一种电力系统中长期电压安全稳定预防控制策略确定方法与流程

本发明涉及电力系统自动化控制技术领域，特别是一种电力系统中长期电压安全稳定预防控制策略确定方法。

背景技术：

近年来，电网传输功率日益增长，系统越来越频繁地运行在极限点附近，电压不稳定问题对电网安全运行的威胁日趋严重。电压不稳定按其时间框架分为暂态电压不稳定和分钟级的中长期电压不稳定。在故障后的恢复过程中，或故障期较长的过渡过程中，中长期动态元件特性可能对系统稳定性产生不利影响。例如过励磁限制动作具有延时特性，扰动后可能较长时间才启动，常常成为导致电压失稳的直接原因。由于电力系统是一个高度非线性的大规模复杂系统，在线寻找能够同时保障系统安全且控制成本最小的协调中长期电压安全稳定预防控制策略仍然是一个具有挑战性的课题。

中长期动态仿真需包括慢动态调节元件模型，并采取适当积分方法以在保证数值稳定性和精度的前提下提高仿真效率。由于中长期动态仿真研究时间尺度长于暂态仿真，耗时较长，难以应对大规模故障集。专利“计及多类安全稳定约束的在线预防控制综合决策方法”(zl201510016088.0)采用“分解协调、循环迭代”的计算策略，并应用集群计算平台，实现计及多类暂态、动态和静态安全稳定约束的在线预防控制综合优化决策，但针对可能导致失去中长期电压安全稳定的故障集，目前还缺乏可以满足在线计算要求的有效预防控制策略计算方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题为：针对可能导致失去中长期电压安全稳定的故障集，基于递进式安全稳定量化评估和预防控制故障筛选，进行中长期电压安全稳定预防控制，可以满足在线分析计算速度和准确性要求。

本发明采取的技术方案为：一种电力系统中长期电压安全稳定预防控制策略确定方法，包括：

s1，获取电网运行状态数据，进行断面数据整合，得到潮流收敛的断面数据；

基于潮流收敛的断面数据，进行断面潮流计算，将潮流计算结果作为电网初始运行状态数据s0；

s2，基于电网初始运行状态数据s0，对预想故障集fa中每个故障进行暂态功角稳定和暂态电压安全稳定的量化评估，得到各预想故障的多类安全稳定裕度；

s3，获取量化评估结果中有任一类安全稳定裕度小于预设阈值的预想故障，从预想故障集中剔除，并记入故障集fb；

基于当前故障集fb，进行暂态功角稳定和暂态电压安全稳定预防控制策略计算，得到相应的预防控制措施，记入预设的在线安全稳定预防控制决策措施集opc；并计算和更新相应预防控制措施执行后，fb中各故障对应的安全稳定裕度；

s4，基于当前故障集fa和fb，筛选出故障对应的暂态电压安全稳定裕度小于预设门槛值，或在预设的暂态仿真时间结束时存在发电机过励磁限制器已经启动的预想故障，合并记为故障集fd；

s5，基于电网初始运行状态数据s0，生成考虑opc实施后的电网运行状态s1，进而计算opc中各预防控制措施的可调空间；

s6，基于s1，对预想故障集fd中各故障进行准稳态中长期电压稳定仿真计算，以及中长期电压安全稳定的量化评估；

s7，基于s6的仿真计算结果和量化评估结果，筛选fd中量化评估结果小于预设门槛值的预想故障，记为故障集fm；

s8，基于故障集fm，计算多种预防控制措施对于提高电网稳态中长期电压安全稳定裕度的控制性能指标；

s9，按照控制性能指标的大小顺序，以及预设的预防控制措施类别优先级，对各预防控制措施进行排序；

计及各预防控制措施的可调空间，组合得到多个包括调整量从小到大排序的若干预防控制措施的调整方案；将各调整方案与故障集fm中的预想故障进行组合构成算例集；

通过qss中长期电压稳定仿真计算，筛选使得fm中的所有故障对应的中长期电压安全稳定裕度均满足预设裕度门槛值的调整方案，否则筛选使得fm中故障对应的中长期电压安全稳定裕度之和最大，且调整方案中所有预防控制措施调整量总和最小的调整方案；

将筛选得到的调整方案所包含的预防控制措施加入预防控制决策措施集opc；

s10，基于s0，生成考虑当前opc实施后的电网运行状态s1′，基于s1′计算当前opc中各预防控制措施的可调空间；

s11，对预想故障集fd中的故障进行中长期电压稳定仿真计算以及中长期电压安全稳定量化评估：

若量化评估结果中所有故障对应的中长期电压安全稳定裕度均大于0，则输出当前opc；

否则修正准稳态中长期电压安全稳定裕度的预设门槛值，迭代转至步骤s7，直至s11计算得到的所有故障对应的中长期电压安全稳定裕度均大于0，或者迭代次数达到预设迭代次数，则输出当前opc。

