本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)化搜索方法。

背景技術(shù)：

緊急切負(fù)荷是我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定防御技術(shù)體系中的一項重要措施，通過在電網(wǎng)緊急狀態(tài)下實(shí)施切負(fù)荷可以解決功角、電壓、頻率及過載等穩(wěn)定問題。國務(wù)院第599號令《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理條例》(以下簡稱《條例》)，明確了穩(wěn)控系統(tǒng)切負(fù)荷等同于故障損失負(fù)荷，當(dāng)穩(wěn)控切負(fù)荷導(dǎo)致局部電網(wǎng)損失負(fù)荷達(dá)到一定比例時同樣會觸發(fā)《條例》，電力生產(chǎn)運(yùn)行單位需承擔(dān)相應(yīng)的電力安全事故責(zé)任。因此，《條例》的實(shí)施，要求我們在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下一方面應(yīng)加強(qiáng)穩(wěn)控系統(tǒng)管理和優(yōu)化配置、識別配置穩(wěn)控系統(tǒng)帶來的風(fēng)險，另一方面對一些控制時間要求不高的緊急狀態(tài)、積極探尋替代措施，在保證電網(wǎng)安全的前提下減少負(fù)荷損失。

分層分區(qū)運(yùn)行是電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》(以下簡稱《導(dǎo)則》)明確規(guī)定：隨著高一級電壓電網(wǎng)的建設(shè)，下級電壓電網(wǎng)應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)分區(qū)運(yùn)行,相鄰分區(qū)之間互為備用。目前國內(nèi)省級電網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)運(yùn)行，相鄰分區(qū)之間存在著部分備用聯(lián)絡(luò)通道用于電網(wǎng)事故后支援。但這些備用通道如何使用，使用后對電網(wǎng)會造成何種影響鮮有研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：為了減少電網(wǎng)發(fā)生預(yù)想故障后切負(fù)荷量，降低或消除通過切負(fù)荷解決過載問題時帶來的電力安全事故責(zé)任，給出一種電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)化搜索方法。

具體地說，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：

1)確定電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下可執(zhí)行的動態(tài)分區(qū)操作集合，包括可用的備用線路投入、可用的解環(huán)線路退出以及可執(zhí)行的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，記總數(shù)為T，T≥0，若T＝0，結(jié)束本方法；

2)根據(jù)式(1)計算電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度，根據(jù)式(2)計算電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障f后電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓安全裕度：

其中，η_i為預(yù)想故障f后第i個電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度，I_nowi為預(yù)想故障f后第i個電網(wǎng)設(shè)備穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流，I_Ni為第i個電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的額定電流，M為關(guān)注的電網(wǎng)設(shè)備總數(shù)；μ_j為預(yù)想故障f后第j個電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓安全裕度，V_nowj為預(yù)想故障f后第j個電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓，V_Low和V_High分別為電網(wǎng)正常運(yùn)行時節(jié)點(diǎn)電壓的安全下限和安全上限，N為關(guān)注的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)；

當(dāng)存在η_i＜0，表明當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障后第i個設(shè)備過載，則將第i個設(shè)備加入過載設(shè)備集，記過載設(shè)備集中設(shè)備總數(shù)為I_Num；

當(dāng)存在μ_j＜0，表明當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障后第i節(jié)點(diǎn)電壓越限，則將第j個節(jié)點(diǎn)加入電壓越限節(jié)點(diǎn)集，記電壓越限節(jié)點(diǎn)集中節(jié)點(diǎn)總數(shù)為V_Num；

如果I_Num＝0同時V_Num＝0，結(jié)束本方法；否則進(jìn)入步驟3)；

3)根據(jù)過載設(shè)備的過載程度確定動態(tài)分區(qū)操作的最大操作數(shù)K，K的取值為min(K1，K2)，其中K1如下式(3)，K2如下式(4)：

其中，η_min＝min(η₁,η₂,…,η_M)，η_c1、η_c2為根據(jù)設(shè)備的過載能力給定的閾值；μ_min＝min(μ₁,μ₂,…,μ_N)，μ_c1為根據(jù)節(jié)點(diǎn)的電壓可接受范圍給定的閾值；

