候选措施用于多级调度协同防御电网安全稳定的控制性能综合指标，针对本调控中心的S′i.j，计算出满足Fi.j下安全稳定运行要求的在线预防控制优化措施集，作为本调控中心待合并处理的在线预防控制优化措施集DMi.j，否则，将本调控中心待合并处理的在线预防控制优化措施集DMi.j置为空集；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤8)；所述待合并处理的在线预防控制优化措施集包括预防控制设备及其控制变量、控制方向和控制量；8)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：首先，汇集与本调控中心紧密相关的调控中心待合并处理的在线预防控制优化措施集；然后，针对本调控中心的Mi.j中每个预防控制设备及其控制变量，若其只在本调控中心的DMi.j以及与本调控中心紧密相关的调控中心待合并处理的在线预防控制优化措施集中的1个集合中，则先将该预防控制设备及其控制变量在该集合中的控制方向和控制量，加入到本调控中心的CMi.j中，作为该预防控制设备及其控制变量的控制方向和控制量的增量，再将CMi.j中该预防控制设备及其控制变量的最终控制量与控制量的增量之和作为新的最终控制量；若其在本调控中心的DMi.j以及与本调控中心紧密相关的调控中心待合并处理的在线预防控制优化措施集中的2个及以上集合中，且其控制方向在这些集合中都相同，则先将该预防控制设备及其控制变量在这些集合中的控制方向和控制量中的最大值，加入到本调控中心的CMi.j中，作为该预防控制设备及其控制变量的控制方向和控制量的增量，再将CMi.j中该预防控制设备及其控制变量的最终控制量与控制量的增量之和作为新的最终控制量；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤9)；9)在电网的各级各个调控中心，分别进行以下处理：首先，汇集与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的在线预防控制优化措施集；然后，按照本调控中心的CMi.j以及与本调控中心紧密相关的调控中心直接调控的在线预防控制优化措施集中所有预防控制设备及其控制变量的控制方向和控制量的增量，对本调控中心的S′i.j进行调整和更新，最后，针对调整更新后的S′i.j，进行针对Fi.j的安全稳定在线评估；待所有调控中心完成上述处理后，进入步骤10)；10)在处于第1级调控层的调控中心，汇集其它各级各个调控中心的安全稳定在线评估结果，若电网的各级各个调控中心最新的安全稳定在线评估结果都满足电网安全稳定运行要求，则将各级各个调控中心的CMi.j作为多级调度协同的安全稳定在线预防控制优化措施，结束本方法；否则，进入步骤11)；11)在处于第1级调控层的调控中心，若电网运行的当前时刻与t0的差值小于设定时长，进入步骤12)，否则，认为搜索不到多级调度协同的安全稳定在线预防控制优化措施，结束本方法；12)在电网的各级各个调控中心，首先，从Mi.j中剔除与CMi.j中预防控制设备及其控制变量相同但控制方向相反的候选措施，以及从Mi.j中剔除与CMi.j中预防控制设备及其控制变量相同且控制方向相同但可控量最大值与控制量的增量相等的候选措施，再将Mi.j中与CMi.j中预防控制设备及其控制变量相同且控制方向相同的候选措施的可控量最大值设置为该可控量最大值与控制量增量的差值，返回步骤5)，进行下一轮计算。