抑制电力系统低频振荡的控制方法与流程

本发明涉及一种电力系统控制方法，尤其涉及一种具有大规模柔性负荷的电力系统的低频振荡抑制控制方法。

背景技术：

电力系统暂态控制领域中，电力系统稳定问题是电力系统暂态控制的根本问题。随着新能源的不断接入和电网规模的不断扩大，在提升可再生能源接入水平和电力系统运行效率的同时，电力系统振荡失稳问题也变得越来越突出。近年来各国相继发生因低频振荡引发的大规模的停电事故，抑制电力系统低频振荡显得非常重要。

柔性负荷能够主动参与电网运行控制，在智能电网的发展中发挥越来越重要的作用。相比于传统发电侧资源，柔性负荷参与电力系统运行控制具有潜力大、零排放、响应速度快等优势。如果在低频振荡抑制控制中考虑柔性负荷，那么电力系统的暂态稳定性将大大提高。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种抑制电力系统低频振荡的控制方法，引入柔性负荷参与“网-荷”控制，提高电力系统稳定性。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种抑制电力系统低频振荡的控制方法，包括以下步骤：

(1)通过频率检测模块测得电力系统频率，通过功率检测模块获得线路传输功率。其中，电力系统频率是通过计算单相电压信号过零点的时间间隔来确定的；线路的传输功率是通过电流互感器检测输电线路的电流，再乘以该输电线路的额定电压得到。

(2)分别将步骤1中实际测量的电力系统频率和线路传输功率与各自的额定值相减，得到系统频率偏差和线路功率偏差；通过系统频率偏差和线路功率偏差来计算柔性负荷的调整总量，柔性负荷为该电力系统中功率可变的用电设备，其计算方法如下式：

pl_flex＝-kf.δf-kp.δpab(1)

其中，pl_flex为柔性负荷的调整总量，δf为系统频率偏差，δpab为线路功率偏差，kf和kp为加权比例系数，通过粒子群算法确定kf和kp，其中kf恒为正，而kp的符号与柔性负荷的位置有关，当柔性负荷位于线路的始端时kp为正，当柔性负荷位于线路的末端时kp为负；线路的始端和末端由线路中电流方向确定，电流由始端流向末端。所述kf和kp通过粒子群算法来确定，在该算法中，适应度函数定义为振荡功率的误差平方积分(ise)的形式：

其中t为仿真的时间。

(3)根据各柔性负荷的优先级排序，按照该优先级的顺序将各柔性负荷的可调整功率依次累加，直至累加功率大于或等于柔性负荷的调整总量时停止累加，确定需要实施控制的目标柔性负荷。其中，柔性负荷的优先级排序按照其调用成本确定，调用成本较低的负荷取较高的优先级，按照调用成本由低到高的顺序将柔性负荷的优先级由高到低排列。

(4)对步骤3中所确定的目标柔性负荷进行功率控制，增加或者减少目标柔性负荷的输出功率来达到柔性负荷的调整总量，通过弥补系统偏差达到抑制电力系统低频振荡的效果。其中，所述功率控制是通过远程实时通信的方式将控制指令发送给负控终端，从而对柔性负荷进行远程控制。

本发明提供一种抑制电力系统低频振荡的系统，该系统包括与电力系统线路相连的参数检测组件、与参数检测组件连接的控制组件以及为该系统供电的电源，控制组件接收参数检测组件的检测数据，通过计算生成抑制低频振荡的控制信号并对柔性负荷进行功率控制；参数检测组件包括用于检测电力系统频率的频率检测模块，以及用于检测线路传输功率的功率检测模块。

其中，所述通过计算生成抑制低频振荡的控制信号，该计算方法存储在计算机可读取的存储介质中，由控制芯片读取并完成计算。

可选的，所述对柔性负荷进行功率控制是采用无线通信的方式将控制信号发送至负荷控制终端来实现的。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.该方法将通过系统频率偏差以及线路功率偏差加权求和来计算系统整体偏差，通过对大规模柔性负荷的控制，抑制电力系统低频振荡，提高电力系统稳定性，相比于只考虑频率偏差的方法，能够综合各方面信息，取得更好的低频振荡抑制效果；2.该方法考虑了柔性负荷的优先级排序，按照调用成本来排序，以最小的动作为代价来抑制系统低频振荡，减小了控制对负荷正常运行的不利影响。

