一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng)和方法,包括數(shù)據(jù)采集模塊,獲得當前運行方式下BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表及BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù)報表;計算執(zhí)行模塊,采用BPA潮流計算程序和BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算程序對BPA潮流文件原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定原始數(shù)據(jù)報表進行計算;數(shù)據(jù)解析模塊,利用自定義數(shù)據(jù)接口模塊解析BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù)報表;校正執(zhí)行模塊,采用現(xiàn)代內點算法對原始數(shù)據(jù)報表進行優(yōu)化、校正。本發(fā)明能夠使電網(wǎng)的暫態(tài)安全穩(wěn)定運行方式的編制變得簡單易行,縮短工作流程和制定時間,減輕運行人員工作強度和壓力,全面提高電網(wǎng)運行的電壓質量和安全穩(wěn)定性。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析和優(yōu)化領域,尤其涉及一種基于BPA及暫態(tài)穩(wěn) 定約束最優(yōu)潮流的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制方法。
【背景技術】
[0002] 在當前競爭激烈的電力市場環(huán)境下,電力系統(tǒng)的運行常常接近于其穩(wěn)定極限狀 態(tài)。一旦發(fā)生故障或受到擾動,常常會造成大規(guī)模停電事故,甚至系統(tǒng)崩潰。這就使得進行 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性分析(特別是暫態(tài)穩(wěn)定分析)和尋找最優(yōu)校正在電力市場環(huán)境下,電 力系統(tǒng)已無法按過去的保守方式運行,系統(tǒng)的暫態(tài)安全在故障的情況下也無法得到保證。 這就要求運行規(guī)劃必須在滿足穩(wěn)定度的前提下優(yōu)化工況,即在最優(yōu)潮流中加入穩(wěn)定性約束 條件,特別是暫態(tài)穩(wěn)定約束條件。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明是所要解決的技術問題在于,針對現(xiàn)有電力系統(tǒng)在突發(fā)故障下不能使被評 估電力系統(tǒng)處于暫態(tài)穩(wěn)定的電網(wǎng)運行方式中的不足,提供一種電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定最優(yōu) 校正控制系統(tǒng)和方法,以提高被評估電力系統(tǒng)的電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性,使之始終處于暫態(tài)安全 穩(wěn)定的電網(wǎng)運行方式中,并能對被評估電力系統(tǒng)的電網(wǎng)進行潮流優(yōu)化計算,實現(xiàn)被評估電 力系統(tǒng)的電網(wǎng)在指定的運行方式下,能通過BPA系統(tǒng)獲得被評估電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定運 行所需的電網(wǎng)運行方式優(yōu)化數(shù)據(jù),并能用電網(wǎng)運行方式優(yōu)化數(shù)據(jù)進行自動計算和驗證,其 驗證結果可以直接用于指導編制被評估電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定運行方式,以確保電網(wǎng)安全 穩(wěn)定可靠運行。
[0004] 為了解決上述技術問題,本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005] -種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、計算執(zhí)行模塊、數(shù) 據(jù)解析模塊和校正執(zhí)行模塊。數(shù)據(jù)采集模塊,獲得當前運行方式下BPA潮流格式原始數(shù)據(jù) 報表及BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù)報表;計算執(zhí)行模塊,采用BPA潮流計算程序和BPA暫態(tài) 穩(wěn)定計算程序對BPA潮流文件原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定原始數(shù)據(jù)報表進行計算;數(shù)據(jù) 解析模塊,利用自定義數(shù)據(jù)接口模塊解析BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式 原始數(shù)據(jù)報表;校正執(zhí)行模塊,采用現(xiàn)代內點算法對原始數(shù)據(jù)報表進行優(yōu)化、校正。
[0006] 與上述的控制系統(tǒng)相適應的控制方法,包括以下步驟:
[0007] 步驟一,給出運行方式下的BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始 數(shù)據(jù)報表;
