專利名稱：電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流和直流電網(wǎng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時能完成自動切換的緊急保護電路裝置，尤其涉及一種專用于電網(wǎng)安全穩(wěn)定的智能化預警與控制方法。
背景技術(shù)：
能量管理系統(tǒng)(EMS)是目前省級和區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度中心在線分析的重要工具，在輔助調(diào)度員決策方面起到了重要作用，是調(diào)度中心不可缺少的工具，其主要功能由基礎(chǔ)功能和應用功能兩個部分組成?；A(chǔ)功能包括計算機、操作系統(tǒng)和EMS支撐系統(tǒng)。應用功能包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視(SCADA)、發(fā)電控制(AGC)與計劃和網(wǎng)絡(luò)分析三部分組成。傳統(tǒng)的EMS使用在線數(shù)據(jù)進行分析和計算，但其網(wǎng)絡(luò)分析功能的應用模式主要還是調(diào)度員請求才執(zhí)行，側(cè)重于研究模式，而缺少自動跟蹤電網(wǎng)運行狀態(tài)、自動診斷電網(wǎng)問題、自動給出控制策略和運行方式調(diào)整策略的功能。另外，EMS側(cè)重在線靜態(tài)分析，缺少在線暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定分析功能。目前我國電網(wǎng)的穩(wěn)定分析工作主要依賴離線仿真計算完成，離線仿真計算不可能窮舉所有可能遇到的運行工況，為保證必要的安全穩(wěn)定裕度，在日程方式計算工作中，通常采用極端方式進行研究，由此導致計算結(jié)果往往偏于保守，不能最大限度地發(fā)揮電網(wǎng)的運行效益。因此，傳統(tǒng)EMS難以滿足對電網(wǎng)進行全面安全預警和決策支持的要求。中國發(fā)明專利“大電網(wǎng)安全穩(wěn)定預警、預防控制和緊急控制的一體化協(xié)調(diào)控制方法”(發(fā)明專利號ZL200810133761. 9授權(quán)公告號CN 101340080B)公開了一種大電網(wǎng)安全穩(wěn)定預警、預防控制和緊急控制的一體化協(xié)調(diào)控制方法，步驟包括采集大電網(wǎng)各類穩(wěn)態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)；實時匹配當前方式和歷史嚴重故障形態(tài)，作為穩(wěn)定分析計算的在線追加預想故障；利用擴展等面積法對電網(wǎng)仿真后的曲線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，抽取系統(tǒng)的穩(wěn)定性量化特征；當電網(wǎng)具有正的安全穩(wěn)定裕度時，利用穩(wěn)定裕度及相關(guān)的靈敏度分析技術(shù)，進行發(fā)電機極限出力、極限負荷和穩(wěn)定斷面極限功率計算；當電網(wǎng)具有負的安全穩(wěn)定裕度時，進行預防控制計算、緊急控制計算，確定預防控制措施量及其控制代價、緊急控制措施量及其控制代價；自動搜索預防控制和緊急控制的優(yōu)化組合。建立了安全穩(wěn)定預警、預防控制和緊急控制的優(yōu)化與協(xié)調(diào)的一體化框架。中國發(fā)明專利“基于概率的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在線監(jiān)視和預防控制方法”(發(fā)明專利號ZL200610013272. O授權(quán)公告號CN100382411C)公開了一種電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在線監(jiān)視和預防控制方法。該方法包括下列步驟(1)從能量管理系統(tǒng)和電力市場交易平臺得到電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)設(shè)備檢修安排和各地區(qū)氣象情況確定該時段的設(shè)備故障概率；
(3)由MonteCarlo仿真產(chǎn)生樣本空間，每個樣本都由X (功率增長方向)和Y (故障設(shè)備集合)兩部分構(gòu)成；(4)使用電壓穩(wěn)定域結(jié)合矢量量化聚類分析的分層計算方法快速計算各個樣本對應的電壓穩(wěn)定裕度，從而得到電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度的概率密度分布；(5)根據(jù)穩(wěn)定裕度概率密度分布和事先指定的穩(wěn)定裕度置信水平確定系統(tǒng)需要達到的穩(wěn)定裕度數(shù)值，由電壓穩(wěn)定裕度的靈敏度計算系統(tǒng)參數(shù)極限值和預防控制值，通過調(diào)整系統(tǒng)運行參數(shù)保證電力系統(tǒng)達到指定置信水平下的電壓穩(wěn)定。本發(fā)明擺脫了傳統(tǒng)“逐點法”的大量計算；從故障前電壓穩(wěn)定域邊界點直接計算得到故障后電壓穩(wěn)定域邊界點，避免了重新進行CPF計算，是一種具有分層結(jié)構(gòu)的概率電壓穩(wěn)定快速計算方法。