一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，包括步骤：获取系统的稳定运行节点；获取各个稳定运行节点的振荡模式信息；获取各个阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度；当阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量；获取稳定运行节点的调整成本；获取稳定运行节点的实时故障概率；获取实时故障概率与调整成本的乘积值；当乘积值的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度和功率调整量调整对应的稳定运行节点的功率值。本发明还提出一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，可以实现电力系统的稳定运行，提高可靠性。
【专利说明】一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法和系统【技术领域】
[0001]本发明涉及小干扰稳定检测领域，特别是涉及基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着大规模互联电网的形成，电网运行过程中小干扰稳定日益凸显。为了保证电力系统的正常运行，需要在系统出现系统小干扰稳定时，对电力系统的运行方式进行调整；目前的电力系统的运行方式调整基于离线的小干扰稳定风险检测；其中，离线的小干扰稳定风险检测大概过程如下:以关键线路故障后系统小干扰失稳概率Pr为风险概率，时间t内交流线路短路故障概率或直流线路单极闭锁概率P1根据泊松分布公式计算，其中对于单相短路故障考虑重合闸不成功概率P2,计入故障后系统小干扰失稳概率P3，共同计算得到线路故障后系统小干扰失稳概率为PfP1.P2.p3。以控制代价Im衡量小干扰失稳风险后果，计入切负荷成本、备用启停、维护和发电成本，得到大扰动下小干扰稳定风险指标为R=P^ Im。该方法不对小干扰稳定性进行风险检测，直接计算系统振荡模式阻尼比，根据阻尼比判断系统小干扰的稳定性。
[0003]当出现小干扰稳定时，直接减小电力系统供电端的功率；然而由于当前的小干扰稳定检测方法是离线检测方法，未对当前运行点小干扰稳定性进行风险检测，实时性和可靠性低；若根据这种小干扰稳定风险的离线检测结果去调整电力系统的功率，容易影响电力系统的稳定运行，可靠性低。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法和系统，可以实现电力系统的稳定运行，提高可靠性。
[0005]采用的方案:一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，包括步骤:
[0006]对系统进行潮流计算获取系统的稳定运行节点；
[0007]对所述稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个所述稳定运行节点的振荡模式信息；其中，所述振荡模式信息包括:阻尼比、参与因子以及特征值；
[0008]根据所述特征值获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度；其中，所述运行参数包括:有功功率和无功功率；
[0009]当所述阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量；
[0010]根据功率调整成本因子获取所述稳定运行节点的调整成本；
[0011]根据所述稳定运行节点的实时运行状态数据，获取所述稳定运行节点的实时故障概率；
[0012]获取所述实时故障概率与所述调整成本的乘积值；
[0013]当所述乘积值的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度和所述功率调整量调整对应的所述稳定运行节点的功率值。
[0014]以及，一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，包括:
[0015]第一获取单元，用于对系统进行潮流计算获取系统的稳定运行节点；
[0016]第二获取单元，用于对所述稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个所述稳定运行节点的振荡模式信息；其中，所述振荡模式信息包括:阻尼比、参与因子以及特征值；
[0017]第三获取单元，用于根据所述特征值获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度；其中，所述运行参数包括:有功功率和无功功率；
[0018]第四获取单元，用于当所述阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量；
[0019]成本获取单元，用于根据功率调整成本因子获取所述稳定运行节点的调整成本；
[0020]故障获取单元，用于根据所述稳定运行节点的实时运行状态数据，获取所述稳定运行节点的实时故障概率；
[0021]第五获取单元，用于获取所述实时故障概率与所述调整成本的乘积值；
[0022]功率调整单元，用于当所述乘积值的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度和所述功率调整量调整对应的所述稳定运行节点的功率值。
[0023]本发明的技术，先获取稳定运行节点；对稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个所述稳定运行节点的振荡模式信息；然后获取各个振荡模式的阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度；当阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量；根据功率调整成本因子获取稳定运行节点的调整成本；根据稳定运行节点的实时运行状态数据，获取稳定运行节点的实时故障概率；获取实时故障概率与调整成本的乘积值，以该乘积值作为风险指标，当该风险指标的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度和功率调整量，调整对应的节点的功率值；可以实现电力系统的稳定运行，提高可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明方法的一个实施例流程图；