4)令每個動態(tài)分區(qū)策略的操作數(shù)為k，k初始值為1；

5)利用可執(zhí)行的動態(tài)分區(qū)操作集合形成個不同的動態(tài)分區(qū)策略，表示根據(jù)T和k形成的組合數(shù)；

6)針對個不同的動態(tài)分區(qū)策略形成電網(wǎng)運(yùn)行方式并開展潮流計算，計算各動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施后各電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度和節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度，設(shè)第t個動態(tài)分區(qū)操作策略實(shí)施后第i個電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度為η′_i,t，第j個節(jié)點(diǎn)的電壓安全裕度為μ′_j,t，假設(shè)執(zhí)行第t個動態(tài)分區(qū)操作后在過載設(shè)備集外新增P_t個設(shè)備過載安全裕度小于0，同時新增Q_t個節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度小于0，將這P_t個設(shè)備加入過載設(shè)備集，Q_t個節(jié)點(diǎn)加入電壓越限節(jié)點(diǎn)集，若無新增過載設(shè)備，P_t＝0；若無新增過載電壓越限節(jié)點(diǎn)，Q_t＝0；根據(jù)P_t和Q_t更新I_Num和V_Num；

7)根據(jù)式(5)計算所有個不同的動態(tài)分區(qū)策略的綜合控制性能指標(biāo)，若均小于或等于0，則結(jié)束本方法；否則將F_t＞0的動態(tài)分區(qū)策略加入可用動態(tài)分區(qū)策略集W：

其中，F(xiàn)_t為第t個動態(tài)分區(qū)操作的綜合控制性能指標(biāo)，η′_a,t為第t個動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施后第a個過載設(shè)備的過載安全裕度，η_a為動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施前對應(yīng)設(shè)備的過載安全裕度；μ′_b,t為第t個動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施后第b個過載設(shè)備的過載安全裕度，μ_b為動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施前對應(yīng)設(shè)備的過載安全裕度；ω₁和ω₂分別為過載問題和電壓越限問題的權(quán)重，滿足ω₁+ω₂＝1；

8)將可用動態(tài)分區(qū)策略集W中令η′_i,t＞0和μ′_j,t＞0同時滿足的動態(tài)分區(qū)策略加入動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)選集合U，其中i∈[1,M]，j∈[1,N]；若則從U中選擇最優(yōu)的動態(tài)分區(qū)策略作為該預(yù)想故障下的優(yōu)化控制策略；若則令k增1，若k<K，返回步驟5)，否則選擇W集合中綜合控制性能指標(biāo)最大的動態(tài)分區(qū)策略作為該預(yù)想故障下的優(yōu)化控制策略，結(jié)束本方法。

上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述η_c1＝-10％，η_c2＝-20％，μ_c1＝-5％。

上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述ω₁＝ω₂＝0.5。

本發(fā)明的有益效果如下：國務(wù)院第599號令明確了穩(wěn)控系統(tǒng)切負(fù)荷等同于故障損失負(fù)荷，區(qū)域切負(fù)荷比例過高或負(fù)荷量分配的不合理均會導(dǎo)致更為嚴(yán)重的事故等級評級和事后追責(zé)。而本發(fā)明根據(jù)預(yù)想故障下設(shè)備的過載安全裕度和節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度綜合確定最大動態(tài)分區(qū)操作數(shù)，在最大操作數(shù)約束下校核綜合控制性能滿足要求的各動態(tài)分區(qū)策略執(zhí)行后是否能解決預(yù)想故障下的設(shè)備過載和電壓越限，若能解決，則從中選擇最優(yōu)的動態(tài)分區(qū)操作組合；若不能解決，則選擇綜合控制性能最高的動態(tài)分區(qū)策略，進(jìn)而配合其他控制措施解決預(yù)想故障下的設(shè)備過載和電壓越限。因此本發(fā)明可為電網(wǎng)中發(fā)生設(shè)備過載和電壓越限等緊急狀態(tài)提供優(yōu)化的動態(tài)分區(qū)策略，從而減少緊急切負(fù)荷措施的配置，降低電力安全事故責(zé)任風(fēng)險，提高電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提出了一種電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)化搜索方法。本實(shí)施例利用了動態(tài)分區(qū)技術(shù)。所謂動態(tài)分區(qū)技術(shù)是指利用不同分區(qū)間的備用聯(lián)絡(luò)通道在電網(wǎng)緊急狀態(tài)下動態(tài)地調(diào)整分區(qū)結(jié)構(gòu)和供電范圍，可用的措施包括備用聯(lián)絡(luò)通道投入、電磁環(huán)網(wǎng)的開環(huán)以及負(fù)荷轉(zhuǎn)供等。利用動態(tài)分區(qū)技術(shù)可調(diào)整電網(wǎng)的潮流分布，合理的動態(tài)分區(qū)可以解決或緩解電網(wǎng)緊急狀態(tài)，減少緊急切負(fù)荷量，進(jìn)而降低電力安全事故風(fēng)險。

