本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制領(lǐng)域，尤其涉及一種事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在節(jié)能減排國(guó)家政策的驅(qū)動(dòng)下，風(fēng)電、光伏等可再生清潔能源發(fā)電發(fā)展迅速，在電網(wǎng)中的滲透率不斷提高。這些低慣量的電源大量接入電力系統(tǒng)，將降低系統(tǒng)的等效慣性時(shí)間常數(shù)，加劇功率缺額擾動(dòng)時(shí)頻率下降的程度。由于我國(guó)負(fù)荷消費(fèi)中心與能源資源中心呈逆向分布，電能的遠(yuǎn)距離、大容量傳輸成為了一種必要的措施。隨著多條特高壓交、直流輸電線路的建設(shè)，我國(guó)東部地區(qū)的受電比例不斷提高，使其遭受潛在功率擾動(dòng)量增大。大功率缺額擾動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的暫態(tài)頻率安全、暫態(tài)電壓安全，并會(huì)引起輸電線路、變壓器等電氣設(shè)備過載。若無(wú)法采取有效控制措施，限制事故影響，將嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全運(yùn)行。

切負(fù)荷作為應(yīng)對(duì)系統(tǒng)大范圍頻率、電壓偏移和過載的常用控制措施，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的重要組成部分。電力系統(tǒng)的暫態(tài)頻率和電壓安全需要考慮擾動(dòng)后的暫態(tài)過程，涉及時(shí)間尺度通常都為秒級(jí)；而過載涉及中長(zhǎng)時(shí)間尺度，通常達(dá)到分鐘級(jí)甚至小時(shí)級(jí)。但是，目前的切負(fù)荷措施通常將其分開研究，缺乏一個(gè)統(tǒng)一的研究控制框架，無(wú)法滿足電力系統(tǒng)緊急控制的要求，可能造成針對(duì)某一安全特性的控制措施，反而會(huì)惡化另外兩個(gè)方面，導(dǎo)致控制的負(fù)效應(yīng)。

國(guó)務(wù)院第599號(hào)令《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例》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(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的事故等級(jí)評(píng)級(jí)和事故追責(zé)。但是，目前的切負(fù)荷控制措施大多基于響應(yīng)驅(qū)動(dòng)，如低頻減載和低壓減載。在故障初期，系統(tǒng)頻率、電壓跌落不明顯，難以達(dá)到切負(fù)荷裝置的動(dòng)作閾值，這會(huì)惡化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并導(dǎo)致之后需要切除更多負(fù)荷以維持系統(tǒng)安全。

目前，雖然矯正性線路投切可以通過斷路器動(dòng)作投切線路，變換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌淖冴P(guān)鍵輸電斷面的潮流分布，從而降低之前重載線路或變壓器的負(fù)載情況。矯正性線路投切僅依賴現(xiàn)有斷路器，硬件投資和維護(hù)成本很低，并可減少事故后切負(fù)荷量。但是，目前矯正性線路投切主要是單獨(dú)地進(jìn)行控制，缺乏與其他控制措施(如切負(fù)荷、直流緊急調(diào)制等)的協(xié)調(diào)。對(duì)于嚴(yán)重故障，有可能出現(xiàn)僅依賴矯正性線路投切無(wú)法消除過載的情況，并且僅考慮矯正性線路投切對(duì)過載的影響，未考慮其是否會(huì)惡化系統(tǒng)暫態(tài)頻率和電壓安全，可能引起控制的負(fù)效應(yīng)。

綜上所述，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和新條例出臺(tái)為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制提出了新的要求和挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)具有一定的局限性。因此，亟需一種電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法來(lái)全面地考慮系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全、暫態(tài)電壓安全和電氣設(shè)備過載，保證電網(wǎng)安全，減少負(fù)荷損失，降低控制成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法，其能夠統(tǒng)一地對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷和矯正性線路投切進(jìn)行優(yōu)化控制，全面地考慮系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全、暫態(tài)電壓安全和電氣設(shè)備過載，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的同時(shí)，減少切負(fù)荷量，降低控制成本，提高控制措施的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的一種事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法，包括：

