专利名称：小干扰稳定预防控制策略计算方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种小干扰稳定预防控制策略计算方法。
背景技术：
随着电力系统的发展，特别是大区互联电力系统的出现和扩大，小干扰稳定问题日益突出。尤其是在联网初期，系统之间的联系还比较弱，大容量远距离输电，容易出现互联电网低频振荡问题。低频振荡对供电设备构成很大威胁，甚至可能诱发连锁故障，造成大面积停电、系统解列等灾难性后果。因此，研究辅助特高压交直流电网在线运行的小干扰稳定预防控制方法，防患未然，具有重要的现实意义。解决小干扰稳定问题的传统方法是通过增加阻尼控制器，但从电力系统运行的观点看，采用传统的阻尼控制器并不足以解决小干扰稳定问题。这是因为I)阻尼控制器的实施通常需要经历长时间的设计、制造、安装和投运过程，不能解决近期运行研究中所发现和可能出现的问题；2)联络线功率交换受小干扰稳定性限制的可能性常常只在短时间内出现，增加新的控制器并不是减轻这一问题的最有效途径；3)即使配置了合适的阻尼控制器，但总有一些运行条件会超出控制器的设计范围，需要附加一些补救措施以适应这些运行条件。实际上，电力系统小干扰稳定与系统运行方式之间的关系更为直接。若在小干扰稳定分析中发现可能产生低频振荡，如果能求出这一低频振荡模式阻尼对各个发电机输出功率的灵敏度，则可根据这些灵敏度信息来相应改变系统运行方式，是解决低频振荡问题的有效途径之一。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种小干扰稳定预防控制策略计算方法，通过并行计算模式阻尼对运行方式的灵敏度，研究低频振荡模式弱阻尼比与发电机出力之间的相互关系，以此作为运行方式调整的依据，实现针对在线运行状态的小干扰预防控制调度辅助决策，而且还兼顾了预防控制的经济性，对功率调整空间划分相应的调整档位，以并行的计算方式，确定能够有效增大阻尼比的运行方式最小调整方案。为实现上述目的，本发明提供一种小干扰稳定预防控制策略计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:(I)小干扰稳定计算，根据计算结果，判断是否存在弱阻尼低频振荡模式；(2).如果存在弱阻尼低频振荡模式，则获取和该振荡模式对应的运行方式数据及小干扰计算数据，否则退出计算；(3).对低频振荡同调机组分群；(4).筛选低频振荡同调机组发电机；(5).计算低频振荡同调机组发电机阻尼灵敏度；(6).确定发电机功率调整方向；
(7).确定功率调整范围；(8).将功率调整范围分为若干档位，采用并行计算方式，求取同各调整档位对应的发电机功率调整方案；(9).对上述对应若干功率调整档位的功率调整方案数据，并行进行潮流和小干扰稳定校核；(10).汇总各功率调整档位及其调整结果，选取使阻尼改善最明显的功率调整方案。本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤I中，小干扰稳定计算，根据计算结果，判断是否存在弱阻尼低频振荡模式，设系统的全部特征值为:
权利要求
1.一种小干扰稳定预防控制策略计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)小干扰稳定计算，根据计算结果，判断是否存在弱阻尼低频振荡模式； (2).如果存在弱阻尼低频振荡模式，则获取和该振荡模式对应的运行方式数据及小干扰计算数据，否则退出计算； (3).对低频振荡同调机组分群； (4).筛选低频振荡同调机组发电机； (5).计算低频振荡同调机组发电机阻尼灵敏度； (6).确定发电机功率调整方向； (J).确定功率调整范围； (8).将功率调整范围分为若干档位，采用并行计算方式，求取同各调整档位对应的发电机功率调整方案； (9).对上述对应若干功率调整档位的功率调整方案数据，并行进行潮流和小干扰稳定校核； (10).汇总各功率调整档位及其调整结果，选取使阻尼改善最明显的功率调整方案。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述步骤I中，小干扰稳定计算，根据计算结果，判断是否存在弱阻尼低频振荡模式， 设系统的全部特征值为: λ i =a j2 π A (i = 1，2,...,η) 特征值λ i的机电回路相关比P i定义为:
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述步骤3中，对低频振荡同调机组分群。对弱阻尼低频振荡模式，其对应的特征向量，即振荡模态，依据相位和幅值，利用模糊聚类方法，进行发电机分群；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述步骤3中，对发电机的筛选共有2次；第一次:根据特征向量幅值大小，在R1和R2两群中分别选取幅值满足要求的发电机，形成新的同调机群V丨和!^ 2； 第二次:根据相关因子大小，在V工和!^ 2两群中分别选取相关因子满足要求的发电机，形成最终进行功率调整的同调机群R" 1和1 " 2。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,在对发电机的第一次筛选中，Ali> Ca,i e R' ^ A2j > CA, j e 2； 其中，Ca是特征向量幅值阀值，Ca ^ O-Ol0