本實(shí)施例的實(shí)施過程如圖1所示，即根據(jù)預(yù)想故障下設(shè)備的過載安全裕度和節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度綜合確定最大動態(tài)分區(qū)操作數(shù)，在最大操作數(shù)約束下校核綜合控制性能滿足要求的各動態(tài)分區(qū)策略執(zhí)行后是否能解決預(yù)想故障下的設(shè)備過載和電壓越限，若能解決，則從中選擇最優(yōu)的動態(tài)分區(qū)操作組合；若不能解決，則選擇綜合控制性能最高的動態(tài)分區(qū)策略，進(jìn)而配合其他控制措施解決預(yù)想故障下的設(shè)備過載和電壓越限。下面對本實(shí)施例的具體過程做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1中步驟1描述的是確定電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下可執(zhí)行的動態(tài)分區(qū)操作集合，包括可用的備用線路投入、可用的解環(huán)線路退出以及可執(zhí)行的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，記總數(shù)為T(T≥0)，若T＝0，表明無可用動態(tài)分區(qū)操作，直接結(jié)束本方法。

圖1中步驟2描述的是根據(jù)式(1)計算電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障后電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度，根據(jù)式(2)計算電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障f后電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓安全裕度。

其中，η_i為預(yù)想故障f后第i個電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度，I_nowi為預(yù)想故障f后第i個電網(wǎng)設(shè)備穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流，I_Ni為第i個電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的額定電流，一般根據(jù)導(dǎo)線或變壓器的型號確定；M為關(guān)注的電網(wǎng)設(shè)備總數(shù)；μ_j為預(yù)想故障f后第j個電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓安全裕度，V_nowj為預(yù)想故障f后第j個電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電壓，V_Low和V_High分別為電網(wǎng)正常運(yùn)行時節(jié)點(diǎn)電壓的安全下限和安全上限，不同電壓等級要求一般不同，如220kV及以上一般要求故障后在0.95～1.1(標(biāo)幺值)，35～110kV一般要求0.9～1.1(標(biāo)幺值)，N為關(guān)注的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

當(dāng)存在η_i＜0，表明當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障后第i個設(shè)備過載，則將第i個設(shè)備加入過載設(shè)備集，記過載設(shè)備集中設(shè)備總數(shù)為I_Num。當(dāng)存在μ_j＜0，表明當(dāng)前運(yùn)行方式下發(fā)生預(yù)想故障后第i節(jié)點(diǎn)電壓越限，則將第j個節(jié)點(diǎn)加入電壓越限節(jié)點(diǎn)集，記電壓越限節(jié)點(diǎn)集中節(jié)點(diǎn)總數(shù)為V_Num。

如果I_Num＝0同時V_Num＝0，表明該預(yù)想故障下無需動態(tài)分區(qū)操作，直接結(jié)束本方法；否則進(jìn)入步驟3。

圖1中步驟3描述的是根據(jù)過載設(shè)備的過載程度確定動態(tài)分區(qū)操作的最大操作數(shù)K，K的取值為min(K1，K2)，其中K1如下式(3)，K2如下式(4)：

其中，η_min＝min(η₁,η₂,…,η_M)，η_c1、η_c2為根據(jù)設(shè)備的過載能力給定的閾值，通?？闪瞀?sub>c1＝-10％，η_c2＝-20％；μ_min＝min(μ₁,μ₂,…,μ_N)，μ_c1為根據(jù)節(jié)點(diǎn)的電壓可接受范圍給定的閾值，通常可令μ_c1＝-5％。

圖1中步驟4描述的是令每個動態(tài)分區(qū)策略的操作數(shù)為k，k初始值為1。

圖1中步驟5描述的是利用可執(zhí)行的動態(tài)分區(qū)操作集合形成個不同的動態(tài)分區(qū)策略，表示根據(jù)T和k形成的組合數(shù)。

圖1中步驟6描述的是針對個不同的動態(tài)分區(qū)策略形成電網(wǎng)運(yùn)行方式并開展潮流計算，計算各動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施后各電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度和節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度，設(shè)第t個動態(tài)分區(qū)操作策略實(shí)施后第i個電網(wǎng)設(shè)備的過載安全裕度為η′_i,t，第j個節(jié)點(diǎn)的電壓安全裕度為μ′_j,t，假設(shè)執(zhí)行第t個動態(tài)分區(qū)操作后在過載設(shè)備集外新增P_t個設(shè)備過載安全裕度小于0，同時新增Q_t個節(jié)點(diǎn)電壓安全裕度小于0，將這P_t個設(shè)備加入過載設(shè)備集，Q_t個節(jié)點(diǎn)加入電壓越限節(jié)點(diǎn)集。若無新增過載設(shè)備，P_t＝0；若無新增過載電壓越限節(jié)點(diǎn)，Q_t＝0。根據(jù)P_t和Q_t更新，即令I(lǐng)_Num＝I_Num+P_t，V_Num＝V_Num+Q_t。

