一种安全稳定控制策略的数据建模方法和数学模型与流程

本发明涉及电网安全稳定控制系统，尤其涉及安全稳定控制策略的数据建模方法和数学模型。
背景技术：
：安全稳定控制系统(简称稳控系统)是保证电网安全稳定运行的有效措施，是防止电网稳定破坏和大面积停电事故的重要防线。当电网受到大的扰动而出现紧急状态时，稳控系统识别系统运行方式，判别系统故障形态，按照预先制定的控制策略表，执行切机、切负荷或联解等紧急控制措施，使系统恢复到正常运行状态。稳控系统控制的依据是策略表，主要采用“离线决策、实时匹配”的方式。稳控策略与系统运行方式、故障元件、断面功率、控制措施等因素相关，稳控策略的复杂性导致不同电网的策略差异很大，目前缺少统一的策略描述标准。调度端高级应用如潮流计算、在线安全稳定分析、调度员培训仿真需要考虑稳控系统的动作情况，因此，有必要在主站端建立稳控策略模型，实现对稳控系统动作的准确模拟。技术实现要素：本发明提供一种安全稳定控制策略的数据建模方法和数学模型，解决调度端高级应用由于缺少稳控策略模型无法模拟稳控系统动作的问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种安全稳定控制策略的数据建模方法，将稳控策略抽象为“稳控策略”、“系统运行方式”、“设备运行状态”、“断面潮流条件”、“系统故障”、“控制量”、“控制措施组合”、“控制措施”、“控制对象组合”、“控制对象”实体，定义关键属性字段，并建立实体之间的关联关系；步骤如下：步骤1、根据稳控策略与系统运行方式、系统故障、控制量、控制措施、控制对象的关系抽象出“稳控策略”、“系统运行方式”、“系统故障”、“控制量”、“控制措施”、“控制对象”实体；步骤2、根据系统运行方式与设备运行状态、断面潮流的关系，抽象出“设备运行状态”、“断面潮流条件”实体；步骤3、根据稳控策略对应的相关控制措施及不同控制措施之间的优先级关系，抽象出“控制措施组合”实体；一个“控制措施组合”实体包含1个或多个有关联的控制措施；步骤4、根据控制措施实施的控制对象以及不同控制对象之间的优先级关系，抽象出“控制对象组合”实体；一个“控制对象组合”实体包含1个或多个有关联的控制对象；步骤5、建立实体之间的关联关系：“稳控策略”实体与“系统运行方式”、“系统故障”、“控制量”实体之间是1对1的关联关系；“系统运行方式”实体与“设备运行状态”实体之间是1对1的关联关系，与“断面潮流条件”实体之间是1对多的关联关系；“控制措施组合”实体与“控制措施”实体之间是1对多的包含关系；“控制对象组合”实体与“控制对象”实体之间是1对多的包含关系。进一步地，所述步骤2中，还包括为所述“设备运行状态”实体建立“逻辑表达式”属性；设备运行状态包含一组设备的运行或停运状态，通过逻辑表达式来建模；定义run/out两个运算符号，参数为1个或多个设备对象，逻辑表达式定义如下：run(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于运行状态；out(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于停运状态。进一步地，所述步骤2中，还包括为所述“断面潮流条件”实体建立“断面功率范围”属性，及建立“断面id”属性与实际断面建立关联；所述的断面潮流条件指断面功率范围，用数学中区间符号来表示，定义如下：[p1，p2]表示p1≤p≤p2[p1，p2)表示p1≤p＜p2(p1，p2]表示p1＜p≤p2(p1，p2)表示p1＜p＜p2其中p代表断面功率。进一步地，所述步骤1中还包括为所述“系统故障”实体建立“逻辑表达式”属性；系统故障通过逻辑表达式来建模，定义如下的一组运算符号来表示故障类型：当需要定义不同设备或不同故障类型的组合故障时，使用与或非符号连接不同故障。进一步地，所述步骤1中还包括为所述“控制量”实体建立“计算条件”、“计算公式”、“控制量类型”属性；“计算条件”属性的表示为：[pmk_set1，pmk_set2)表示pmk_set1≤x＜pmk_set2；“计算公式”属性的表达式为：y＝k(x-pset_base)+pset_m其中：x为输入量，表示故障前断面功率或直流故障损失功率，pmk_set1、pmk_set2为门槛定值，pset_base、pset_m为策略定值，k为系数，y为计算结果，即需控制量；对于没有“计算条件”的控制量，该属性可为空；“控制量类型”分为功率和切机数目。