在得到最终opc后，即可参考s9的内容进行预防控制方案的制定。

优选的，s1中，至少一次实时获取电网运行状态数据，并进行断面数据整合，直至得到潮流收敛的断面数据。断面数据整合以及断面潮流计算皆为现有技术。

优选的，s2基于集群计算平台，按照算例并行的计算调度模式进行量化评估；此时，预设的在线安全稳定预防控制决策措施集opc为空集。

优选的，s2中，所述暂态电压安全稳定为各预想故障发生后暂态过程的电压安全稳定性，包括暂态电压跌落安全性(transientvoltagedeviationsecurity,tvds)和暂态电压稳定性(transientvoltagestability,tvs)；

对暂态电压跌落安全性的量化评估为：计算暂态电压跌落安全的薄弱节点集wtvd及其安全裕度ηtvd；薄弱节点集中的薄弱节点为，节点安全裕度与所有节点中电压跌落安全裕度最小值之差小于设定值的节点；

对暂态电压稳定性的量化评估为：计算暂态电压稳定性的薄弱负荷集wtvs，以及薄弱负荷的稳定性裕度；薄弱负荷集中的薄弱负荷为，负荷稳定性裕度与所有负荷中稳定性裕度最小值之差小于设定值的负荷。

进一步的，s2中，对于预想故障集中的任一预想故障，计及安控装置、一次调频以及发电机过励磁限制的动作特性，基于同一次时域仿真进行tas、tvds和tvs量化评估。保障量化评估结果的可靠性。也即本发明经s2量化评估后，针对各预想故障分别得到一组tas、tvds和tvs裕度结果数据。

s3中，若量化评估结果中tas、tvds和tvs有任一相应裕度小于预设阈值的预想故障，则将该预想故障从预想故障集中剔除，并记入故障集fb。其中裕度预设阈值可设置为0。若故障集fb为空，则转至s1重新执行本发明算法步骤；

优选的，s4包括：

剔除当前fb中有任一类安全裕度小于预设阈值的预想故障，然后将当前fa与fb中的元素进行合并，得到故障集fc；

获取故障集fc中故障对应的暂态电压安全稳定裕度小于预设门槛值，或在预设的暂态仿真时间结束时存在发电机过励磁限制器已经启动的预想故障，合并记为故障集fd。s4为了区分fd中故障的暂态电压安全稳定裕度状态，可通过设置各故障元素的故障类别参数实现，如n＝1,2，n表示安全稳定的类别，n等于1时代表故障对应tvds裕度小于预设门槛值，n等于2时代表tvs裕度小于预设门槛值。

优选的，s5中，根据预设的实施预防控制措施的有效时间、可选的预防控制对象在s1下的运行状态，并计及可选的预防控制措施的调整速度，计算各预防控制措施的可调空间；

所述预防控制措施包括发电机无功调整、电容器/电抗器投退、发电机有功调整和负荷调整。

优选的，s6中，基于s1，利用集群计算平台，按照算例并行的计算调度模式，对故障集fd中各故障分别采用准稳态(qss)方法进行准稳态中长期电压稳定仿真计算，以及中长期电压安全稳定量化评估；

中长期电压安全稳定量化评估包括中长期电压跌落安全性mlvds和中长期电压稳定性mlvs的量化评估；

中长期电压跌落安全性量化评估为计算中长期电压跌落安全的薄弱节点及其安全裕度；中长期电压跌落安全的薄弱节点为安全裕度与所有节点中安全裕度最小值之差小于设定值的节点，计算公式为：

其中，ei为q准稳态中长期电压稳定仿真结束时薄弱节点电压幅值，vh和vl分别为电压上限和下限值；

中长期电压稳定性mlvs的量化评估包括：在准稳态中长期电压稳定仿真结束时的准稳态平衡点，采用模态(特征值)分析方法计算下式(6)所示线性化的稳态系统无功功率—电压方程中降阶雅可比矩阵的特征值；采用公式(7)计算mlvs裕度ηmlvs：

式中：δu为稳态系统电压，δq为稳态系统无功功率，jr为系统简化的雅可比矩阵，λmin为jr特征值中的最小值，λth为裕度计算中的特征值门槛值，低于λth的特征值裕度为负，否则为正，λsa为裕度计算中的特征值基准值。