步驟(1)：采集實(shí)際電網(wǎng)數(shù)據(jù)，搭建所研究電網(wǎng)的仿真模型；設(shè)置切負(fù)荷、線路投切控制參數(shù)、仿真參數(shù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)、暫態(tài)安全約束參數(shù)以及過載安全約束參數(shù)；

步驟(2)：選擇預(yù)想事故，當(dāng)不采取控制措施時(shí)，執(zhí)行暫態(tài)仿真得到監(jiān)視數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)的安全裕度指標(biāo)并與預(yù)設(shè)安全裕度臨界值比較，判斷系統(tǒng)是否暫態(tài)安全并無(wú)支路過載，若否，則執(zhí)行步驟(3)；若是，則終止本次計(jì)算，確定針對(duì)當(dāng)前預(yù)想事故不需要采取控制措施，進(jìn)一步判斷是否所有預(yù)想事故都處理完成，若是，則執(zhí)行步驟(4)；否則，返回步驟(2)；

步驟(3)：由選擇的預(yù)想事故和設(shè)置的參數(shù)組建優(yōu)化模型，進(jìn)行迭代求解，計(jì)算切負(fù)荷控制向量和線路投切控制向量，再結(jié)合各切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和投切線路在電網(wǎng)中的位置，制定針對(duì)當(dāng)前預(yù)想事故的控制方案；進(jìn)一步判斷是否所有預(yù)想事故都處理完成，若是，則執(zhí)行步驟(4)；否則，返回步驟(2)；

步驟(4)：在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)控制方案，且啟動(dòng)方式為檢測(cè)到故障發(fā)生則立即啟動(dòng)；每隔一段時(shí)間，重新從步驟(1)開始執(zhí)行，更新每個(gè)預(yù)想事故對(duì)應(yīng)的控制方案。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中由選擇的預(yù)想事故和設(shè)置的參數(shù)組建優(yōu)化模型為：

事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷的最小值為所有確定的切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的切除負(fù)荷量之和；

其中，參數(shù)組建優(yōu)化模型的約束條件為：系統(tǒng)分別滿足暫態(tài)安全并無(wú)支路過載、線路投切約束和切負(fù)荷量約束。

進(jìn)一步的，在所述步驟(3)中，為求解參數(shù)組建優(yōu)化模型，將其分解為兩個(gè)子模型，并采用雙層迭代方法，分為內(nèi)層迭代和外層迭代，內(nèi)層對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷控制向量進(jìn)行迭代，外層對(duì)校正性線路投切控制向量進(jìn)行迭代。

進(jìn)一步的，在所述步驟(3)中，為求解參數(shù)組建優(yōu)化模型，將其分解為兩個(gè)子模型分別為子模型一和子模型二；其中，子模型一是考慮通過切負(fù)荷保證電網(wǎng)暫態(tài)頻率安全和暫態(tài)電壓安全，而對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化；

子模型二是考慮通過線路投切限制過載程度，通過切負(fù)荷徹底消除過載，而對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷和矯正性線路投切進(jìn)行優(yōu)化。

進(jìn)一步的，在所述步驟(3)中，采用雙層迭代方法求解參數(shù)組建優(yōu)化模型的具體過程為：

步驟(3-1)：參數(shù)初始化，并將原優(yōu)化模型分解為兩個(gè)子模型；

步驟(3-2)：選定一種矯正性線路投切方案；

步驟(3-3)：在選定的矯正性線路投切方案下，對(duì)兩個(gè)子模型進(jìn)行迭代求解，計(jì)算當(dāng)前最優(yōu)切負(fù)荷控制向量以及對(duì)應(yīng)所切負(fù)荷總量；

