[发明专利]计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法

摘要

本发明公开了一种计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法，属于电力系统调度运行控制技术领域。本发明采用优先针对因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价大的预想故障进行计及保护装置、安自装置动作行为的在线安全稳定预防控制优化措施计算，直至预防控制的代价与保护装置及安自装置控制的风险代价之和达到极小值的计算策略，克服了调度运行人员在设置预想故障集时权衡计算速度和计算精度之间的困难，调度运行人员只需要根据预想故障发生的概率由大到小的顺序设置尽可能多的预想故障，就可以获得有效降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。

主权项

计及保护与安自控制代价的在线预防控制风险决策方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于电网当前的运行状态和设备模型及参数，生成反映电网当前运行状态、用于电网安全稳定在线分析的潮流数据和稳定数据，再结合电网预测信息和计划信息，生成预防控制候选措施集，分别作为最新生成的电网运行断面潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，并将电网运行断面所对应的时刻记为t0，进入步骤2)；所述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；2)将预想故障发生的概率大于预先设定的门槛值pcr的预想故障的集合记为预想故障集F0，进入步骤3)；所述预想故障是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内可能发生的1个或多个设备故障的组合；所述预想故障发生的概率是指电网在t0至(t0+Δtf)的时段内该预想故障发生的次数；其中，Δtf为设定的预防控制防御时长；3)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对F0中每个预想故障，计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，通过公式(1)计算出因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价，进入步骤4)；Lrc.i＝(Lr.i+Lc.i)pf.i i＝1,2,…,n  (1)式中，n为F0中预想故障的数目，Lr.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，Lc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的安自装置动作所导致的损失代价，pf.i为F0中第i个预想故障发生的概率，Lrc.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置和安自装置动作所导致的风险代价；4)按照预想故障发生的概率由大到小的顺序对F0中的所有预想故障进行排序，得到预想故障排序表，其中对于发生概率相同的预想故障则按照步骤3)中计算得到的预想故障的风险代价由大到小的顺序确定这些发生概率相同的预想故障之间的顺序，进入步骤5)；5)设置在线预防控制优化措施集Cp为空集，设置预想故障排序指针is为0，设置计算标志Ic为0，进入步骤6)；所述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、控制方向和最终控制量的集合；6)若当前时刻t与t0之差小于设定的预防控制优化决策时长限值Δtc，进入步骤7)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，Δtc小于Δtf；7)若is小于n，则依据预想故障排序表中预想故障的排序，将排序自第(is+1)位开始直至第min{is+max[int(kpnp),1],n]}位的共{min{is+max[int(kpnp),1],n]}‑is}个预想故障的集合记为Fc，并将is置为min{is+max[int(kpnp),1],n]}，进入步骤8)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；其中，np为用于电网安全稳定在线预防控制优化决策计算的集群计算平台中所有CPU的总核数，kp为设定的小于1的参数；8)基于最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，采用集群计算平台，分别针对Fc中每个预想故障，计算出因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价Lr，并计及保护装置和安自装置的运行状态及其模型和参数，进行预想故障下的电网安全稳定时域仿真计算，计算出因预想故障发生所导致的损失代价Lf，进入步骤9)；9)若Fc中Lf大于Lr的预想故障数为0，则返回步骤6)；否则，将Fc中Lf大于Lr的预想故障的集合记为Fp0，将Fc中除Fp0中预想故障之外的预想故障的集合记为Fs0，通过公式(2)计算出Fp0中各个预想故障发生后所导致的风险代价总和SLfp0，并设立集合Fp，将Fp