进一步地，所述步骤1中还包括为“控制措施”实体建立“优先级”、“措施投退”、“措施类型”属性，措施类型包括切机、切负荷、降直流、升直流。进一步地，所述步骤1中还包括为“控制对象”实体建立“优先级”、“是否可控”、“关联设备id”属性。本发明还提出了一种安全稳定控制策略的数据模型，所述数据模型包括“稳控策略”实体、“系统运行方式”实体、“设备运行状态”实体、“断面潮流条件”实体、“系统故障”实体、“控制量”实体、“控制措施组合”实体、“控制措施”实体、“控制对象组合”实体、“控制对象”实体；所述“稳控策略”实体、“系统运行方式”实体、“系统故障”实体、“控制量”实体、“控制措施”实体、“控制对象”实体分别根据稳控策略与系统运行方式、系统故障、控制量、控制措施、控制对象的关系抽象得出；所述“设备运行状态”实体、“断面潮流条件”实体分别根据系统运行方式与设备运行状态、断面潮流的关系抽象得出；所述“控制措施组合”实体根据稳控策略对应的相关控制措施及不同控制措施之间的优先级关系抽象得出；一个“控制措施组合”实体包含1个或多个有关联的控制措施；所述“控制对象组合”实体根据控制措施实施的控制对象以及不同控制对象之间的优先级关系抽象得出；一个“控制对象组合”实体包含1个或多个有关联的控制对象；所述“稳控策略”实体与“系统运行方式”实体、“系统故障”实体、“控制量”实体之间是1对1的关联关系；“系统运行方式”实体与“设备运行状态”实体之间是1对1的关联关系，与“断面潮流条件”实体之间是1对多的关联关系；“控制措施组合”实体与“控制措施”实体之间是1对多的包含关系；“控制对象组合”实体与“控制对象”实体之间是1对多的包含关系。进一步地，所述“设备运行状态”实体具备“逻辑表达式”属性；设备运行状态包含一组设备的运行或停运状态，通过逻辑表达式来建模；定义run/out两个运算符号，参数为1个或多个设备对象，逻辑表达式定义如下：run(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于运行状态；out(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于停运状态。进一步地，所述“断面潮流条件”实体具备“断面功率范围”属性和“断面id”属性；所述“断面id”属性用于与实际断面建立关联；所述“断面功率范围”属性用数学中区间符号来表示，定义如下：[p1，p2]表示p1≤p≤p2[p1，p2)表示p1≤p＜p2(p1，p2]表示p1＜p≤p2(p1，p2)表示p1＜p＜p2其中p代表断面功率。进一步地，所述“系统故障”实体具备“逻辑表达式”属性；系统故障通过逻辑表达式来建模，定义如下的一组运算符号来表示故障类型：故障类型运算符号相间故障faultab(dev)单相永久故障faultan(dev)三相短路故障faultabcn(dev)故障跳闸faultk(dev)母线故障faultbus(dev)发电机故障faultgen(dev)直流闭锁故障faultdcblock(dev)直流换相失败faultdccf(dev)当需要定义不同设备或不同故障类型的组合故障时，使用与或非符号连接不同故障。进一步地，所述“控制量”实体具备“计算条件”、“计算公式”、“控制量类型”属性；“计算条件”属性的表示为：[pmk_set1，pmk_set2)表示pmk_set1≤x＜pmk_set2；“计算公式”属性的表达式为：y＝k(x-pset_base)+pset_m其中：x为输入量，表示故障前断面功率或直流故障损失功率，pmk_set1、pmk_set2为门槛定值，pset_base、pset_m为策略定值，k为系数，y为计算结果，即需控制量；对于没有“计算条件”的控制量，该属性可为空；“控制量类型”分为功率和切机数目。进一步地，所述“控制措施”实体具备“优先级”、“措施投退”、“措施类型”属性，措施类型包括切机、切负荷、降直流、升直流。进一步地，所述“控制对象”实体具备“优先级”、“是否可控”、“关联设备id”属性。