一种超高压电网故障稳定控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设计一种电网的稳定性控制的技术领域，具体的来说，是一种超高压电网 故障稳定控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联超高压电网区域和交换容量的扩大，由互联超高压电网故障引起的特大 停电事故对社会生活的影响几乎成为社会灾难，而保障互联超高压电网的运行安全性，避 免重大、特大停电事故的发生却变得越来越困难。发生大面积停电往往是由多种偶然因素 所致，尽管运种故障发生的概率很低，但后果却异常严重。因此，需要一种控制方式在电力 系统在极端严重和难W预料的故障时及时反应并快速地进行故障应对，并且不会被电网的 小波动频繁触发。
【发明内容】
[0003] 基于现有技术的不足，本发明提出一种超高压电网故障稳定控制方法，所述超高 压电网故障稳定控制方法包括建立分层超高压电网网架，最优控制策略的选择，W及故障 操作手段的判断选择。
[0004] 其中，建立分层超高压电网网架是由于在不同运行方式和初始触发故障条件下， 超高压电网生存性所需的骨干网架不完全相同。从众多骨干网架中抽取在各种运行方式和 初始触发故障条件下，对超高压电网生存性起到有效支撑作用的关键线路，对于有针对性 地实施生存性增强措施具有重要作用
[0005] 因此，为了超高压电网故障时能够及时准确的定位，需要预先对超高压电网进行 结构化，主要分四个步骤。
[0006] 1)建立分层次的结构模型：
[0007] 在深入分析实际问题的基础上，将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解 成若干层次，同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一 层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层，通常只有1个因素，最下层通常为方案 或对象层，中间可W有一个或几个层次。
[0008] 2)构造判断矩阵：
[0009] 通过构造相对重要度判断矩阵，确定针对上一层次某因素，本层次任意2个因素 间的相对重要性。该判断矩阵的构造表明，发生概率较大骨干网架中的线路具有相对更大 的重要度。
[0010] 3)层次单排序及其一致性检验：
[0011] 对于每一个判断矩阵，计算最大特征根及对应特征向量，利用一致性指标、随机一 致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过，特征向量（归一化后），即为权重向量： 若不通过，需重新构造判断矩阵。
[0012] 4)层次总排序及其一致性检验：
[0013] 确定最低层各对象相对于最高层目标的权重向量，并做一致性检验，若检验通过， 则可按照权重向量表示的结果进行决策，否则需要重新考虑模型或重新构造判断矩阵。
[0014] 在获得了完整的超高压电网分层结构概况后，由故障诊断、辨识部分得到的信息 可知当前系统的超高压电网结构和运行情况，如系统正常运行还是发生了故障W及故障的 地点、范围和严重程度等情况。仅有运些信息作为紧急控制的决策还远远不够，还要根据从 SCADA(监控和数据采集）系统中得来的大量测量信息，如有功功率P，有功功率的变化量 AP，转差5,转差的变化量A 5,电流I及电流的变化量Al,无功功率Q和电压U及电压 的变化量A U等等。
[0015] 电力系统的稳定控制按目标可分为两类：一类是防止稳定破坏的稳定性控制：另 一类是防止系统参数严重偏离允许值的校正性控制。后者包括限制频率异常、电压异常、过 负荷和制止失步运行等，每一项控制目标都对应好几种控制手段，运也就是说可W采取不 同的控制手段来达到相同的控制目标，所W对控制手段而言存在最优的选择。
[0016] 控制策略的优选问题是一个非常重要的问题，运一部分优化的好坏直接影响到后 面执行部分的效果。它不仅要考虑到区域间的相互协调作用，还要考虑到控制执行的程度、 几种控制措施之间的协调控制等。
[0017] 电力系统稳定控制最优策略优选的模型要考虑到最优目标函数的确定（包括安 全稳定评价和代价函数）及约束条件的确定（包括稳定裕度、控制措施的负效应约束等）。
[0018] 控制策略优选的目标函数和相应的约束条件为：
[0021] Uij^ k ij (i = 1. . . m, j = 1. . . n (i))
[0022] F(U) > e
[0023] g 狂，U)=0
[0024] h 狂，U)《0 W巧]其中
[0026] J :操作费用最小目标函数：
[0027] Cu:采取第i种控制措施的j控制点所需要的单位操作费用
[00測 Ui,采取第i种控制措施j控制点的控制量；
[0029] m :可采取的控制措施数目；
[0030] n(i):第i种控制措施的控制点数目；
[0031] 馬:第i种控制措施的控制总量；
[0032] ki,:采取第i种控制措施的j控制点的最大控制量；
[0033] X :系统的状态变量；
[0034] U :系统的控制变量；
[0035] F扣）：对应各种控制量的稳定裕度函数
[0036] e :为一给定小正数；
[0037] g狂，U):潮流平衡方程： 阳03引 h化U):函数型不等式约束；
[0039] 在故障发生后，依据检测到的工况和故障形态，或系统出现的各种不安全的动态 行为，通过系统中的计算机、通讯及稳控装置自动投入预先选定好的最优控制策略。对于此 类控制而言，故障后的控制时间弥足珍贵，控制时机越早，控制效果越好，加之系统在故障 发生后的失稳过程非常短暂，可能短至200ms，所W运一类控制措施的执行不再受调度员的 直接干预，完全依赖各种稳控设备自动执行，为自动控制，主要的自动控制措施有切机、切 负荷、解列、快关、电阻制动等。
[0040] 切机是由于资源分布的不均衡，电源中屯、往往远离负荷中屯、，运就需要远距离传 输电能。如果运行中出现了直流闭锁或重要联络线故障，就可能导致线路过载、暂态稳定破 坏等问题，切机是解决上述问题的一种常用措施。在系统解列或丢失大量负荷的情况下，往 往会因为功率过剩而导致电网频率偏高，运时需要切除一部分发电功率来抑制频率上升。 此外，在系统频率低于特定值时，也需要将部分机组切除，W保护机组安全和对厂用电等重 要负荷的连续供电。
[0041] 通过检测故障形态，或判断某些状态量，比如重要传输线=相永久短路、支路潮 流、发电机转速等，W就地或远方遥控的方式切除某些机组W防止稳定破坏、消除异步运行 方式、限制频率升高及设备过载。切机使机组承受了机械负荷和电气负荷的突然变化，从而 对发电机、原动机和供能系统产生了相应的冲击。对于发电机而言，会产生W下=个问题： (1)由切机而引起的超速；（2)负荷快速变化产生的热应力；（3)连续扰动造成的高位轴转 矩。
[0042] 切负荷是当超高压电网中突然失去大电源后，将导致系统频率和电压大幅下降， 严重情况下会使电力系统失去稳定。切负荷措施是维持系统中电源和负荷平衡的最有效的 离散控制方法之一，当故障后系统出现功率缺额时，正确切除系统中的某些负荷可W解决 W下系统问题：（1)防止稳定破坏，消除异步运行方式；(2)限制频率和电压降低；（3)限制 设备过载。
[0043] 解列是系统出现异步振荡时，电流、电压和功率将发生强烈振荡，若未能及时抑制 运种振荡，就有可能对各种系统设备产生不利影响，甚至造成系统瓦解。解列是指在适当的 断面和时间将