目前電網(wǎng)大部分的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)仍采用的是“離線決策”技術(shù)，現(xiàn)有安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的缺點顯而易見，以計算穩(wěn)控裝置的控制策略表為例①控制策略表維數(shù)高，數(shù)據(jù)量大，計算和修改工作量大，當系統(tǒng)稍為復雜時，系統(tǒng)的接線方式、潮流方式和可能的故障方式的組合將達到一個很大的數(shù)值；②對系統(tǒng)運行工況適應性差，一旦系統(tǒng)條件(如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù))改變，就必須重新計算分析電力系統(tǒng)是一個復雜的非線性系統(tǒng)，在形成策略表時又不可能過于詳細，實際上往往將工況分檔，只考慮典型工況。因此在實際使用時只能按照近似匹配的原則查詢策略表，當系統(tǒng)運行工況與離線預想工況相差較大時，容易造成匹配誤差大，甚至發(fā)生失配現(xiàn)象抽取系統(tǒng)特征量需要運行人員的經(jīng)驗和大量的離線計算；⑤穩(wěn)定判別和確定控制量時只能按偏嚴重的潮流方式進行，“就大不就小”，使結(jié)果偏于保守，且影響系統(tǒng)的經(jīng)濟運行；⑥對預料之外的工況無法適應。鑒于以上情況，目前電網(wǎng)大部分的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，仍然主要配置作為電網(wǎng)的第三道防線的低周、低壓減載裝置，以保證孤立分區(qū)的穩(wěn)定運行，而作為電網(wǎng)第二道防線的聯(lián)鎖切機切負荷的安全穩(wěn)定控制裝置配置不多。隨著電網(wǎng)的受電比例、受電容量的不斷增大，以及電網(wǎng)運行方式的變化，特別是分區(qū)分片運行的實施，電網(wǎng)安全穩(wěn)定的潛在威脅日益加大，僅依靠第三道防線保證孤立分區(qū) 的穩(wěn)定運行比較困難，一旦發(fā)生此類事故，很有可能引起局部系統(tǒng)的崩潰，直接威脅分區(qū)電網(wǎng)乃至整個大電網(wǎng)整體的安全穩(wěn)定性。這些問題對傳統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)提出了更高的要求，有些甚至并不屬于傳統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的范疇，因此迫切需要提供一種智能安全穩(wěn)定預警與控制方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，結(jié)合作為電網(wǎng)第二道防線的安全穩(wěn)定裝置，以及基于電網(wǎng)實時安全穩(wěn)定性評估與電網(wǎng)預防控制決策技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)緊急控制措施的在線決策與執(zhí)行，以及電網(wǎng)方式調(diào)整措施的在線決策，同時可以對電網(wǎng)當前的短路電流水平和解/合環(huán)決策以及繼電保護定值校核提供便捷手段。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，用于電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)從EMS獲取電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)，其特征在于所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，通過分布式計算平臺和多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的預警與控制，所述的多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)由智控主站，受智控主站控制的各分區(qū)的智控子站，以及分別連接到各智控子站的若干個智控終端站組成；所述的安全穩(wěn)定預警與控制方法包括以下步驟S100)所述的智控主站通過EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測當前全網(wǎng)所有受電通道的負載狀況；S200)各分區(qū)的智控子站實時監(jiān)測本分區(qū)的母線電壓，每個分區(qū)內(nèi)的各個智控終端站，將本終端站的母線電壓實時上傳至智控子站；S300)若所述的智控主站監(jiān)測到受電通道過載，則選擇受電通道中過載最嚴重的線路，啟動受電通道過載減荷控制，按照消除過載的靈敏度尋求最少的切負荷量，通過相應的智控子站控制各相關(guān)智控終端站，執(zhí)行過載切負荷操作；S400)若分區(qū)主變過載，則由該分區(qū)的智控子站啟動分區(qū)主變過載控制，通過本分區(qū)內(nèi)相關(guān)智控終端站，執(zhí)行過載切負荷操作，或者，通過智控主站與相鄰分區(qū)的智控子站交互，執(zhí)行分區(qū)間轉(zhuǎn)供負荷或分區(qū)合環(huán)支援操作；S500)若所述的分區(qū)智控子