[0008] 步驟二,采用BPA電力系統(tǒng)計算分析軟件對BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù) 進行BPA潮流計算;
[0009] 步驟三,設置故障線路、故障發(fā)生時刻及故障切除時刻,采用BPA電力系統(tǒng)計算分 析軟件對BPA暫態(tài)穩(wěn)定原始數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù)進行BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算;
[0010] 步驟四,通過發(fā)電機轉子相對搖擺角極限判斷BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算是否失穩(wěn);若穩(wěn) 定域不足,系統(tǒng)失穩(wěn),則啟動暫態(tài)穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流校正計算程序;
[0011] 步驟五,利用自定義數(shù)據(jù)接口模塊解析包含有被評估電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構、運行 數(shù)據(jù)的BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù)報表;
[0012] 步驟六,啟動暫態(tài)穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流校正計算程序,對被評估電力系統(tǒng)的控制變 量或約束條件進行校正設置,采用最優(yōu)潮流模型及算法對矯正設置后的被評估電力系統(tǒng)進 行分析和求解,其中,控制變量包括發(fā)電機有功功率、發(fā)電機無功功率和PV節(jié)點電壓,約束 條件包括聯(lián)絡線路約束和節(jié)點電壓約束;
[0013] 步驟七,將矯正設置后的數(shù)據(jù)回寫至BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表;
[0014] 步驟八,輸出使計算收斂的BPA潮流格式優(yōu)化數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式優(yōu)化 數(shù)據(jù)報表;
[0015] 步驟九,用BPA潮流格式優(yōu)化數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù)去覆蓋BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報 表中的數(shù)據(jù),即可保證被評估電力系統(tǒng)處于暫態(tài)安全穩(wěn)定運行方式中,該電網(wǎng)運行方式即 為被評估電力系統(tǒng)的暫態(tài)安全穩(wěn)定運行極限。
[0016] 作為優(yōu)選,在步驟五中,在對包含有被評估電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構和運行數(shù)據(jù)進行 BPA網(wǎng)絡節(jié)點解析的同時,也對包含有被評估電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構和運行數(shù)據(jù)進行BPA網(wǎng) 絡節(jié)點等值的處理。
[0017] 作為優(yōu)選,在步驟六中,所述約束條件還包括系統(tǒng)潮流約束,用于保證被評估電力 系統(tǒng)始終滿足系統(tǒng)潮流約束。
[0018] 作為優(yōu)選,在步驟六中,所述約束條件還包括發(fā)電機轉子相對搖擺角極限約束,用 于保證發(fā)電機在同步運行中不會失穩(wěn)。
[0019] 作為優(yōu)選,在步驟七中,若BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算不穩(wěn)定,則采用含暫態(tài)穩(wěn)定約束的最 優(yōu)潮流模型對原始數(shù)據(jù)報表進行矯正,將矯正設置后的數(shù)據(jù)回寫至BPA潮流格式原始數(shù)據(jù) 報表。
[0020] 本方案通過預設系統(tǒng)故障,判斷當前穩(wěn)定系統(tǒng)在經歷該故障后是否能保持穩(wěn)定, 若系統(tǒng)失去穩(wěn)定,則優(yōu)化被評估電力系統(tǒng)的控制變量或約束條件,對被評估電力系統(tǒng)的機 組有功出力、機組無功出力、PV節(jié)點電壓進行協(xié)調控制,提出被評估電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定 運行的優(yōu)化運行配置策略,進而提高被評估電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定運行水平,確保被評估 電力系統(tǒng)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運行。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明具備以下有益效果:
[0021] 1、能夠提高被評估電力系統(tǒng)的電網(wǎng)始終處于暫態(tài)安全穩(wěn)定的電網(wǎng)運行方式中,并 能對被評估電力系統(tǒng)的電網(wǎng)進行潮流極限優(yōu)化計算,實現(xiàn)被評估電力系統(tǒng)的電網(wǎng)在任何的 運行方式下,能通過暫態(tài)穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流校正計算程序獲得被評估電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn) 定運行所需的電網(wǎng)運行方式優(yōu)化數(shù)據(jù),并能用電網(wǎng)運行方式優(yōu)化數(shù)據(jù)進行自動計算和驗 證,其驗證結果可以直接用于指導編制被評估電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定的電網(wǎng)運行方式,以 確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運行。
[0022] 2、能夠使電網(wǎng)的暫態(tài)安全穩(wěn)定運行方式的編制變得簡單易行,縮短了工作流程和 制定時間,減輕運行人員工作強度和壓力,全面提高電網(wǎng)運行的電壓質量和安全穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明所述的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明所述的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制方法的流程示意框圖。
[0025] 圖3是具體實施例中故障線路FUSlM - FUS2M校正前的轉子相對搖擺曲線。
[0026] 圖4是具體實施例中故障線路FUSlM - FUS2M校正后的轉子相對搖擺曲線。
[0027] 圖5是具體實施例中故障線路WENL2M - L0NGB1M校正前的轉子相對搖擺曲線。
[0028] 圖6是具體實施例中故障線路WENL2M - L0NGB1M校正后的轉子相對搖擺曲線。
[0029] 圖7是具體實施例中故障線路YUZlM - YUZ2M校正前的轉子相對搖擺曲線。
[0030] 圖8是具體實施例中故障線路YUZlM - YUZ2M校正后的轉子相對搖擺曲線。
[0031] 圖9是具體實施例中故障線路D0NGF2M - L0NGB1M校正前的轉子相對搖擺曲線。
[0032] 圖10是具體實施例中故障線路D0NGF2M - L0NGB1M校正后的轉子相對搖擺曲線。
[0033] 圖11是具體實施例中故障線路LU0D2M - L0NGB2M校正前的轉子相對搖擺曲線。
[0034] 圖12是具體實施例中故障線路LU0D2M - L0NGB2M校正后的轉子相對搖擺曲線。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的技術方案和有益效果做進一步說明。
[0036] 模型大致分為兩類,一是基于時域仿真,將轉子運動方程轉化為等價的代數(shù)方程, 并與角度判據(jù)一起作為約束直接加入最優(yōu)潮流模型中;或是基于李亞普諾夫直接法,將方 程和穩(wěn)定判據(jù)直接加入。前一種方法模型精確,結果準確可靠,但計算量較大,耗時較長;而 后者結果偏保守。
[0037] 本發(fā)明在最優(yōu)潮流基礎上,以隱式梯形積分規(guī)則將故障下發(fā)電機轉子運動方程差 分化作為等式約束、把轉子相對搖擺角極限作為不等式約束加入最優(yōu)潮流中,建立了暫態(tài) 穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流模型。其目的是求解出一個在故障發(fā)生時可表現(xiàn)出暫態(tài)穩(wěn)定性的初 始系統(tǒng)狀態(tài),而該狀態(tài)同時又兼顧了經濟性的要求。暫態(tài)穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流屬典型的動 態(tài)最優(yōu)化問題,也是電力系統(tǒng)研究熱點,采用現(xiàn)代內點算法來進行求解。
[0038] 本發(fā)明所涉及到的名詞解釋如下:
[0039] BPA :是指中國電力科學研究院引進、開發(fā)的電力系統(tǒng)計算分析軟件包。
[0040] 潮流計算:是指電力系統(tǒng)在某一確定的運行方式和接線方式下,計算電力系統(tǒng)從 電源到負荷各處的電壓、電流的大小和方向以及功率的分布情況。
[0041] 暫態(tài)穩(wěn)定計算:是指電力系統(tǒng)在某個運行情況下突然受到大的干擾后,計算電力 系統(tǒng)能否經過暫態(tài)過程達到新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)或者恢復到原來的狀態(tài)。所謂的大干擾,一 般是指短路故障、突然斷開線路或發(fā)電機等。
[0042] 含暫態(tài)穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流:是指當系統(tǒng)的結構參數(shù)和負荷情況都已給定時,調 節(jié)可利用的控制變量,并加入暫態(tài)穩(wěn)定性約束條件,來找到能滿足所有運行約束條件的并 使系統(tǒng)的某一性能指標達到最優(yōu)值下的潮流分布。
[0043] 本發(fā)明所用到的數(shù)學模型如下:
[0044] 1.目標函數(shù)
[0045] 取發(fā)電機有功出力修正量最小為目標函數(shù):