本发明的有益效果：建立了稳控策略的完整模型，实现了对复杂稳控策略的标准化建模，为调度端高级应用如潮流计算、在线安全稳定分析、调度员培训仿真等提供模型支撑。附图说明图1稳控策略模型e-r图。图2稳控策略建模实例图。具体实施方式下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述：实施例1：图1所示为本发明稳控策略模型e-r图。一种安全稳定控制策略的数据建模方法，将稳控策略抽象为“稳控策略”、“系统运行方式”、“设备运行状态”、“断面潮流条件”、“系统故障”、“控制量”、“控制措施组合”、“控制措施”、“控制对象组合”、“控制对象”实体，定义关键属性字段，并建立实体之间的关联关系；步骤如下：步骤1、根据稳控策略与系统运行方式、系统故障、控制量、控制措施、控制对象的关系抽象出“稳控策略”、“系统运行方式”、“系统故障”、“控制量”、“控制措施”、“控制对象”实体；步骤2、根据系统运行方式与设备运行状态、断面潮流的关系，抽象出“设备运行状态”、“断面潮流条件”实体；步骤3、根据稳控策略对应的相关控制措施及不同控制措施之间的优先级关系，抽象出“控制措施组合”实体；一个“控制措施组合”实体包含1个或多个有关联的控制措施；步骤4、根据控制措施实施的控制对象以及不同控制对象之间的优先级关系，抽象出“控制对象组合”实体；一个“控制对象组合”实体包含1个或多个有关联的控制对象；步骤5、建立实体之间的关联关系：“稳控策略”实体与“系统运行方式”、“系统故障”、“控制量”实体之间是1对1的关联关系；“系统运行方式”实体与“设备运行状态”实体之间是1对1的关联关系，与“断面潮流条件”实体之间是1对多的关联关系；“控制措施组合”实体与“控制措施”实体之间是1对多的包含关系；“控制对象组合”实体与“控制对象”实体之间是1对多的包含关系。其中，所述步骤2中，还包括为所述“设备运行状态”实体建立“逻辑表达式”属性；设备运行状态包含一组设备的运行或停运状态，通过逻辑表达式来建模；定义run/out两个运算符号，参数为1个或多个设备对象，逻辑表达式定义如下：run(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于运行状态；out(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于停运状态。其中，所述步骤2中，还包括为所述“断面潮流条件”实体建立“断面功率范围”属性，及建立“断面id”属性与实际断面建立关联；所述的断面潮流条件指断面功率范围，用数学中区间符号来表示，定义如下：[p1，p2]表示p1≤p≤p2[p1，p2)表示p1≤p＜p2(p1，p2]表示p1＜p≤p2(p1，p2)表示p1＜p＜p2其中p代表断面功率。其中，所述步骤1中还包括为所述“系统故障”实体建立“逻辑表达式”属性；系统故障通过逻辑表达式来建模，定义如下的一组运算符号来表示故障类型：当需要定义不同设备或不同故障类型的组合故障时，使用与或非符号连接不同故障。例如faultab(dev1)&&faultan(dev2)表示设备1发生相间故障且设备2发生单相永久故障。其中，所述步骤1中还包括为所述“控制量”实体建立“计算条件”、“计算公式”、“控制量类型”属性；“计算条件”属性的表示为：[pmk_set1，pmk_set2)表示pmk_set1≤x＜pmk_set2；“计算公式”属性的表达式为：y＝k(x-pset_base)+pset_m其中：x为输入量，表示故障前断面功率或直流故障损失功率，pmk_set1、pmk_set2为门槛定值，pset_base、pset_m为策略定值，k为系数，y为计算结果，即需控制量；还有一些情况，比如控制量为功率常量或切机数目，也可以用上述公式表达，x代表功率常量或切机数目，k为1，pset_base、pset_m为0,则y＝x。对于没有“计算条件”的控制量，该属性可为空；“控制量类型”分为功率和切机数目。其中，所述步骤1中还包括为“控制措施”实体建立“优先级”、“措施投退”、“措施类型”属性，措施类型包括切机、切负荷、降直流、升直流。其中，所述步骤1中还包括为“控制对象”实体建立“优先级”、“是否可控”、“关联设备id”属性。