的初始值设置为Fp0，将Fp中的各个预想故障发生后所导致的风险代价总和SLfp的初始值设置为SLfp0，进入步骤10)：SLfp0=Σk=1mp0(Lfp0.kpfp0.k)---(2)]]>式中，mp0为Fp0中预想故障的总数，Lfp0.k为步骤8)中计算得到的Fp0中第k个预想故障发生后所导致的损失代价，pfp0.k为Fp0中第k个预想故障发生的概率；10)将Fs0与Fp的并集记为Fs，采用集群计算平台，基于最新生成的潮流数据、稳定数据和预防控制候选措施集，计及Fs中各个预想故障的Lf与Lr分别相等的约束条件，进行电网安全稳定预防控制措施的优化决策计算；如能够得到满足Fs中各个预想故障安全稳定的预防控制优化措施增量集ΔCp，则进入步骤12)，否则设置计算标志Ic为1，进入步骤11)；所述预防控制优化措施增量集是指选定的预防控制设备及其控制变量、控制方向和控制量增量的集合；11)若Fp中预想故障的总数mp大于设定的预想故障数且SLfp与SLfp0的比值大于设定值λ，则首先按预想故障在预想故障排序表中的排序，从Fp中剔除排序在后的int(mp/2)个预想故障，得到更新后的Fp和mp，再通过公式(3)计算出SLfp，返回步骤10)；否则将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法：SLfp=Σj=1mp(Lfp.jpfp.j)---(3)]]>式中，Lfp.j为步骤8)中计算得到的Fp中第j个预想故障发生后所导致的损失代价，pfp.j为Fp中第j个预想故障发生的概率；12)基于最新生成的电网运行断面潮流数据，结合当前运行方式下保护装置的运行状态及其模型和参数，通过公式(4)计算出F0中各个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的风险代价总和SLr；通过公式(5)计算出Fp中各个预想故障发生后除了因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的风险代价之外所产生的风险代价总和SLfrp，进入步骤13)；SLr=Σi=1n(Lr.ipf.i)---(4)]]>SLfrp=Σj=1mp[(Lfp.j-Lrp.j)pfp.j]---(5)]]>式中，Lr.i为在最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，pf.i为F0中第i个预想故障发生的概率；Lfp.j为步骤8)中计算得到的Fp中第j个预想故障发生后所导致的损失代价，Lrp.j为步骤8)中计算得到的Fp中第j个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，pfp.j为Fp中第j个预想故障发生的概率；13)在最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据的基础上，生成实施ΔCp之后的潮流数据和稳定数据，用于更新最新生成的电网运行断面潮流数据和稳定数据，进入步骤14)；14)基于最新生成的电网运行断面潮流数据，结合当前运行方式下保护装置的运行状态及其模型和参数，通过公式(6)计算出步骤13)得到的最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中各个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的风险代价总和SL'r，进入步骤15)；SLr,=Σi=1n(Lr.i,pf.i)---(6)]]>式中，L'r.i为在步骤13)得到的最新生成的电网运行断面潮流数据所对应的电网运行状态下F0中第i个预想故障发生后因预想故障直接触发的保护装置动作所导致的损失代价，pf.i为F0中第i个预想故障发生的概率；15)计算在电网当前运行方式下实施Cp和ΔCp所付出的调整代价与步骤14)中计算得到的SL'r两者之和，若该和小于等于在电网当前运行方式下仅实施Cp所付出的调整代价与步骤12)计算得到的SLr和SLfrp三者之和，则进入步骤16)，否则，返回步骤11)；16)根据ΔCp中选定的各个预防控制措施分别对Cp作如下处理后，进入步骤17)：若ΔCp中选定的预防控制措施的预防控制设备及其控制变量在Cp中已存在，则将与该选定的预防控制措施的预防控制设备及其控制变量相关的Cp中的最终控制量与ΔCp中的控制量增量之和用于更新Cp中的最终控制量，否则，将该选定的预防控制措施的预防控制设备及其控制变量、控制方向和控制量增量分别作为新增的预防控制优化措施的预防控制设备及其控制变量、控制方向和最终控制量添加到Cp中；17)若Ic为0，进入步骤18)，否则，将Cp作为最终的在线预防控制优化措施集提交给调度运行人员，结束本方法；18)根据ΔCp中选定的各个预防控制措施分别对最新生成的预防控制候选措施集作如下处理后，返回步骤6)：第一步，若ΔCp中选定的预防控制措施的预防控制设备及其控制变量是首次选定的，则从最新生成的预防控制候选措施集中剔除与该预防控制措施的预防控制设备及其控制变量相同但控制方向不同的候选措施；第二步，从最新生成的预防控制候选措施集中搜索到与ΔCp中选定的预防控制措施的预防控制设备及其控制变量相同的候选措施，若该候选措施的可控量最大值与ΔCp中选定的预防控制措施的控制量增量相等，则从最新生成的预防控制候选措施集中剔除该候选措施，否则，采用该候选措施的可控量最大值与ΔCp中选定的预防控制措施的控制量增量二者的差值更新该候选措施的可控量最大值。