所述qss中长期电压稳定仿真计算模型可以描述为以下连续离散混合微分代数方程组：

在qss模型中，发电机及励磁系统等的快动态予以忽略，取而代之的是它们的平衡方程。式(1)(2)分别是发电机暂态和网络关系平衡方程；x为与发电机和调节器相关的状态变量；y为系统代数变量组成的向量；式(3)(4)描述了系统的中长期动态过程，如有载调压变压器、发电机过励磁限制器动作和二次电压控制等，其中zc代表连续变量，zd代表离散变量。

可以采用隐式梯形法求解qss模型，将微分方程(3)差分化后，以潮流解作为系统初值，求出系统中发电机、励磁器以及动态负荷等元件的初始状态；进一步观察是否有离散装置动作，若有则根据方程(4)得到zd(k+1)，然后利用牛顿法求解微分方程(3)差分化方程与(1)及(2)的联立方程，求出下一个时刻的各状态量以及代数量，由此获得的一系列暂态平衡点构成了中长期电压稳定动态过程。

如qss中长期电压稳定仿真过程中发生电压崩溃(表现为微分方程(3)差分方程与(1)及(2)的联立方程组牛顿法求解过程发散)，无法过渡到准稳态平衡点，则将mlvds裕度和mlvs裕度均置为-1。

为了区分fm中故障不满足的中长期电压安全稳定裕度类别，s7中，m＝1,2，m表示中长期电压安全稳定的类别，m等于1时即f1代表其中故障对应mlvds裕度小于预设门槛值，n等于2时即f2代表其中元素mlvs裕度小于预设门槛值。

优选的，s8中所述预防控制措施的控制性能指标计算公式包括：

发电机无功调整措施的控制性能指标：

电容器/电抗器投退措施的控制性能指标：

发电机有功调整措施的控制性能指标：

负荷调整措施的控制性能指标：

式(8)至(11)中，gq为可用于预防控制的无功增加的发电机总数，pig.q.j为第j个发电机无功调整措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，k1为f1中的故障数，ik1为f1中第k个故障发生后mlvds的薄弱模式数，wmlvds为相应的薄弱模式集，αj.k.i为第j个可选无功增加的发电机节点在f1中第k个故障发生后wmlvds的第i个模式中的参与因子，αmax为各个可选无功调整的发电机节点在f1中各个故障发生后wmlvds的各个模式中的参与因子最大值，ηmlvds.k.i为f1中第k个故障发生后wmlvds的第i个模式的mlvds裕度；k2为f2中的故障数，ik2为f2中第k个故障发生后mlvs的薄弱节点数，wmlvs为相应的薄弱节点集，ηmlvs.k.i为f2中第k个故障发生后wmlvs中第i个薄弱节点的mlvs裕度，sg.q.j.k.i为第j个可选无功增加的发电机在f2中第k个故障发生后稳态下无功对wmlvs中第i个节点的电压灵敏度，sg.q.max为各个可选无功调整的发电机在f2中各个故障发生后稳态下无功对wmlvs中各个节点的电压灵敏度最大值；

x为可用于预防控制的投电容器/退电抗器的节点总数，pix.j为其中第j个电容器/电抗器投退措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，αj.k.i为第j个可选电容器投入或电抗器退出的节点在f1中第k个故障发生后wmlvds的第i个模式中的参与因子，αmax为各个可选电容器投入或电抗器退出的节点在f1中各个故障发生后wmlvds的各个模式中的参与因子最大值；sx.j.k.i为第j个可选电容器投入或电抗器退出的节点在f2中第k个故障发生后稳态下无功对wmlvs中第i个节点的电压灵敏度，sx.max为各个可选电容器/电抗器投退的节点在f2中各个故障发生后稳态下无功对wmlvs中各个节点的电压灵敏度最大值；

gp为可用于预防控制的有功增加的发电机总数，pig.p.j为其中第j个发电机有功调整措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，zg.j.k.i为在f1中第k个故障发生后稳态下第j个可选有功增加的发电机所连接节点与wmlvds中第i个模式中参与因子最大节点之间的电气距离，|zg.j.k.i|为相应的电气距离的模，|zg.max|为在f1中各个故障发生后稳态下各个可选有功调整的发电机所连接节点与wmlvds中各个模式中参与因子最大节点之间的电气距离的模中的最大值；z'g.j.k.i为在f2中第k个故障发生后稳态下第j个可选有功增加的发电机所连接节点与wmlvs中第i个节点之间的电气距离，|z'g.j.k.i|为相应的电气距离的模，|z'g.max|为在f2中各个故障发生后稳态下各个可选有功出力调整的发电机所连接节点与wmlvs中各个节点之间的电气距离的模中的最大值，cg.j为第j个可选有功增加的发电机在当前运行状态下其控制代价函数对发电机有功的导数；