站監(jiān)測到本分區(qū)的母線電壓低于電壓穩(wěn)定預定值，則由該分區(qū)的智控子站啟動分區(qū)電壓失穩(wěn)控制，通過本分區(qū)內(nèi)各相關(guān)智控終端站，執(zhí)行分區(qū)低電壓切負荷操作；S600)智控主站綜合獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和各子站上傳的信息，實時形成當前電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)，識別電網(wǎng)的運行方式，對數(shù)據(jù)的可靠性和電網(wǎng)狀態(tài)以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定性進行在線評估，執(zhí)行在線控制；S700)根據(jù)從EMS調(diào)度系統(tǒng)獲得發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)，對電網(wǎng) 對未來超短期的電網(wǎng)運行穩(wěn)定性進行模擬分析，輸出相關(guān)的運行調(diào)度建議，并對潛在的電網(wǎng)失穩(wěn)故障發(fā)出預警信息。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的步驟S300包括以下動作S320)根據(jù)線路過載率和過載延時時間判斷受電通道過載狀態(tài)；S340)選擇受電通道中過載最嚴重的線路作為控制目標；S360)實時獲取受電通道的電網(wǎng)等值斷面數(shù)據(jù)；S380)對選為控制目標的線路，啟動過載減荷控制過程；所述的過載減荷控制過程包括以下步驟S382 )獲取受電通道過載率；S384)確定消除過載所需切荷總量；S386)根據(jù)每一分區(qū)相對過載交流線路的減負荷靈敏度從大到小進行排序，根據(jù)減負荷靈敏度分配切荷量，以固定的功率步長從靈敏度高的分區(qū)開始向智控子站下達切負荷指令；S388)智控子站將所有下屬各智控終端站的負荷單元，根據(jù)負荷重要性統(tǒng)一排序，按照優(yōu)先級順序排隊，以最小過切原則選擇切除負荷，并將選擇結(jié)果下發(fā)送到終端站，由終端站執(zhí)行切除相應負荷，重復循環(huán)直到滿足過載線路消除過載所需切荷總量。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的另一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的步驟S400包括以下動作S410)若系統(tǒng)設(shè)定允許分區(qū)間轉(zhuǎn)供負荷，則主變過載的智控子站根據(jù)主變過載率計算所需轉(zhuǎn)供負荷量；S420)主變過載的智控子站向智控主站發(fā)出轉(zhuǎn)供負荷請求；S430)智控主站搜索相鄰的可轉(zhuǎn)供分區(qū)，選擇主變負載最輕的分區(qū)作為接受轉(zhuǎn)供分區(qū)；S440)智控主站向請求轉(zhuǎn)供分區(qū)和接受轉(zhuǎn)供分區(qū)的智控子站，發(fā)出允許轉(zhuǎn)供負荷命令，啟動轉(zhuǎn)供負荷操作；S450)若系統(tǒng)設(shè)定允許合環(huán)支援，則主變過載的智控子站向智控主站發(fā)出合環(huán)支援請求；
S460)智控主站計算與各個可能提供合環(huán)支援分區(qū)進行合環(huán)后的功率、電壓、短路電流是否滿足要求，評估合環(huán)支援的可能性，并選擇最適宜合環(huán)的分區(qū)；S470)智控主站向請求合環(huán)支援分區(qū)和提供合環(huán)支援分區(qū)的智控子站，發(fā)出啟動合環(huán)支援命令，啟動合環(huán)支援操作；S490)否則，主變過載的智控子站啟動分區(qū)內(nèi)過載減荷控制過程，執(zhí)行切負荷操 作。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的一種更好的技術(shù)方案，其特征在于所述的步驟S500包括以下動作S510)當智控子站監(jiān)測到本分區(qū)的母線電壓低于第一電壓預定值，并且超過預定延時時間，同時主變降壓功率超過功率預定值，則判定本分區(qū)出現(xiàn)靜態(tài)電壓失穩(wěn)，啟動分區(qū)電壓失穩(wěn)控制操作；S520)智控子站按電壓從低到高對本分區(qū)內(nèi)的智控終端站進行排序，同時剔除電壓高于第二電壓預定值的智控終端站；S530)智控子站根據(jù)所排順序依次向各智控終端站發(fā)出低電壓切負荷命令，控制智控終端站切除本站優(yōu)先級最高的負荷單元；S540)控制智控終端站切負荷成功后，智控子站判斷本分區(qū)的母線電壓是否恢復穩(wěn)定狀態(tài)；若母線電壓恢復穩(wěn)定狀態(tài)，則結(jié)束分區(qū)低電壓切負荷控制；否則返回步驟S530，向下一輪次的智控終端站發(fā)送低電壓切負荷命令；S550)若遍歷過所有排序后，本分區(qū)的母線電壓仍未恢復穩(wěn)定狀態(tài)，則返回步驟S520，開始新一輪的分區(qū)低電壓失穩(wěn)控制。