实施例2：选择某换流站直流双级闭锁的稳控策略为研究对象，进行稳控策略的建模。该策略内容如下。该策略控制措施为优先调制地区1送出直流，地区1送出直流包含直流系统1、直流系统2、直流系统3，优先级依次降低，即按照直流系统1、直流系统2、直流系统3的顺序依次调制。当直流调制量不足时，再切地区2的负荷，地区2的负荷包括线路a、线路b、线路c，优先级依次降低，即按线路a、线路b、线路c顺序执行控制。依据本安全稳定控制策略的数据建模方法，步骤1、根据稳控策略与系统运行方式、系统故障、控制量、控制措施、控制对象的关系，建立“稳控策略”、“系统运行方式”、“系统故障”、“控制量”、“控制措施”、“控制对象”实例；“稳控策略”实例为：某换流站直流双级闭锁；“系统运行方式”实例为：方式一、甲、乙两线正常运行；“系统故障”实例的逻辑表达式为：faultdcblock(直流级1)&&faultdcblock(直流级2)。“控制量”实例的计算公式为：x-pset_base，x为直流故障损失功率，pset_base为策略定值，计算条件为：[pmk_set1，pmk_set2)。建立“控制措施”实例2个，一是调制地区1送出直流，另一个是切地区2负荷。建立直流“控制对象”实例3个，分别为直流系统1、直流系统2、直流系统3。建立切负荷“控制对象”实例3个，分别为线路a、线路b、线路c。步骤2、根据系统运行方式与设备运行状态、断面潮流的关系，建立“设备运行状态”、“断面潮流条件”实例；“设备运行状态”实例的逻辑表达式为：run(甲线,乙线)＝2。“断面潮流条件”实例的功率范围为：[-120，-70)，断面id指向甲、乙两线组成的断面。步骤3、根据稳控策略对应的相关控制措施及不同控制措施之间的优先级关系，建立“控制措施组合”实例：“控制措施组合”实例：包含控制措施1和控制措施2。控制措施1：调制地区1送出直流、优先级1、投入；控制措施2：切地区2、负荷优先级2、投入。步骤4、根据控制措施实施的控制对象以及不同控制对象之间的优先级关系，建立“控制对象组合”实例：建立“控制对象组合”实例2个：包括控制对象组合1直流和控制对象组合2负荷。控制对象组合1直流：包括控制对象分别为直流系统1、直流系统2、直流系统3，并定义优先级；控制对象直流系统1,优先级1，可控；控制对象直流系统2，优先级2,可控；控制对象直流系统3，优先级3,可控；控制对象组合2负荷：包括控制对象分别为线路a、线路b、线路c，并定义优先级；控制对象线路a，优先级1，可控；控制对象线路b，优先级2，可控；控制对象线路c，优先级3，可控。步骤5、建立实例之间的关联关系。该稳控策略建模实例图如图2所示。本方案也可以调整上述步骤的顺序来实施。实施例3：本发明还提出了一种安全稳定控制策略的数据模型，所述数据模型包括“稳控策略”实体、“系统运行方式”实体、“设备运行状态”实体、“断面潮流条件”实体、“系统故障”实体、“控制量”实体、“控制措施组合”实体、“控制措施”实体、“控制对象组合”实体、“控制对象”实体；所述“稳控策略”实体、“系统运行方式”实体、“系统故障”实体、“控制量”实体、“控制措施”实体、“控制对象”实体分别根据稳控策略与系统运行方式、系统故障、控制量、控制措施、控制对象的关系抽象得出；所述“设备运行状态”实体、“断面潮流条件”实体分别根据系统运行方式与设备运行状态、断面潮流的关系抽象得出；所述“控制措施组合”实体根据稳控策略对应的相关控制措施及不同控制措施之间的优先级关系抽象得出；一个“控制措施组合”实体包含1个或多个有关联的控制措施；所述“控制对象组合”实体根据控制措施实施的控制对象以及不同控制对象之间的优先级关系抽象得出；一个“控制对象组合”实体包含1个或多个有关联的控制对象；所述“稳控策略”实体与“系统运行方式”实体、“系统故障”实体、“控制量”实体之间是1对1的关联关系；“系统运行方式”实体与“设备运行状态”实体之间是1对1的关联关系，与“断面潮流条件”实体之间是1对多的关联关系；“控制措施组合”实体与“控制措施”实体之间是1对多的包含关系；“控制对象组合”实体与“控制对象”实体之间是1对多的包含关系。