l为可用于预防控制的负荷减少的负荷总数，pil.j为其中第j个负荷调整措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，zl.j.k.i为在f1中第k个故障发生后稳态下第j个可选负荷减少的负荷所连接节点与wmlvds中第i个模式中参与因子最大节点之间的电气距离，|zl.j.k.i|为相应的电气距离的模，|zl.max|为在f1中各个故障发生后稳态下电网中各个可选负荷调整的负荷所连接节点与wmlvds中各个模式中参与因子最大节点之间的电气距离的模中的最大值；z′l.j.k.i为在f2中第k个故障发生后稳态下第j个可选负荷减少的负荷所连接节点与wmlvs中第i个节点之间的电气距离，|z′l.j.k.i|为相应的电气距离的模，|z′l.max|为在f2中各个故障发生后稳态下各个可选负荷调整的负荷所连接节点与wmlvs中各个节点之间的电气距离的模中的最大值；cl.j为第j个可选调整的负荷在当前运行状态下其控制代价函数对负荷有功的导数。

所述第k个故障发生后mlvds的薄弱模式是指，在qss中长期电压稳定仿真结束时的准稳态平衡点计算降阶雅可比矩阵jr的特征值中，小于指定的薄弱模式门槛值的特征值。各薄弱模式mlvds裕度同样采用公式(7)计算获得；如qss中长期电压稳定仿真过程中发生电压崩溃，则通过在电压崩溃点之前的暂态平衡点处进行降阶雅可比矩阵jr的特征值计算获得薄弱模式集。

优选的，为了减少数据冗余，降低集群计算平台的计算负荷，提高计算效率，s9在对各预防控制措施排序前，删除控制性能指标小于预设门槛值的预防控制措施；

在得到算例集后，利用集群计算平台，根据集群计算平台的计算能力，一次下发多个算例进行准稳态中长期电压稳定仿真计算。

s10中，基于s1′，根据设定的实施预防控制措施的有效时间、可选的预防控制对象在s1下的运行状态，并计及可选的预防控制措施的调整速度，计算当前opc中各预防控制措施的可调空间；

优选的，s11中，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，对fd中所有故障进行详细的中长期电压稳定仿真计算和基于详细仿真计算的中长期电压安全稳定量化评估，如fd中所有故障的中长期电压稳定和中长期电压跌落安全裕度均大于0，或迭代次数达到预设的最大迭代次数，则输出当前opc；否则修正步骤s7中qss中长期电压安全稳定预防控制故障筛选要求的裕度门槛值bm，迭代次数增加1，返回步骤s7。

所述详细中长期电压稳定仿真计算为，在仿真计算中计及动态元件的详细动态过程，同时为了加快计算速度避免计算耗时较长，在中长期动态过程较平缓时采用变步长仿真技术的中长期电压稳定仿真计算。

所述基于详细仿真计算的中长期电压稳定裕度参考步骤s2中暂态电压稳定裕度计算方法。

所述基于详细仿真计算的中长期电压跌落安全裕度参考步骤s6中基于qss的中长期电压跌落安全裕度计算方法。

优选的，所述修正qss中长期电压安全稳定预防控制故障筛选要求裕度门槛值bm的公式如下：

式中，b′1和b′2分别为修正后的中长期电压稳定和电压跌落安全裕度门槛值，η′mlvds.i和η'mlvs.i分别为基于详细仿真计算的第i个故障的中长期电压稳定裕度和中长期电压跌落安全裕度，i＝1,2,…,nfd，nfd为故障集fd中的故障数。

进一步的，本发明还包括：s12，将故障集fb和fd中不满足安全稳定裕度要求的故障，及其量化评估结果信息输出给调度员。

本发明的基本原理是：在暂态和中长期电压安全稳定量化评估基础上，仅对暂态电压安全稳定裕度小于门槛值，或发电机过励磁限制器已经启动的故障，进行中长期电压安全稳定评估和预防控制，采用基于qss(quasisteady-state,准稳态)中长期电压稳定快速仿真的中长期电压安全稳定裕度筛选进行预防控制策略计算，在基于详细计算的中长期电压稳定仿真校核预防控制策略后，采用修正qss中长期电压安全稳定裕度门槛值后迭代计算的方法避免两种仿真计算结果的误差。在qss中长期电压安全稳定预防控制策略计算中，基于各电压稳定模式中节点参与因子和对电压安全稳定薄弱母线灵敏度定义控制性能指标，按照控制性能指标由大到小的顺序形成计算方案，采用集群计算技术获得满足中长期电压安全稳定裕度要求且代价较小的控制措施。