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的一種改進的技術(shù)方案，其特征在于所述的步驟S600包括以下各項動作中的至少一項S610)使用電網(wǎng)狀態(tài)估計結(jié)果和PQ分解算法確定計算初始值，利用牛頓-拉夫遜算法計算電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)；S620)根據(jù)實時數(shù)據(jù)和設(shè)定故障集自動進行穩(wěn)定計算，采用基于元件詳細模型的時域仿真算法，確定電網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度；S630)進行靜態(tài)電壓安全性分析，確定當前電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度；S640)運用N-I準則分析出N_1故障下系統(tǒng)是否保持靜態(tài)電壓穩(wěn)定，如果故障后系統(tǒng)保持穩(wěn)定，則進一步計算出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度；S650)通過分析裕度指標對各控制變量的靈敏度，給出預防控制和增強控制的建議；S660)根據(jù)實時數(shù)據(jù)對電網(wǎng)進行暫態(tài)電壓和頻率安全性分析，給出失去暫態(tài)電壓、頻率穩(wěn)定性的故障列表；S670)使用數(shù)值積分的方法對所有故障集進行穩(wěn)定性分析，若發(fā)現(xiàn)存在導致系統(tǒng)失穩(wěn)的故障，則發(fā)出安穩(wěn)預警信息，并且根據(jù)給定的控制原則，在線確定在該故障狀態(tài)下保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行所需采取的緊急控制措施，搜索確定最佳控制點和控制量，生成在線和/或離線控制策略表，傳送給現(xiàn)場安穩(wěn)控制裝置；S680)若受電通道或環(huán)網(wǎng)線路檢修，或者電網(wǎng)故障損失元件，引起電網(wǎng)狀態(tài)變化，則根據(jù)最新的潮流斷面數(shù)據(jù)調(diào)整系統(tǒng)的控制策略，適應電網(wǎng)的運行工況變化。
S690)保存歷史數(shù)據(jù)，利用在線數(shù)據(jù)或者保存的歷史數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性離線分析。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的另一種改進的技術(shù)方案，其特征在于所述的步驟700包括以下動作S710)從調(diào)度EMS系統(tǒng)獲得發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)；S720)在每天指定的時間，根據(jù)發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)，生成未來一天24小時或者更長時間段的電網(wǎng)未來運行模擬數(shù)據(jù)；S730)使用生成每個時間點的電網(wǎng)未來運行模擬數(shù)據(jù)，檢驗系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性；
S740)將所有的計算結(jié)果生成當日運行報告，作為當天對電網(wǎng)進行調(diào)度的基礎(chǔ)；S750)利用母線負荷預測數(shù)據(jù)，對未來超短期的電網(wǎng)運行穩(wěn)定性進行分析，輸出相關(guān)的運行調(diào)度建議，并對潛在的電網(wǎng)失穩(wěn)故障發(fā)出預警信息。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的一種進一步改進的技術(shù)方案，其特征在于所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，通過EMS、現(xiàn)場PMU裝置和現(xiàn)場安穩(wěn)控制裝置三個來源，采集電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；并且從三個來源采集到的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)中，按照更新時間及數(shù)據(jù)誤差，選擇最可靠的數(shù)據(jù)，用于電網(wǎng)狀態(tài)估計和安全穩(wěn)定性的評估。本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法,結(jié)合了 EMS與傳統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的特征，使用電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)提供電網(wǎng)安全穩(wěn)定預警信息，通過減控負荷實現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制，并且實現(xiàn)了電力系統(tǒng)第二道防線的功能，可以根據(jù)電網(wǎng)當前運行狀況對穩(wěn)控裝置的行為進行調(diào)整。2.