[0025]图2为本发明装置的一个结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]本发明公开了一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，其实施流程可参考图1，包括步骤:
[0027]S1、对系统进行潮流计算获取系统的稳定运行节点；
[0028]具体的，该步骤可以采用现有方式进行，在一个实施方式中，基于SCADA系统实时监测的系统运行数据，以当前运行状态下以是否失稳为风险概率，进而模拟元件故障；在元件故障状态下，以元件故障概率作为风险概率，进而模拟元件故障；对当前运行状态或者元件故障状态下进行潮流计算获取系统稳态运行点。[0029]S2、对稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个稳定运行节点的振荡模式信息；
[0030]可以利用已有的小干扰稳定部分特征值分析方法，通过求解部分对小干扰稳定性判别有关键影响的特征值，具有较高的计算精度和速度，适用于大规模电力系统，避免求解大型系统全部特征值出现的“维数灾”问题。目前，部分特征值法包括降阶选择模式分析法和全维部分特征值分析法。其中，降阶选择模式分析法主要包括选择模式法、自激法；全维部分特征值分析法包括序贯法(幂法和反幂法、Rayleigh商迭代法、牛顿法等)和Krylov子空间法(同时迭代法、Arnoldi法等)。选择模式法存在迭代收敛性差、难以选取保留变量和特征值及其特征向量初始估计值、求解大型系统“维数灾”问题；自激法收敛性相对选择模式法差，存在丢根问题；幂法数值稳定性较好，但迭代收敛速度较慢；Rayleigh商迭代法收敛速度较快，但对于初始位移要求较高；同时迭代法能够一次计算若干主导特征值及其特征向量；隐式重启动Arnoldi法是目前收敛性能最好、最稳定的Arnoldi法。因此,为适应在线应用要求推荐使用Rayleigh商迭代法、同时迭代法和隐式重启动Arnoldi法对大型电力系统进行特征值分析。
[0031]通过特征值分析可以得到振荡模式信息包括:特征值、特征向量、阻尼比、参与因子、机电回路相关比信息等等。
[0032]S3、根据特征值获取各个阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度；其中，运行参数包括:有功功率和无功功率；
[0033]S4、当阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与阻尼比对应的稳定运行节点的功
率调整量；
[0034]一般地，阻尼比阈值可以取值为0.03。当阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，说明存在小干扰稳定，此时获取与阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量。
[0035]S5、根据功率调整成本因子获取稳定运行节点的调整成本；
[0036]S6、根据稳定运行节点的实时运行状态数据，获取稳定运行节点的实时故障概率；
[0037]该步骤可以采用现有的故障概率获取方法。
[0038]S7、获取实时故障概率与调整成本的乘积值；
[0039]以实时故障概率与调整成本的乘积值作为小干扰稳定的风险指标。
[0040]S8、当乘积值的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度和功率调整量调整对应的稳定运行节点的功率值。
[0041]本发明的技术，先获取稳定运行节点；对稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个稳定运行节点的振荡模式信息；然后获取各个振荡模式的阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度；当阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量；根据功率调整成本因子获取稳定运行节点的调整成本；根据稳定运行节点的实时运行状态数据，获取稳定运行节点的实时故障概率；获取实时故障概率与调整成本的乘积值，以该乘积值作为风险指标，当该风险指标的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个阻尼比对稳定运行节点的运行参数的灵敏度和功率调整量，调整对应的节点的功率值；可以实现电力系统的稳定运行，提高可靠性。
[0042]利用计算所得小干扰稳定风险值(实时故障概率与调整成本的乘积值)还可以为够指导运行人员采取预防控制或者紧急控制措施，以便抑制或者消除系统小干扰失稳的发生。
[0043]本领域的技术人员可以预见，上述步骤S6可以在步骤S7之前的步骤顺序的限制，即是，步骤S6可以在步骤SI之前执行，也可以在步骤SI和步骤S2之间执行；也可以在步骤S2与S3之间执行；也可以在步骤S3与S4之间执行；也可以在步骤S4与S5之间执行。
[0044]在实时步骤S4和S5时，可以在获取到一个稳定运行节点的功率调整量后，随即根据功率调整成本因子获取该稳定运行节点的调整成本；也可以等待所有稳定运行节点的功率调整量后，再功率调整成本因子获取该稳定运行节点的调整成本。
[0045]在上述实施方式中，可以将获取的稳定运行节点置于稳定运行节点集合Si以便后续使用。
[0046]在一个实施方式中，为了提高小干扰稳定风险监测的效率，在步骤S4中先筛选出参与因子大于预设的参数值的稳定运行节点；然后再根据如下目标函数和约束条件获取与阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量；
[0047]
【权利要求】