有益效果

本发明基于递进式安全稳定量化评估和预防控制故障筛选，仅对暂态电压安全稳定裕度小于门槛值或发电机过励磁限制器已经启动的故障进行中长期电压安全稳定评估和预防控制，采用基于qss中长期电压稳定快速仿真的安全稳定裕度筛选故障并进行预防控制策略计算，可以解决中长期动态仿真耗时较长、难以应对大规模故障集的问题。基于各电压稳定模式中节点参与因子和对电压安全稳定薄弱母线灵敏度定义控制性能指标，可以有效指导qss中长期电压安全稳定预防控制策略搜索计算。应用本发明方法，可可以满足在线中长期电压安全稳定预防控制策略计算速度和准确性要求。

附图说明

图1所示为本发明方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

s1，获取电网运行状态数据，进行断面数据整合，得到潮流收敛的断面数据；

基于潮流收敛的断面数据，进行断面潮流计算，将潮流计算结果作为电网初始运行状态数据s0；

s2，基于电网初始运行状态数据s0，对预想故障集fa中每个故障进行暂态功角稳定和暂态电压安全稳定的量化评估，得到各预想故障的多类安全稳定裕度；

s3，获取量化评估结果中有任一类安全稳定裕度小于预设阈值的预想故障，从预想故障集中剔除，并记入故障集fb；

基于当前故障集fb，进行暂态功角稳定和暂态电压安全稳定预防控制策略计算，得到相应的预防控制措施，记入预设的在线安全稳定预防控制决策措施集opc；并计算和更新相应预防控制措施执行后，fb中各故障对应的安全稳定裕度；

s4，基于当前故障集fa和fb，筛选出故障对应的暂态电压安全稳定裕度小于预设门槛值，或在预设的暂态仿真时间结束时存在发电机过励磁限制器已经启动的预想故障，合并记为故障集fd；

s5，基于电网初始运行状态数据s0，生成考虑opc实施后的电网运行状态s1，进而计算opc中各预防控制措施的可调空间；

s6，基于s1，对预想故障集fd中各故障进行准稳态中长期电压稳定仿真计算，以及中长期电压安全稳定的量化评估；

s7，基于s6的仿真计算结果和量化评估结果，筛选fd中量化评估结果小于预设门槛值的预想故障，记为故障集fm；

s8，基于故障集fm，计算多种预防控制措施对于提高电网稳态中长期电压安全稳定裕度的控制性能指标；

s9，按照控制性能指标的大小顺序，以及预设的预防控制措施类别优先级，对各预防控制措施进行排序；

计及各预防控制措施的可调空间，组合得到多个包括调整量从小到大排序的若干预防控制措施的调整方案；将各调整方案与故障集fm中的预想故障进行组合构成算例集；

通过qss中长期电压稳定仿真计算，筛选使得fm中的所有故障对应的中长期电压安全稳定裕度均满足预设裕度门槛值的调整方案，否则筛选使得fm中故障对应的中长期电压安全稳定裕度之和最大，且调整方案中所有预防控制措施调整量总和最小的调整方案；

将筛选得到的调整方案所包含的预防控制措施加入预防控制决策措施集opc；

s10，基于s0，生成考虑当前opc实施后的电网运行状态s1′，基于s1′计算当前opc中各预防控制措施的可调空间；

s11，对预想故障集fd中的故障进行中长期电压稳定仿真计算以及中长期电压安全稳定量化评估：

若量化评估结果中所有故障对应的中长期电压安全稳定裕度均大于0，则输出当前opc；

否则修正准稳态中长期电压安全稳定裕度的预设门槛值，迭代转至步骤s7，直至s11计算得到的所有故障对应的中长期电压安全稳定裕度均大于0，或者迭代次数达到预设迭代次数，则输出当前opc。

实施例

图1中步骤1对应s1，描述的是，针对电网的当前运行状态，进行电网运行断面数据整合和潮流计算，若整合后的断面数据潮流收敛，则进入步骤2)，否则，针对新的电网当前运行状态继续进行电网运行断面数据整合和潮流计算，直至整合后的断面数据潮流收敛，并将潮流计算结果作为电网的初始运行状态s0，进入步骤2)；

图1中步骤2对应s2，描述的是，针对s0，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，对预想故障集fa中每个故障进行暂态功角稳定tas和暂态电压安全稳定的量化评估，并将在线安全稳定预防控制决策措施集opc置为空集，进入步骤3)；

所述暂态电压安全稳定是指预想故障发生后暂态过程的电压安全稳定性，包括暂态电压跌落安全tvds和暂态电压稳定tvs两个方面；

所述tvds的量化评估是指通过计算得到tvds的薄弱节点集wtvd及薄弱节点的裕度ηtvd，所述tvds的薄弱节点是指其tvds的裕度与所有节点中tvds的裕度最小值之差小于设定值的节点；