6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,在对发电机的第一次筛选中，Pli> Cp,i G R' ' !,P2j^CpjJ e R" 2； 其中，Cp是相关因子阀值，Cp ^ O-Ol0
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述步骤5中， 对选定的R"工和! " 2中的发电机，并行计算振荡阻尼对于其有功出力的灵敏度，计算公式如下: 设系统在运行点处线性化后的状态方程如下:
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述步骤6中，对所有参与调整的发电机阻尼灵敏度进行排序；把阻尼灵敏度最大的发电机所在的机组群设为功率下调机群，记为Rs ;另一机群设为功率上调机群,记为Rr。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述步骤7包括如下步骤: (7-1).功率调整下限初始默认为O ; (7-2).确定功率调整上限；(7-3).定义消除低频振荡所需的功率调整范围为(O，Preg]。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述步骤7-2包括如下步骤: (a).分别计算功率下调机群和功率上调机群的功率调整上限； (b).比较Ps和Pr的大小，选择较小值作为总的功率调整范围上限PMg。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述步骤a中，功率下调机群功率调整上限公式如下
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述步骤8中， (8-1).确定功率调整档位； (8-2).并行计算对应于每一档位功率调整总量Pq(j = 1，...，m)的发电机调整方案。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述步骤8-1中，为增强模式阻尼所需付出的发电机功率调整总量ΡΣ ( Preg ;为了找到ΡΣ，将功率调整上限PMg按比例K分为若干调整量档位，K满足:K= (K17K2,...,Km)s.t.K1 < K5 < …< KmK1, K2, , V1 ε(0,1)Km = I 形成相应的功率调整总量，形如: P Σ — (P Σ I P Σ2,...，P Em) — (K1P regj K2Preg,...，KmPreg)。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述步骤8-2中， 对两群中的发电机，分别对其阻尼灵敏度进行降序排序，作为发电机优先调整的依据； 根据给定调整量Pq(j = 1，...，m)，分别确定下调机群和上调机群中，参加功率调整的发电机数量； 功率下调机群Rs，包含的发电机数记为Il1，功率下调机群中参加功率调整的发电机满足:
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述步骤9中， (9-1).根据步骤八确定的功率调整量Py (j = 1，...，m)及其对应的各发电机出力调整量，调整相关发电机出力，形成新的运行方式，计算功率调整后的潮流方式。
(9-2).确定功率调整后的特征值和阻尼比。运行方式改变后，特征值会发生变化，但跟特征值相关的机组变化不会太大。可以通过比较运行方式变化前后特征值的相关机组是否一致来追踪特征值。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述步骤9-2中， (al).以同Pq(j = 1，...，m)对应的调整后的运行方式作为初始计算条件，以改变前特征值对应频率作为初始搜索频率，求出该频率附近的3个特征值； (a2).比较3个特征值和改变前特征值的相关机组，相关机组相差最小的特征值认为是改变后的特征值； (a3).求改变后的特征值对应的频率和阻尼比。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述步骤10中，各功率调整档位及其调整结果，包括发电机出力调整量和功率调整后的小干扰计算结果。
全文摘要
本发明提供了一种小干扰稳定预防控制策略计算方法，通过并行计算模式阻尼对运行方式的灵敏度，研究低频振荡模式弱阻尼比与发电机出力之间的相互关系，以此作为运行方式调整的依据，实现针对在线运行状态的小干扰预防控制调度辅助决策。本发明还兼顾了预防控制的经济性，对功率调整空间划分相应的调整档位，以并行的计算方式，确定能够有效增大阻尼比的运行方式最小调整方案。
文档编号H02J3/24GK103178534SQ20131004391
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者于之虹, 李芳 , 刘娜娜, 孙璐 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司