本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，利用電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線決策，不是按照預想工況進行分析，一般不存在失配情況，并能夠自動適應系統(tǒng)的發(fā)展變化，依據(jù)實時工況生成現(xiàn)場穩(wěn)控裝置的控制策略表，大大減少策略表的規(guī)模和計算工作量，不需要進行大量的離線計算分析，可將運行人員從繁重的離線計算工作中解脫出來。3.本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，通過分布式計算平臺和多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的預警與控制，可以保證其連續(xù)、不間斷的高可靠運行，滿足電力二次系統(tǒng)安全防護的要求，確保電力實時閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全。


圖I是本發(fā)明電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的主控制流程圖；圖2是受電通道過載監(jiān)測控制的流程圖；圖3是線路過載切負荷控制的流程圖；圖4是分區(qū)主變過載轉(zhuǎn)供負荷控制的流程圖；圖5是分區(qū)主變過載合環(huán)支援控制的流程圖；圖6是分區(qū)靜態(tài)電壓失穩(wěn)監(jiān)控的流程圖；圖7是使用本發(fā)明的安全穩(wěn)定預警與控制方法的電網(wǎng)安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；圖8是多數(shù)據(jù)源處理的流程圖。
具體實施例方式為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法用于電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)從EMS獲取電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)，所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，通過分布式計算平臺和多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的預警與控制，所述的多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)由智控主站，受智控主站控制的各分區(qū)的智控子站，以及分別連接到各智控子站的若干個智控終端站組成，如圖7所示；所述的安全穩(wěn)定預警與控制方法的主控制流程圖如圖I所示，包括以下步驟S100)所述的智控主站通過EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測當前全網(wǎng)所有受電通道的負載狀況； S200)各分區(qū)的智控子站實時監(jiān)測本分區(qū)的母線電壓，每個分區(qū)內(nèi)的各個智控終端站，將本終端站的母線電壓實時上傳至智控子站；智控主站獲取當前全網(wǎng)所有交流受電通道的負載狀況，根據(jù)預先制定解決交流受電通道過載判斷規(guī)則，根據(jù)線路過載率和過載延時判斷過載狀態(tài)，選擇控制目標。不同的線路過載率對應不同的過載延時，二者具有反時限的關(guān)系，一旦某一交流受電線路或某幾條交流受電線路過載超過指定范圍并且超過所對應的延時，那么智控主站將針對過載最嚴重的線路啟動交流受電通道過載控制的推理和決策過程。S300)若所述的智控主站監(jiān)測到受電通道過載，則選擇受電通道中過載最嚴重的線路，啟動受電通道過載減荷控制，按照消除過載的靈敏度尋求最少的切負荷量，通過相應的智控子站控制各相關(guān)智控終端站，執(zhí)行過載切負荷操作；S400)若分區(qū)主變過載，則由該分區(qū)的智控子站啟動分區(qū)主變過載控制，通過本分區(qū)內(nèi)相關(guān)智控終端站，執(zhí)行過載切負荷操作，或者，通過智控主站與相鄰分區(qū)的智控子站交互，執(zhí)行分區(qū)間轉(zhuǎn)供負荷或分區(qū)合環(huán)支援操作；S500)若所述的分區(qū)智控子站監(jiān)測到本分區(qū)的母線電壓低于電壓穩(wěn)定預定值，則由該分區(qū)的智控子站啟動分區(qū)電壓失穩(wěn)控制，通過本分區(qū)內(nèi)各相關(guān)智控終端站，執(zhí)行分區(qū)低電壓切負荷操作；S600)智控主站綜合獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和各子站上傳的信息，實時形成當前電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)，識別電網(wǎng)的運行方式，對數(shù)據(jù)的可靠性和電網(wǎng)狀態(tài)以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定性進行在線評估，執(zhí)行在線控制；S700)根據(jù)從EMS調(diào)度系統(tǒng)獲得發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)對未來超短期的電網(wǎng)運行穩(wěn)定性進行模擬分析，輸出相關(guān)的運行調(diào)度建議，并對潛在的電網(wǎng)失穩(wěn)故障發(fā)出預警信息。