步驟(3-4)：如果已經(jīng)完成對(duì)所有矯正性線路投切的搜索，則選取對(duì)應(yīng)最小切負(fù)荷總量的方案作為最終方案；否則，返回步驟(3-2)。

進(jìn)一步的，在所述步驟(3-3)中，采用線性化方法來(lái)求解子模型一，采用逐步累加法來(lái)求解子模型二。

進(jìn)一步的，采用整合迭代法來(lái)對(duì)子模型一和子模型二的切負(fù)荷控制部分依次進(jìn)行迭代，求取事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷的最優(yōu)。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，制定的控制方案包括各切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所切的負(fù)荷量以及線路投切策略。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)中，控制方案啟動(dòng)方式為監(jiān)測(cè)的故障發(fā)生時(shí)立即啟動(dòng)，方案啟動(dòng)后，事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷控制立即切除相應(yīng)負(fù)荷，而矯正性線路投切將在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程基本結(jié)束、波動(dòng)相對(duì)平穩(wěn)后實(shí)施，以免由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瑢?duì)系統(tǒng)造成更大的擾動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)中，采用離線計(jì)算，在線匹配的控制策略，每隔一段時(shí)間對(duì)控制策略進(jìn)行重新計(jì)算。

本發(fā)明還提供了一種事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括協(xié)調(diào)控制器，所述協(xié)調(diào)控制器采用上述所述的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法予以實(shí)現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法，通過事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切的協(xié)調(diào)配合，以較少且可控的負(fù)荷損失維持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，減少了切負(fù)荷量，縮小了停電范圍，降低了控制代價(jià)，提高了經(jīng)濟(jì)性。

(2)本發(fā)明在一個(gè)統(tǒng)一的優(yōu)化框架內(nèi)，對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行優(yōu)化，兼顧了頻率暫態(tài)安全、電壓暫態(tài)安全以及電氣設(shè)備過載，避免了控制的負(fù)效應(yīng)，更有利于保護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

(3)本發(fā)明的控制方案在故障開始時(shí)立即啟動(dòng)，能夠及時(shí)遏制頻率、電壓暫態(tài)失穩(wěn)的趨勢(shì)，避免大范圍潮流轉(zhuǎn)移的發(fā)生，減小了故障對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)防御故障擾動(dòng)的能力。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的雙層迭代方法流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的線性化方法流程示意圖；

圖4是本發(fā)明的逐步累加法流程示意圖；

圖5是本發(fā)明的整合迭代法流程示意圖；

圖6是算例一改進(jìn)ieee39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖7是算例二某省級(jí)電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化地理接線圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

圖1是本發(fā)明的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法流程示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法，包括：

步驟(1)：采集實(shí)際電網(wǎng)數(shù)據(jù)，搭建所研究電網(wǎng)的仿真模型；設(shè)置切負(fù)荷、線路投切控制參數(shù)、仿真參數(shù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)、暫態(tài)安全約束參數(shù)以及過載安全約束參數(shù)。

具體地，步驟(1)中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)參數(shù)、線路參數(shù)、電源參數(shù)和負(fù)荷參數(shù)。

其中，所研究電網(wǎng)的仿真模型可以在bpa、psasp和pss/e等具有電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真功能的任一軟件中搭建。

設(shè)置切負(fù)荷控制參數(shù)包括：確定切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)目、位置以及各節(jié)點(diǎn)最大可切負(fù)荷量，形成切負(fù)荷控制向量和最大切負(fù)荷約束向量，構(gòu)建切負(fù)荷量約束。