所述tvs的量化评估是指通过计算得到tvs的薄弱负荷集wtvs及薄弱负荷的裕度ηtvs，所述tvs的薄弱负荷是指其tvs的裕度与所有负荷中tvs的裕度最小值之差小于设定值的负荷；

其中，针对一个预想故障，计及安控装置、一次调频、发电机过励磁限制的动作特性，基于同一次时域仿真进行tas、tvds和tvs量化评估；

图1中步骤3对应s3，描述的是，若fa中至少有一个故障的tas、tvds和tvs中至少有1类安全稳定的裕度小于0，则将fa中tas、tvds或tvs小于0的预想故障合在一起，记为故障集fb，并从故障集fa中剔除fb。针对故障集fb进行暂态功角稳定和暂态电压安全稳定预防控制策略计算，将计算得到的调整措施加入到opc中，并用预防控制措施采取后的各故障暂态安全稳定裕度更新故障集fb中故障裕度，进入步骤4)；否则直接进入步骤4)；

图1中步骤4对应s4，描述的是，将fb中tas、tvds或tvs裕度小于0的预想故障剔除后，将fa和fb合并成故障集fc。若fc中至少有一个故障的tvds和tvs中至少有1类安全稳定的裕度小于相应的满足中长期电压安全稳定故障筛选要求的裕度门槛值am，或者在预设的暂态稳定仿真时间结束时存在发电机过励磁限制器已经启动，则将fc中tvds或tvs小于相应的裕度门槛值的预想故障以及有发电机过励磁限制器已经启动的预想故障合在一起，并记为故障集fd，m＝1,2，m表示安全稳定的类别，m等于1时代表tvds，m等于2时代表tvs，进入步骤5)，否则，将fb中不满足安全稳定裕度要求的故障及其量化评估信息输出提示给调度员，返回步骤1)；

图1中步骤5对应s5，描述的是，基于s0，生成考虑opc实施后的电网运行状态s1，根据设定的实施预防控制措施的有效时间、可选的预防控制对象在s1下的运行状态，并计及可选的预防控制措施的调整速度，计算出各个可选的预防控制措施的可调空间，进入步骤6)；

其中，预防控制措施包括发电机无功调整、电容器/电抗器投退、发电机有功调整和负荷调整；

对于opc为空集时，则直接将s0作为考虑opc实施后的s1；

图1中步骤6对应s6，描述的是，针对s1，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，对预想故障集fd中每个故障进行采用准稳态(qss)方法的中长期电压稳定仿真计算和中长期电压安全稳定量化评估，迭代次数置1，进入步骤7)；

所述qss中长期电压稳定仿真计算模型可以描述为以下连续离散混合微分代数方程组：

在qss模型中，发电机及励磁系统等的快动态予以忽略，取而代之的是它们的平衡方程。式(1)(2)分别是发电机暂态和网络关系平衡方程；x为与发电机和调节器相关的状态变量；y为系统代数变量组成的向量；式(3)(4)描述了系统的中长期动态过程，如有载调压变压器、发电机过励磁限制器动作和二次电压控制等，其中zc代表连续变量，zd代表离散变量。

可以采用隐式梯形法求解qss模型，将微分方程(3)差分化后，以潮流解作为系统初值，求出系统中发电机、励磁器以及动态负荷等元件的初始状态；进一步观察是否有离散装置动作，若有则根据方程(4)得到zd(k+1)，然后利用牛顿法求解微分方程(3)差分化方程与(1)及(2)的联立方程，求出下一个时刻的各状态量以及代数量，由此获得的一系列暂态平衡点构成了中长期电压稳定动态过程。

所述中长期电压安全稳定量化评估包括中长期电压跌落安全mlvds和中长期电压稳定mlvs的量化评估两个方面；

所述mlvds的量化评估是指通过计算得到mlvds的薄弱节点集wmlvds及薄弱节点的裕度ηmlvds，所述mlvds的薄弱节点是指其mlvds的裕度与所有节点中mlvds的裕度最小值之差小于设定值的节点。薄弱节点的裕度ηmlvds计算公式如下：

其中，ei为qss中长期电压稳定仿真结束时薄弱节点电压幅值，vh和vl分别为电压上限和下限值。

所述mlvs的量化评估是指在qss中长期电压稳定仿真结束时的准稳态平衡点，采用模态(特征值)分析方法计算式(6)所示线性化的稳态系统无功功率—电压方程中降阶雅可比矩阵的特征值，mlvs裕度ηmlvs采用公式(7)计算：