智控系統(tǒng)接入了全網(wǎng)和分區(qū)內(nèi)的廠站，智控子站能夠隨時掌握本分區(qū)的電網(wǎng)負荷水平以及與外部聯(lián)絡(luò)關(guān)口的潮流工況，可以識別系統(tǒng)不同的運行方式，如交流受電通道檢修、環(huán)網(wǎng)線路檢修等。同時智控主站綜合各子站上送的信息能夠?qū)崟r形成當前電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)，可以比較準確的反映系統(tǒng)的潮流水平和網(wǎng)架變化，當電網(wǎng)故障損失元件后，智控系統(tǒng)能夠根據(jù)最新的潮流斷面調(diào)整系統(tǒng)的控制策略，從而使得智控系統(tǒng)推理分析出的各種策略均適應于系統(tǒng)運行工況的變化。根據(jù)本發(fā)明的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法的一個受電通道過載控制的實施例，智控主站一旦啟動了交流受電通道過載控制的推理決策過程，就將借助于減負荷靈敏度來決策切負荷總量與切負荷分配。針對交流通道的減負荷靈敏度的計算是以分區(qū)為單位進行的，因為分區(qū)數(shù)目有限所以這種計算的速度能夠滿足實時性要求。參見圖2所示的流程圖，步驟S300包括以下動作S320)根據(jù)線路過載率和過載延時時間判斷受電通道過載狀態(tài)；S340)選擇受電通道中過載最嚴重的線路作為控制目標；S360)實時獲取受電通道的電網(wǎng)等值斷面數(shù)據(jù)；S380)對選為控制目標的線路，啟動過載減荷控制過程；智控主站根據(jù)每一分區(qū)相對過載交流線路的減負荷靈敏度從大到小進行排序。以某一固定的功率步長，譬如10MW，從靈敏度高的分區(qū)開始增加減負荷，重復循環(huán)直到滿足過載交流線路的功率控制設(shè)定目標。主網(wǎng)受電通道過載優(yōu)化切荷量求取過程如表I所示，表5-1主網(wǎng)受電通道過載優(yōu)化切荷量求取
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，用于電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)從EMS獲取電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)，其特征在于 所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，通過分布式計算平臺和多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的預警與控制，所述的多層次分區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)由智控主站，受智控主站控制的各分區(qū)的智控子站，以及分別連接到各智控子站的若干個智控終端站組成； 所述的安全穩(wěn)定預警與控制方法包括以下步驟 S100)所述的智控主站通過EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，監(jiān)測當前全網(wǎng)所有受電通道的負載狀況； S200)各分區(qū)的智控子站實時監(jiān)測本分區(qū)的母線電壓，每個分區(qū)內(nèi)的各個智控終端站，將本終端站的母線電壓實時上傳至智控子站； S300)若所述的智控主站監(jiān)測到受電通道過載，則選擇受電通道中過載最嚴重的線路，啟動受電通道過載減荷控制，按照消除過載的靈敏度尋求最少的切負荷量，通過相應的智控子站控制各相關(guān)智控終端站，執(zhí)行過載切負荷操作； S400)若分區(qū)主變過載，則由該分區(qū)的智控子站啟動分區(qū)主變過載控制，通過本分區(qū)內(nèi)相關(guān)智控終端站，執(zhí)行過載切負荷操作，或者，通過智控主站與相鄰分區(qū)的智控子站交互，執(zhí)行分區(qū)間轉(zhuǎn)供負荷或分區(qū)合環(huán)支援操作； S500)若所述的分區(qū)智控子站監(jiān)測到本分區(qū)的母線電壓低于電壓穩(wěn)定預定值，則由該分區(qū)的智控子站啟動分區(qū)電壓失穩(wěn)控制，通過本分區(qū)內(nèi)各相關(guān)智控終端站，執(zhí)行分區(qū)低電壓切負荷操作； S600)智控主站綜合獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和各子站上傳的信息，實時形成當前電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)，識別電網(wǎng)的運行方式，對數(shù)據(jù)的可靠性和電網(wǎng)狀態(tài)以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定性進行在線評估，執(zhí)行在線控制； S700)根據(jù)從EMS調(diào)度系統(tǒng)獲得發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)對未來超短期的電網(wǎng)運行穩(wěn)定性進行模擬分析，輸出相關(guān)的運行調(diào)度建議，并對潛在的電網(wǎng)失穩(wěn)故障發(fā)出預警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，其特征在于所述的步驟S300包括以下動作 