切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的數(shù)目n(n為大于或等于1的正整數(shù))和位置，由用戶從電網(wǎng)中選擇用來(lái)切負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)數(shù)目和位置決定；各切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)最大可切負(fù)荷量由用戶根據(jù)實(shí)際情況定義；切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)目n決定切負(fù)荷控制向量p和最大切負(fù)荷約束向量pmax的維數(shù)，各切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)其在p和pmax中的編號(hào)；切負(fù)荷控制向量p和最大切負(fù)荷約束向量pmax中的變量均為實(shí)數(shù)，且

p＝[p1,p2,...,pi,...,pn]

pmax＝[p1,max,p2,max,...,pi,max,...,pn,max]

其中，p1,p2,...,pi,...,pn分別為第一個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的切負(fù)荷量，第二個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的切負(fù)荷量，…，第i個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的切負(fù)荷量，…，第n個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的切負(fù)荷量；

p1,max,p2,max,...,pi,max,...,pn,max分別為第一個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大切負(fù)荷量，第二個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大切負(fù)荷量，…，第i個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大切負(fù)荷量，…，第n個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大切負(fù)荷量。

在步驟(1)中，切負(fù)荷量約束為：

0≤p≤pmax。

其中，設(shè)置線路投切控制參數(shù)包括：確定可投切線路數(shù)目、位置以及最大投切線路數(shù)目，形成線路投切控制向量，構(gòu)建線路投切約束。

由于開斷支路可能進(jìn)一步惡化系統(tǒng)安全性，且會(huì)極大增加計(jì)算量和計(jì)算復(fù)雜度，針對(duì)線路投切，僅考慮特定備用線路的投入，不考慮已運(yùn)行線路的開斷。

可投切線路數(shù)目m(m為大于或等于1的正整數(shù))和位置，由用戶從電網(wǎng)中選擇的可投入運(yùn)行的備用線路的數(shù)目和位置決定；最大投切線路數(shù)目lmax由用戶根據(jù)實(shí)際情況定義；可投切線路數(shù)目m決定線路投切控制向量l的維數(shù)，各可投切線路的位置對(duì)應(yīng)其在l中的編號(hào)；線路投切控制向量l中的變量為0-1變量，且

l＝[l1,l2,...,lj,...,lm]

其中，l1,l2,...,lj,...,lm分別為第一條投切線路的切控量，第二條投切線路的切控量，…，第j條投切線路的切控量，…，第m條投切線路的切控量。

lj＝0和lj＝1分別表示線路j為開斷狀態(tài)和投入狀態(tài)；如果某備用線路投入運(yùn)行，則其狀態(tài)由0變化為1。

在步驟(1)中，線路投切約束為：

步驟(2)：選擇預(yù)想事故，當(dāng)不采取控制措施時(shí)，執(zhí)行暫態(tài)仿真得到監(jiān)視數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)的安全裕度指標(biāo)并與預(yù)設(shè)安全裕度臨界值比較，判斷系統(tǒng)是否暫態(tài)安全并無(wú)支路過載，若否，則執(zhí)行步驟(3)；若是，則終止本次計(jì)算，確定針對(duì)當(dāng)前預(yù)想事故不需要采取控制措施，進(jìn)一步判斷是否所有預(yù)想事故都處理完成，若是，則執(zhí)行步驟(4)；否則，返回步驟(2)。

在具體實(shí)施中，仿真參數(shù)包括電網(wǎng)暫態(tài)仿真總時(shí)長(zhǎng)t和步長(zhǎng)δt；其中，t和δt均為預(yù)設(shè)參數(shù)；

監(jiān)視數(shù)據(jù)包括暫態(tài)仿真過程中各母線的頻率和電壓軌跡，以及各支路的視在功率數(shù)值；暫態(tài)安全約束參數(shù)包括頻率二元表和電壓二元表，過載安全約束參數(shù)為各支路的額定視在功率。