其中，所述“设备运行状态”实体具备“逻辑表达式”属性；设备运行状态包含一组设备的运行或停运状态，通过逻辑表达式来建模；定义run/out两个运算符号，参数为1个或多个设备对象，逻辑表达式定义如下：run(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于运行状态；out(dev1,dev2,…,devn)＝m表示n个设备集合中有m个设备处于停运状态。其中，所述“断面潮流条件”实体具备“断面功率范围”属性和“断面id”属性；所述“断面id”属性用于与实际断面建立关联；所述“断面功率范围”属性用数学中区间符号来表示，定义如下：[p1，p2]表示p1≤p≤p2[p1，p2)表示p1≤p＜p2(p1，p2]表示p1＜p≤p2(p1，p2)表示p1＜p＜p2其中p代表断面功率。其中，所述“系统故障”实体具备“逻辑表达式”属性；系统故障通过逻辑表达式来建模，定义如下的一组运算符号来表示故障类型：故障类型运算符号相间故障faultab(dev)单相永久故障faultan(dev)三相短路故障faultabcn(dev)故障跳闸faultk(dev)母线故障faultbus(dev)发电机故障faultgen(dev)直流闭锁故障faultdcblock(dev)直流换相失败faultdccf(dev)当需要定义不同设备或不同故障类型的组合故障时，使用与或非符号连接不同故障。其中，所述“控制量”实体具备“计算条件”、“计算公式”、“控制量类型”属性；“计算条件”属性的表示为：[pmk_set1，pmk_set2)表示pmk_set1≤x＜pmk_set2；“计算公式”属性的表达式为：y＝k(x-pset_base)+pset_m其中：x为输入量，表示故障前断面功率或直流故障损失功率，pmk_set1、pmk_set2为门槛定值，pset_base、pset_m为策略定值，k为系数，y为计算结果，即需控制量；对于没有“计算条件”的控制量，该属性可为空；“控制量类型”分为功率和切机数目。其中，所述“控制措施”实体具备“优先级”、“措施投退”、“措施类型”属性，措施类型包括切机、切负荷、降直流、升直流。其中，所述“控制对象”实体具备“优先级”、“是否可控”、“关联设备id”属性。实施例4：选择某换流站直流双级闭锁的稳控策略为研究对象，进行稳控策略的建模。该策略内容如下。该策略控制措施为优先调制地区1送出直流，地区1送出直流包含直流系统1、直流系统2、直流系统3，优先级依次降低，即按照直流系统1、直流系统2、直流系统3的顺序依次调制。当直流调制量不足时，再切地区2的负荷，地区2的负荷包括线路a、线路b、线路c，优先级依次降低，即按线路a、线路b、线路c顺序执行控制。本安全稳定控制策略的数据模型为：“稳控策略”实例为：某换流站直流双级闭锁；“系统运行方式”实例为：方式一、甲、乙两线正常运行；“系统故障”实例的逻辑表达式为：faultdcblock(直流级1)&&faultdcblock(直流级2)。“控制量”实例的计算公式为：x-pset_base，x为直流故障损失功率，pset_base为策略定值，计算条件为：[pmk_set1，pmk_set2)。“控制措施”实例2个，一是调制地区1送出直流，另一个是切地区2负荷。直流“控制对象”实例3个，分别为直流系统1、直流系统2、直流系统3。切负荷“控制对象”实例3个，分别为线路a、线路b、线路c。“设备运行状态”实例的逻辑表达式为：run(甲线,乙线)＝2。“断面潮流条件”实例的功率范围为：[-120，-70)，断面id指向甲、乙两线组成的断面。“控制措施组合”实例：包含控制措施1和控制措施2，并定义优先级，控制措施1：调制地区1送出直流、优先级1、投入；控制措施2：切地区2、负荷优先级2、投入。控制对象组合1直流：包括控制对象分别为直流系统1、直流系统2、直流系统3，并定义优先级；控制对象直流系统1,优先级1，可控；控制对象直流系统2，优先级2,可控；控制对象直流系统3，优先级3,可控；控制对象组合2负荷：包括控制对象分别为线路a、线路b、线路c，并定义优先级；控制对象线路a，优先级1，可控；控制对象线路b，优先级2，可控；控制对象线路c，优先级3，可控。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。当前第1页12