式中：jr为系统简化的雅可比矩阵，λmin为jr特征值中的最小值，λth为裕度计算中的特征值门槛值，低于λth的特征值裕度为负，否则为正，λsa为裕度计算中的特征值基准值。

如qss中长期电压稳定仿真过程中发生电压崩溃(表现为微分方程(3)差分方程与(1)及(2)的联立方程组牛顿法求解过程发散)，无法过渡到准稳态平衡点，则将mlvds裕度和mlvs裕度均置为-1.。

图1中步骤7对应s7，描述的是，若fd中至少有一个故障的mlvds和mlvs中至少有1类安全稳定的裕度小于相应的qss中长期电压安全稳定预防控制故障筛选要求的裕度门槛值bm，则将fd中mlvds或mlvs小于相应的裕度门槛值的预想故障合在一起，并记为故障集fm，m＝1,2，m表示安全稳定的类别，m等于1时代表mlvds，m等于2时代表mlvs，进入步骤8)，否则直接进入步骤11)；

图1中步骤8对应s8，描述的是，采用公式(8)-(11)分别计算发电机无功调整、电容器/电抗器投退、发电机有功调整和负荷调整对于提高电网qss中长期电压安全稳定裕度的控制性能指标，进入步骤9)；

式中，gq为可用于预防控制的无功增加的发电机总数，pig.q.j为其中第j个发电机无功调整措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，k1为f1中的故障数，ik1为f1中第k个故障发生后mlvds的薄弱模式数，wmlvds为相应的薄弱模式集，αj.k.i为第j个可选无功增加的发电机节点在f1中第k个故障发生后wmlvds的第i个模式中的参与因子，αmax为各个可选无功调整的发电机节点在f1中各个故障发生后wmlvds的各个模式中的参与因子最大值，ηmlvds.k.i为f1中第k个故障发生后wmlvds的第i个模式的mlvds裕度；k2为f2中的故障数，ik2为f2中第k个故障发生后mlvs的薄弱节点数，wmlvs为相应的薄弱节点集，ηmlvs.k.i为f2中第k个故障发生后wmlvs中第i个薄弱节点的mlvs裕度，sg.q.j.k.i为第j个可选无功增加的发电机在f2中第k个故障发生后稳态下无功对wmlvs中第i个节点的电压灵敏度，sg.q.max为各个可选无功调整的发电机在f2中各个故障发生后稳态下无功对wmlvs中各个节点的电压灵敏度最大值；

x为可用于预防控制的投电容器/退电抗器的节点总数，pix.j为其中第j个电容器/电抗器投退措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，αj.k.i为第j个可选电容器投入或电抗器退出的节点在f1中第k个故障发生后wmlvds的第i个模式中的参与因子，αmax为各个可选电容器投入或电抗器退出的节点在f1中各个故障发生后wmlvds的各个模式中的参与因子最大值；sx.j.k.i为第j个可选电容器投入或电抗器退出的节点在f2中第k个故障发生后稳态下无功对wmlvs中第i个节点的电压灵敏度，sx.max为各个可选电容器/电抗器投退的节点在f2中各个故障发生后稳态下无功对wmlvs中各个节点的电压灵敏度最大值；

gp为可用于预防控制的有功增加的发电机总数，pig.p.j为其中第j个发电机有功调整措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，zg.j.k.i为在f1中第k个故障发生后稳态下第j个可选有功增加的发电机所连接节点与wmlvds中第i个模式中参与因子最大节点之间的电气距离，|zg.j.k.i|为相应的电气距离的模，|zg.max|为在f1中各个故障发生后稳态下各个可选有功调整的发电机所连接节点与wmlvds中各个模式中参与因子最大节点之间的电气距离的模中的最大值；z'g.j.k.i为在f2中第k个故障发生后稳态下第j个可选有功增加的发电机所连接节点与wmlvs中第i个节点之间的电气距离，|z'g.j.k.i|为相应的电气距离的模，|z'g.max|为在f2中各个故障发生后稳态下各个可选有功出力调整的发电机所连接节点与wmlvs中各个节点之间的电气距离的模中的最大值，cg.j为第j个可选有功增加的发电机在当前运行状态下其控制代价函数对发电机有功的导数；

l为可用于预防控制的负荷减少的负荷总数，pil.j为其中第j个负荷调整措施对于提高电网中长期电压安全稳定裕度的性能指标，zl.j.k.i为在f1中第k个故障发生后稳态下第j个可选负荷减少的负荷所连接节点与wmlvds中第i个模式中参与因子最大节点之间的电气距离，|zl.j.k.i|为相应的电气距离的模，|zl.max|为在f1中各个故障发生后稳态下电网中各个可选负荷调整的负荷所连接节点与wmlvds中各个模式中参与因子最大节点之间的电气距离的模中的最大值；z′l.j.k.i为在f2中第k个故障发生后稳态下第j个可选负荷减少的负荷所连接节点与wmlvs中第i个节点之间的电气距离，|z′l.j.k.i|为相应的电气距离的模，|z′l.max|为在f2中各个故障发生后稳态下各个可选负荷调整的负荷所连接节点与wmlvs中各个节点之间的电气距离的模中的最大值；cl.j为第j个可选调整的负荷在当前运行状态下其控制代价函数对负荷有功的导数；