附图说明

图1是本发明所述控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，为本发明所述抑制电力系统低频振荡的控制方法的流程示意图，考虑一个简单的多节点电力系统，假设a，b两节点之间为电气联系较薄弱，则当该线路发生故障(例如其中一回线发生故障)时，可能会引起电力系统低频振荡。通过以下步骤来抑制该电力系统低频振荡：

(1)通过频率检测模块检测电力系统频率f，频率检测模块可采用过零检测法，即计算单相电压信号的过零点时间间隔，来确定电力系统频率。通过电流互感器检测电气联系较薄弱的输电线路的电流iab(假设电流方向是由a->b)，再乘以其额定电压，得到该线路的传输功率pab。

(2)分别将频率f和功率pab与其额定值作比较(相减)，得到系统频率偏差δf和线路功率偏差δpab，并以此作为柔性负荷控制的依据。所述柔性负荷包括该电力系统中功率可调的所有用电设备，例如该线路所接的工业用电设备、居民用电设备、正在充电的电动汽车等。柔性负荷的调整总量按照下式计算：

pl_flex＝-kf.δf-kp.δpab(1)

公式(1)中，kf和kp为比例系数，其中kf恒为正，而kp的符号与柔性负荷的位置有关，当柔性负荷位于线路的始端(位于a点)，则kp为正，而如果当柔性负荷位于线路的末端(位于b点)，则kp为负。

比例系数kf和kp的确定。采用粒子群算法来确定两个加权系数具有更好的抑制低频振荡的效果，其具体包括以下步骤：

(21)种群随机初始化。

(22)对种群内的每一个个体计算适应度；适应度函数定义为振荡功率的误差平方积分(ise)的形式：

其中t为仿真的时间，一般取较大的数值，可取10秒。

(23)种群根据适应值进行复制。

(24)如果终止条件满足的话，就停止，否则转步骤(22)。

(3)在确定了柔性负荷的调整总量pl_flex的基础上，根据事先确定的各柔性负荷的优先级排序，确定最终需要动作的柔性负荷。假设优先级排序后的柔性负荷的功率可调整量为：p1,p2,…pn，需要动作的柔性负荷个数i通过下列步骤计算：

(31)初始化，令i＝0；

(32)更新i，i＝i+1，计算

(33)如果转到(2)；如果转到(4)；

(34)输出i的数值，结束。

通过上述优先级排序机制确定需要动作的柔性负荷个数i，对第1～i个负荷实施控制。在具体控制时，将负荷控制指令通过远程实时通信的方式发送给负控终端，对负荷进行远程控制，达到抑制电力系统低频振荡的效果。

(4)对步骤3中所确定的1～i个目标柔性负荷进行功率控制，增加或者减少目标柔性负荷的输出功率来达到柔性负荷的调整总量，通过弥补系统偏差达到抑制电力系统低频振荡的效果。在具体控制时，将负荷控制指令通过远程实时通信的方式发送给负控终端，对负荷进行远程控制，达到抑制电力系统低频振荡的效果。

上述抑制电力系统低频振荡的控制方法所对应的控制系统，包括与电力系统线路相连的参数检测组件、与参数检测组件连接的控制组件以及为该系统供电的电源，控制组件接收参数检测组件的检测数据，通过计算生成抑制低频振荡的控制信号并对柔性负荷进行功率控制；参数检测组件包括用于检测电力系统频率的频率检测模块，以及用于检测线路传输功率的功率检测模块。所述对柔性负荷进行功率控制是采用无线通信的方式将控制信号发送至负荷控制终端来实现的。

其中，所述通过计算生成抑制低频振荡的控制信号，该计算方法存储在计算机可读取的存储介质中，由控制芯片读取并完成计算。