1.一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，其特征是，包括步骤: 对系统进行潮流计算获取系统的稳定运行节点； 对所述稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个所述稳定运行节点的振荡模式信息；其中，所述振荡模式信息包括:阻尼比、参与因子以及特征值； 根据所述特征值获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度；其中，所述运行参数包括:有功功率和无功功率； 当所述阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量； 根据功率调整成本因子获取所述稳定运行节点的调整成本； 根据所述稳定运行节点的实时运行状态数据，获取所述稳定运行节点的实时故障概率； 获取所述实时故障概率与所述调整成本的乘积值； 当所述乘积值的最 大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度和所述功率调整量调整对应的所述稳定运行节点的功率值。
2.根据权利要求1所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，其特征是，所述获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量的步骤包括: 筛选出所述参与因子大于预设的参数值的稳定运行节点； 根据如下目标函数和约束条件获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量;
3.根据权利要求1所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，其特征是，所述根据功率调整成本因子获取所述稳定运行节点的调整成本的步骤包括: 根据如下公式获取所述稳定运行节点的调整成本；
4.根据权利要求1所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，其特征是，所述根据特征值获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度的步骤包括: 获取所述特征值对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度； 根据所述特征值对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度，获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制方法，其特征是，所述根据各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度和所述功率调整量调整对应的所述稳定运行节点的功率值的步骤包括: 当所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度为负值时，根据与所述阻尼比对应的功率调整量减小对应的所述稳定运行节点的功率； 当所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度为正值时，根据与所述阻尼比对应的功率调整量增大对应的所述稳定运行节点的功率。
6.一种基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，其特征是，包括: 第一获取单元，用于 对系统进行潮流计算获取系统的稳定运行节点； 第二获取单元，用于对所述稳定运行节点进行特征值分析处理，获取各个所述稳定运行节点的振荡模式信息；其中，所述振荡模式信息包括:阻尼比、参与因子以及特征值；第三获取单元，用于根据所述特征值获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度；其中，所述运行参数包括:有功功率和无功功率； 第四获取单元，用于当所述阻尼比小于预设的阻尼比阈值时，获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量； 成本获取单元，用于根据功率调整成本因子获取所述稳定运行节点的调整成本；故障获取单元，用于根据所述稳定运行节点的实时运行状态数据，获取所述稳定运行节点的实时故障概率； 第五获取单元，用于获取所述实时故障概率与所述调整成本的乘积值； 功率调整单元，用于当所述乘积值的最大值大于或者等于预设的风险值时，根据各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度和所述功率调整量调整对应的所述稳定运行节点的功率值。
7.根据权利要求6所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，其特征是，所述第四获取单元筛选出所述参与因子大于预设的参数值的稳定运行节点； 根据如下目标函数和约束条件获取与所述阻尼比对应的稳定运行节点的功率调整量;
8.根据权利要求6所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，其特征是，所述成本获取单元根据如下公式获取所述稳定运行节点的调整成本；
9.根据权利要求6所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，其特征是，所述第三获取单元获取所述特征值对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度； 所述第三获取单元根据所述特征值对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度，获取各个所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度。
10.根据权利要求6至9任一项所述的基于小干扰稳定风险检测的在线功率控制系统，其特征是，当所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度为负值时，所述功率调整单元根据与所述阻尼比对应的功率调整量减小对应的所述稳定运行节点的功率； 当所述阻尼比对所述稳定运行节点的运行参数的灵敏度为正值时，所述功率调整单元根据与所述阻尼比对应的功率调整量增大对应的所述稳定运行节点的功率。
【文档编号】H02J3/00GK103944158SQ201310256929
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】赵旋宇, 李鹏, 熊卫斌, 李矛, 周华锋, 罗毅, 施琳, 李晓露 申请人:中国南方电网有限责任公司, 华中科技大学, 阿尔斯通电网技术中心有限公司