具體地，頻率二元表形式為[fcr，tcr]，作為頻率暫態(tài)安全約束參數(shù)，用來(lái)判斷頻率暫態(tài)安全性，其中，fcr為母線頻率偏移的閾值，tcr為是頻率偏移超過對(duì)應(yīng)閾值的最大可接受持續(xù)時(shí)間；若在暫態(tài)仿真過程中某頻率軌跡的偏移量超過fcr的時(shí)間不超過tcr，則認(rèn)定該頻率軌跡安全，反之，則認(rèn)定該頻率軌跡不安全；頻率二元表有多個(gè)，只有所有頻率軌跡被所有頻率二元表評(píng)估為安全時(shí)，對(duì)應(yīng)仿真系統(tǒng)才被判斷為是暫態(tài)頻率安全的。

具體地，電壓二元表形式為[vcr，tcr]，作為電壓暫態(tài)安全約束參數(shù)，用來(lái)判斷電壓暫態(tài)安全性，其中，vcr為母線電壓偏移的閾值，tcr為是電壓偏移超過對(duì)應(yīng)閾值的最大可接受持續(xù)時(shí)間；若在暫態(tài)仿真過程中某電壓軌跡的偏移量超過vcr的時(shí)間不超過tcr，則認(rèn)定該電壓軌跡安全，反之，則認(rèn)定該電壓軌跡不安全；電壓二元表有多個(gè)，只有所有電壓軌跡被所有電壓二元表評(píng)估為安全時(shí)，對(duì)應(yīng)仿真系統(tǒng)才被判斷為是暫態(tài)電壓安全的。

過載安全約束參數(shù)僅考慮輸電網(wǎng)中220kv及以上電壓等級(jí)支路的過載情況，對(duì)配電網(wǎng)中各支路的過載情況暫時(shí)不予考慮。

各支路的視在功率數(shù)值pci,n作為過載安全約束參數(shù)，用來(lái)判斷支路是否過載；若第i條支路上的視在功率pci不超過其對(duì)應(yīng)的視在功率數(shù)值pci,n，則認(rèn)定該支路未發(fā)生過載，反之，則認(rèn)定該支路發(fā)生過載；只有所有支路都未發(fā)生過載時(shí)，對(duì)應(yīng)的仿真系統(tǒng)才被判斷為是未發(fā)生過載的。

而且，在該步驟中，安全裕度指標(biāo)包括暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)向量ηt以及支路過載裕度指標(biāo)ηs，由暫態(tài)仿真得到的監(jiān)視數(shù)據(jù)以及步驟(1)中設(shè)置的暫態(tài)安全約束參數(shù)和過載約束參數(shù)計(jì)算；安全裕度臨界值包括暫態(tài)安全裕度臨界值向量εt和過載安全裕度臨界值εs。

暫態(tài)安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)向量ηt包括暫態(tài)頻率安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)ηf和暫態(tài)電壓安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)ηv，即

暫態(tài)頻率安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)ηf考慮了頻率軌跡偏移的累積效應(yīng)，能夠較好地反映系統(tǒng)暫態(tài)頻率安全狀況，并具有線性、光滑和單調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，且

ηf＝min(ηf,i,j),i＝0,...,nf,j＝0,...,mf

其中，nf為暫態(tài)數(shù)值仿真過程中監(jiān)視的母線頻率軌跡的數(shù)目，mf為頻率二元表的數(shù)目，t為起始時(shí)間，fn為系統(tǒng)額定頻率，ηf,i,j為頻率軌跡fi在頻率二元表[fcr,i，tcr,j]下的暫態(tài)頻率安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)；t為電網(wǎng)暫態(tài)仿真總時(shí)長(zhǎng)，為預(yù)設(shè)參數(shù)。

暫態(tài)電壓安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)ηv考慮了電壓軌跡偏移的累積效應(yīng)，能夠較好地反映系統(tǒng)暫態(tài)電壓安全狀況，并具有線性、光滑和單調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，且