【權利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、計算執(zhí)行模塊、數(shù)據(jù) 解析模塊和校正執(zhí)行模塊;數(shù)據(jù)采集模塊,用于獲得當前運行方式下BPA潮流格式原始數(shù) 據(jù)報表及BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù)報表;計算執(zhí)行模塊,用于采用BPA潮流計算程序和 BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算程序對BPA潮流文件原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定原始數(shù)據(jù)報表進行計 算;數(shù)據(jù)解析模塊,利用自定義數(shù)據(jù)接口模塊解析BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn) 定格式原始數(shù)據(jù)報表;校正執(zhí)行模塊,采用現(xiàn)代內點算法對原始數(shù)據(jù)報表進行優(yōu)化和校正。
2. 與權利要求1所述的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)校正控制系統(tǒng)相適應的控制方法,其特 征在于,包括以下步驟: 步驟一,給出運行方式下的BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù) 報表; 步驟二,采用BPA電力系統(tǒng)計算分析軟件對BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù)進行 BPA潮流計算; 步驟三,設置故障線路、故障發(fā)生時刻及故障切除時刻,采用BPA電力系統(tǒng)計算分析軟 件對BPA暫態(tài)穩(wěn)定原始數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù)進行BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算; 步驟四,通過發(fā)電機轉子相對搖擺角極限判斷BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算是否失穩(wěn);當穩(wěn)定域 不足時,系統(tǒng)失穩(wěn),則啟動暫態(tài)穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流校正計算程序; 步驟五,利用自定義數(shù)據(jù)接口模塊解析包含有被評估電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構、運行數(shù)據(jù) 的BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式原始數(shù)據(jù)報表; 步驟六,啟動暫態(tài)穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流校正計算程序,對被評估電力系統(tǒng)的控制變量或 約束條件進行校正設置,采用最優(yōu)潮流模型及算法對矯正設置后的被評估電力系統(tǒng)進行分 析和求解,其中,控制變量包括發(fā)電機有功功率、發(fā)電機無功功率和PV節(jié)點電壓,約束條件 包括聯(lián)絡線路約束和節(jié)點電壓約束; 步驟七,將矯正設置后的數(shù)據(jù)回寫至BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表; 步驟八,輸出使計算收斂時的BPA潮流格式優(yōu)化數(shù)據(jù)報表和BPA暫態(tài)穩(wěn)定格式優(yōu)化數(shù) 據(jù)報表; 步驟九,用BPA潮流格式優(yōu)化數(shù)據(jù)報表中的數(shù)據(jù)去覆蓋BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表中 的數(shù)據(jù),即可保證被評估電力系統(tǒng)處于暫態(tài)安全穩(wěn)定運行方式中,該電網(wǎng)運行方式即為被 評估電力系統(tǒng)的暫態(tài)安全穩(wěn)定運行極限。
3. 根據(jù)權利要求2所述的控制方法,其特征在于,步驟五中,在對包含有被評估電力系 統(tǒng)的網(wǎng)絡結構和運行數(shù)據(jù)進行BPA網(wǎng)絡節(jié)點解析的同時,也對包含有被評估電力系統(tǒng)的網(wǎng) 絡結構和運行數(shù)據(jù)進行BPA網(wǎng)絡節(jié)點等值的處理。
4. 根據(jù)權利要求2所述的控制方法,其特征在于,在步驟六中,所述約束條件還包括系 統(tǒng)潮流約束,用于保證被評估電力系統(tǒng)始終滿足系統(tǒng)潮流約束。
5. 根據(jù)權利要求2所述的控制方法,其特征在于,在步驟六中,所述約束條件還包括發(fā) 電機轉子相對搖擺角極限約束,用于保證發(fā)電機在同步運行中不會失穩(wěn)。
6. 根據(jù)權利要求2所述的控制方法,其特征在于,在步驟七中,當BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算不 穩(wěn)定時,則采用含暫態(tài)穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流模型對原始數(shù)據(jù)報表進行校正,將矯正設置后 的數(shù)據(jù)回寫至BPA潮流格式原始數(shù)據(jù)報表。
【文檔編號】G06Q50/06GK104240151SQ201410460340
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權日:2014年9月11日
【發(fā)明者】陽育德, 覃秀君, 李 雨, 劉文泰 申請人:廣西大學