S320)根據(jù)線路過載率和過載延時時間判斷受電通道過載狀態(tài)； S340)選擇受電通道中過載最嚴重的線路作為控制目標； S360)實時獲取受電通道的電網(wǎng)等值斷面數(shù)據(jù)； S380)對選為控制目標的線路,啟動過載減荷控制過程； 所述的過載減荷控制過程包括以下步驟 S382)獲取受電通道過載率； S384)確定消除過載所需切荷總量； S386)根據(jù)每一分區(qū)相對過載交流線路的減負荷靈敏度從大到小進行排序，根據(jù)減負荷靈敏度分配切荷量，以固定的功率步長從靈敏度高的分區(qū)開始向智控子站下達切負荷指令； S388)智控子站將所有下屬各智控終端站的負荷單元，根據(jù)負荷重要性統(tǒng)一排序，按照優(yōu)先級順序排隊，以最小過切原則選擇切除負荷，并將選擇結(jié)果下發(fā)送到終端站，由終端站執(zhí)行切除相應負荷，重復循環(huán)直到滿足過載線路消除過載所需切荷總量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，其特征在于所述的步驟S400包括以下動作 S410)若系統(tǒng)設(shè)定允許分區(qū)間轉(zhuǎn)供負荷，則主變過載的智控子站根據(jù)主變過載率計算所需轉(zhuǎn)供負荷量； S420)主變過載的智控子站向智控主站發(fā)出轉(zhuǎn)供負荷請求； S430)智控主站搜索相鄰的可轉(zhuǎn)供分區(qū)，選擇主變負載最輕的分區(qū)作為接受轉(zhuǎn)供分區(qū)； S440)智控主站向請求轉(zhuǎn)供分區(qū)和接受轉(zhuǎn)供分區(qū)的智控子站，發(fā)出允許轉(zhuǎn)供負荷命令，啟動轉(zhuǎn)供負荷操作； S450)若系統(tǒng)設(shè)定允許合環(huán)支援，則主變過載的智控子站向智控主站發(fā)出合環(huán)支援請求； S460)智控主站計算與各個可能提供合環(huán)支援分區(qū)進行合環(huán)后的功率、電壓、短路電流是否滿足要求，評估合環(huán)支援的可能性，并選擇最適宜合環(huán)的分區(qū)； S470)智控主站向請求合環(huán)支援分區(qū)和提供合環(huán)支援分區(qū)的智控子站，發(fā)出啟動合環(huán)支援命令，啟動合環(huán)支援操作； S490)否則，主變過載的智控子站啟動分區(qū)內(nèi)過載減荷控制過程，執(zhí)行切負荷操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，其特征在于所述的步驟S500包括以下動作 S510)當智控子站監(jiān)測到本分區(qū)的母線電壓低于第一電壓預定值，并且超過預定延時時間，同時主變降壓功率超過功率預定值，則判定本分區(qū)出現(xiàn)靜態(tài)電壓失穩(wěn)，啟動分區(qū)電壓失穩(wěn)控制操作； S520)智控子站按電壓從低到高對本分區(qū)內(nèi)的智控終端站進行排序，同時剔除電壓高于第二電壓預定值的智控終端站； S530)智控子站根據(jù)所排順序依次向各智控終端站發(fā)出低電壓切負荷命令，控制智控終端站切除本站優(yōu)先級最高的負荷單元； S540)控制智控終端站切負荷成功后，智控子站判斷本分區(qū)的母線電壓是否恢復穩(wěn)定狀態(tài)；若母線電壓恢復穩(wěn)定狀態(tài)，則結(jié)束分區(qū)低電壓切負荷控制；否則返回步驟S530,向下一輪次的智控終端站發(fā)送低電壓切負荷命令； S550)若遍歷過所有排序后，本分區(qū)的母線電壓仍未恢復穩(wěn)定狀態(tài)，則返回步驟S520，開始新一輪的分區(qū)低電壓失穩(wěn)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，其特征在于所述的步驟S600包括以下各項動作中的至少一項 S610)使用電網(wǎng)狀態(tài)估計結(jié)果和PQ分解算法確定計算初始值，利用牛頓-拉夫遜算法計算電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)； S620)根據(jù)實時數(shù)據(jù)和設(shè)定故障集自動進行穩(wěn)定計算，采用基于元件詳細模型的時域仿真算法，確定電網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度； S630)進行靜態(tài)電壓安全性分析，確定當前電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度； S640)運用N-I準則分析出N-I故障下系統(tǒng)是否保持靜態(tài)電壓穩(wěn)定，如果故障后系統(tǒng)保持穩(wěn)定，則進一步計算出系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度； S650)通過分析裕度指標對各控制變量的靈敏度，給出預防控制和增強控制的建議；S660)根