圖1中步驟7描述的是計算所有個不同的動態(tài)分區(qū)策略的綜合控制性能指標(biāo)，其計算公式如式(5)所示，若均小于或等于0，則表明該預(yù)想故障下無合適的動態(tài)分區(qū)策略，直接結(jié)束本方法；否則將F_t＞0的動態(tài)分區(qū)策略加入可用動態(tài)分區(qū)策略集W。

其中，F(xiàn)_t為第t個動態(tài)分區(qū)操作的綜合控制性能指標(biāo)，η′_a,t為第t個動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施后第a個過載設(shè)備的過載安全裕度，η_a為動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施前對應(yīng)設(shè)備的過載安全裕度；μ′_b,t為第t個動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施后第b個過載設(shè)備的過載安全裕度，μ_b為動態(tài)分區(qū)操作實(shí)施前對應(yīng)設(shè)備的過載安全裕度；ω₁和ω₂分別為過載問題和電壓越限問題的權(quán)重，滿足ω₁+ω₂＝1。若認(rèn)為解決過載問題和電壓問題的優(yōu)先級相同，則可令ω₁＝ω₂＝0.5，也可根據(jù)專家經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)置。

圖1中步驟8描述的是將可用動態(tài)分區(qū)策略集W中令η′_i,t＞0(i∈[1,M])和μ′_j,t＞0(j∈[1,N])同時滿足的動態(tài)分區(qū)策略加入動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)選集合U。若則從U中選擇最優(yōu)的動態(tài)分區(qū)策略作為該預(yù)想故障下的優(yōu)化控制策略；若則存在則令k＝k+1，若k<K，返回步驟5，否則選擇W集合中綜合控制性能指標(biāo)最大的動態(tài)分區(qū)策略作為該預(yù)想故障下的優(yōu)化控制策略，結(jié)束本方法。

從動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)選集合U中選擇最優(yōu)的動態(tài)分區(qū)策略是一個多目標(biāo)優(yōu)化問題。首先分別計算評價各個動態(tài)分區(qū)策略的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要包括系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，可以通過潮流計算獲得，記為P_loss；安全性指標(biāo)包括短路電流和安全裕度指標(biāo)，短路電流指標(biāo)可通過成熟短路計算程序獲得，單母線短路電流指標(biāo)＝(母線短路電流/母線開關(guān)遮斷容量)，取該動態(tài)分區(qū)措施下所有母線短路電流指標(biāo)中的最大值作為短路電流指標(biāo)SR，安全裕度指標(biāo)包括設(shè)備的過載安全裕度和節(jié)點(diǎn)電壓越限裕度，分別取η_min和μ_min作為指標(biāo)值；可靠性指標(biāo)包括容載比和電網(wǎng)末端負(fù)荷容量，單個分區(qū)容載比＝分區(qū)內(nèi)500kV變電總?cè)萘?分區(qū)總負(fù)荷，取該動態(tài)分區(qū)措施下所有分區(qū)容載比最小值作為容載比指標(biāo)CR；電網(wǎng)末端負(fù)荷容量指標(biāo)是指220kV及以上電壓等級線路N-2故障能導(dǎo)致該站失壓的所有變電站所供負(fù)荷總量，記為TL。由此可以建立動態(tài)分區(qū)策略優(yōu)選集合U中第m個動態(tài)分區(qū)策略的評價指標(biāo)對集合U中所有動態(tài)分區(qū)策略分別計算其評價指標(biāo)，即可利用成熟的模糊決策方法從集合U中選擇最優(yōu)的動態(tài)分區(qū)策略。

根據(jù)以上說明可以看出，本實(shí)施例可為電網(wǎng)中發(fā)生設(shè)備過載和電壓越限等緊急狀態(tài)提供優(yōu)化的動態(tài)分區(qū)策略，從而減少緊急切負(fù)荷措施的配置，降低電力安全事故責(zé)任風(fēng)險，提高電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但實(shí)施例并不是用來限定本發(fā)明的。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)。