所述第k个故障发生后mlvds的薄弱模式是指在qss中长期电压稳定仿真结束时的准稳态平衡点计算降阶雅可比矩阵jr的特征值，其中小于指定的薄弱模式门槛值的特征值，各薄弱模式mlvds裕度同样采用公式(7)计算获得；如qss中长期电压稳定仿真过程中发生电压崩溃，则通过在电压崩溃点之前的暂态平衡点处进行降阶雅可比矩阵jr的特征值计算获得薄弱模式集。

图1中步骤9对应s9，描述的是，按照控制性能指标由大到小的顺序分别对发电机无功调整、电容器/电抗器投退、发电机有功调整和负荷调整措施进行排序，得到各类调整措施序位表，并在各个序位表中剔除控制性能指标小于设定门槛值的无效控制措施。按照发电机无功调整和电容器/电抗器投退措施优先，发电机有功调整措施其次，负荷调整措施最后的顺序进行预防控制策略搜索，每类调整措施均在优先级靠前的措施全部采取后才开始调整，而各类调整措施中的多个措施按照序位表顺序依次调整。按照设定的功率调整精度，计及各个措施的可调空间，将其分解为多个按调整量由小到大排序且均匀变化的调整方案，多个调整方案与故障集fm中的故障进行组合构成算例集。根据集群计算平台的计算能力，一次下发多个算例进行qss中长期电压稳定仿真计算，若在一个调整方案下，fm中所有故障的mlvds和mlvs裕度均大于相应的qss中长期电压安全稳定预防控制故障筛选要求的裕度门槛值bm，则该方案即为满足要求的调整方案。如所有调整方案均不能满足fm中所有故障的mlvds和mlvs裕度要求，则在所有调整方案中选择fm中不满足要求故障的mlvds和mlvs裕度之和最大且调整方案中所有控制措施调整量总和最小的方案。将选择的调整方案中的所有调整措施加入opc中，进入步骤10)；

图1中步骤10对应s10，描述的是，基于s0，生成考虑opc实施后的电网运行状态s1′，根据设定的实施预防控制措施的有效时间、可选的预防控制对象在s1′下的运行状态，并计及可选的预防控制措施的调整速度，计算出各个可选的预防控制措施的可调空间，进入步骤11)；

图1中步骤11对应s11，描述的是，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，对fd中所有故障进行详细的中长期电压稳定仿真计算和基于详细仿真计算的中长期电压安全稳定量化评估，如fd中所有故障的中长期电压稳定和中长期电压跌落安全裕度均大于0，或在步骤9)中无法获得满足所有故障裕度要求的中长期电压安全稳定预防控制策略，或迭代次数达到预设的最大迭代次数，则进入步骤12)；否则对fd中基于详细仿真计算中长期电压稳定或中长期电压跌落安全裕度小于0且尚未进行qss中长期电压安全稳定仿真计算和量化评估的故障进行计算，修正qss中长期电压安全稳定预防控制故障筛选要求的裕度门槛值bm，迭代次数增加1，返回步骤7)；

所述详细中长期电压稳定仿真计算是指在仿真计算中不再忽略快动态过程而是计及动态元件的详细动态过程，同时为了加快计算速度避免计算耗时较长，在中长期动态过程较平缓时采用变步长仿真技术；

所述基于详细仿真计算的中长期电压稳定裕度与步骤(2)中暂态电压稳定裕度计算方法相同；

所述基于详细仿真计算的中长期电压跌落安全裕度与步骤(6)中基于qss的中长期电压跌落安全裕度计算方法相同；

所述修正qss中长期电压安全稳定预防控制故障筛选要求的裕度门槛值bm方法如下：

式中，b′1和b'2分别为修正后的中长期电压稳定和电压跌落安全裕度门槛值，η'mlvds.i和η'mlvs.i分别为基于详细仿真计算的第i个故障的中长期电压稳定裕度和中长期电压跌落安全裕度，i＝1,2,…,nfd，nfd为故障集fd中的故障数。

图1中步骤12描述的是，输出opc，且将fb和fd中不满足安全稳定裕度要求的故障及其量化评估信息输出提示给调度员，返回步骤1)。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。