據(jù)實時數(shù)據(jù)對電網(wǎng)進行暫態(tài)電壓和頻率安全性分析，給出失去暫態(tài)電壓、頻率穩(wěn)定性的故障列表； S670)使用數(shù)值積分的方法對所有故障集進行穩(wěn)定性分析，若發(fā)現(xiàn)存在導致系統(tǒng)失穩(wěn)的故障，則發(fā)出安穩(wěn)預警信息，并且根據(jù)給定的控制原則，在線確定在該故障狀態(tài)下保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行所需采取的緊急控制措施，搜索確定最佳控制點和控制量，生成在線和/或離線控制策略表，傳送給現(xiàn)場安穩(wěn)控制裝置； S680)若受電通道或環(huán)網(wǎng)線路檢修，或者電網(wǎng)故障損失元件，引起電網(wǎng)狀態(tài)變化，則根據(jù)最新的潮流斷面數(shù)據(jù)調(diào)整系統(tǒng)的控制策略，適應電網(wǎng)的運行工況變化。
S690)保存歷史數(shù)據(jù)，利用在線數(shù)據(jù)或者保存的歷史數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性離線分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，其特征在于所述的步驟S700包括以下動作 S710)從調(diào)度EMS系統(tǒng)獲得發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)； S720)在每天指定的時間，根據(jù)發(fā)電計劃、檢修計劃和母線負荷預測數(shù)據(jù)，生成未來一天24小時或者更長時間段的電網(wǎng)未來運行模擬數(shù)據(jù)； S730)使用生成每個時間點的電網(wǎng)未來運行模擬數(shù)據(jù)，檢驗系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性； S740)將所有的計算結(jié)果生成當日運行報告，作為當天對電網(wǎng)進行調(diào)度的基礎(chǔ)； S750)利用母線負荷預測數(shù)據(jù)，對未來超短期的電網(wǎng)運行穩(wěn)定性進行分析，輸出相關(guān)的運行調(diào)度建議，并對潛在的電網(wǎng)失穩(wěn)故障發(fā)出預警信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之任一權(quán)利要求所述的電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，其特征在于所述的安全穩(wěn)定預警與控制系統(tǒng)，通過EMS、現(xiàn)場PMU裝置和現(xiàn)場安穩(wěn)控制裝置三個來源，采集電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)；并且從三個來源采集到的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)中，按照更新時間及數(shù)據(jù)誤差，選擇最可靠的數(shù)據(jù)，用于電網(wǎng)狀態(tài)估計和安全穩(wěn)定性的評估。
全文摘要
一種電網(wǎng)智能安全穩(wěn)定預警與控制方法，本發(fā)明涉及交流和直流電網(wǎng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時能完成自動切換的緊急保護電路裝置，尤其涉及一種專用于電網(wǎng)安全穩(wěn)定的智能化預警與控制方法，包括以下步驟智控主站通過EMS獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，各分區(qū)的智控子站實時監(jiān)測本分區(qū)的母線電壓，監(jiān)測電網(wǎng)的受電通道過載、分區(qū)主變過載和分區(qū)電壓失穩(wěn)并啟動電網(wǎng)安穩(wěn)控制操作；綜合獲取的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和各子站上傳的信息，實時形成電網(wǎng)的潮流斷面數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定性進行在線評估；使用電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)提供電網(wǎng)安全穩(wěn)定預警信息，實現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制，并且實現(xiàn)了電力系統(tǒng)第二道防線的功能，根據(jù)電網(wǎng)運行狀況對穩(wěn)控裝置進行調(diào)整，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
文檔編號H02J13/00GK102938587SQ20121052951
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者崔勇, 楊增輝 申請人:上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司, 國家電網(wǎng)公司