ηv＝min(ηv,i,j),i＝0,...,nv,j＝0,...,mv

其中，nv為暫態(tài)數(shù)值仿真過程中監(jiān)視的母線電壓軌跡的數(shù)目，mv為電壓二元表的數(shù)目，t為起始時(shí)間，vn為母線額定電壓，ηv,i,j為電壓軌跡vi在電壓二元表[vcr,i，tcr,j]下的暫態(tài)電壓安全穩(wěn)定裕度指標(biāo)；t為電網(wǎng)暫態(tài)仿真總時(shí)長(zhǎng)，為預(yù)設(shè)參數(shù)。

暫態(tài)安全裕度臨界值向量εt包括暫態(tài)頻率安全穩(wěn)定裕度臨界值εf和暫態(tài)電壓安全穩(wěn)定裕度臨界值εv，即

若ηf>εf，則認(rèn)定系統(tǒng)是暫態(tài)頻率穩(wěn)定的；反之，則認(rèn)定系統(tǒng)不是暫態(tài)頻率穩(wěn)定的。若ηv>εv，則認(rèn)定系統(tǒng)是暫態(tài)電壓穩(wěn)定的；反之，則認(rèn)定系統(tǒng)不是暫態(tài)電壓穩(wěn)定的。只有當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)滿足暫態(tài)頻率穩(wěn)定和暫態(tài)電壓穩(wěn)定才認(rèn)定系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，即若ηt>εt，則認(rèn)定系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的；反之，則認(rèn)定系統(tǒng)不是暫態(tài)穩(wěn)定的。

其中：支路過載裕度指標(biāo)ηs為

其中，npc為暫態(tài)數(shù)值仿真過程中監(jiān)視的支路視在功率的數(shù)目。

若ηs>εs，則認(rèn)定系統(tǒng)未發(fā)生支路過載；反之，則認(rèn)定系統(tǒng)發(fā)生支路過載。

在該步驟中，若ηt>εt且ηs>εs，則認(rèn)定針對(duì)該預(yù)想事故，系統(tǒng)滿足暫態(tài)安全并無(wú)支路過載，不需要采取控制措施；反之，則需要執(zhí)行步驟(3)，以采取控制措施。

步驟(3)：由選擇的預(yù)想事故和設(shè)置的參數(shù)組建優(yōu)化模型，進(jìn)行迭代求解，計(jì)算切負(fù)荷控制向量和線路投切控制向量，再結(jié)合各切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和投切線路在電網(wǎng)中的位置，制定針對(duì)當(dāng)前預(yù)想事故的控制方案；進(jìn)一步判斷是否所有預(yù)想事故都處理完成，若是，則執(zhí)行步驟(4)；否則，返回步驟(2)。

在具體實(shí)施中，在一個(gè)統(tǒng)一的框架內(nèi)對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷和矯正性線路投切進(jìn)行優(yōu)化，組建的優(yōu)化模型為，

其中，f為優(yōu)化模型所求的切負(fù)荷總量。

具體地，在該步驟中，為求解上述優(yōu)化模型，將其分解為兩個(gè)子模型，并采用雙層迭代方法，分為內(nèi)層迭代和外層迭代，內(nèi)層對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷控制向量進(jìn)行迭代，外層對(duì)校正性線路投切控制向量進(jìn)行迭代。

子模型一是對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化，考慮通過切負(fù)荷保證電網(wǎng)暫態(tài)頻率安全和暫態(tài)電壓安全，且，

子模型二對(duì)事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷和矯正性線路投切進(jìn)行優(yōu)化，考慮通過線路投切限制過載程度，通過切負(fù)荷徹底消除過載，且，

其中，ft和fs分別代表為確保暫態(tài)安全和消除過載所需的切負(fù)荷量，則原優(yōu)化模型所求的切負(fù)荷量f為，

f＝ft+fs。

如圖2所示，在步驟(3)中，雙層迭代方法的具體步驟為：

步驟(3-1)：參數(shù)初始化，并將原優(yōu)化模型分解為兩個(gè)子模型；

步驟(3-2)：選定一種矯正性線路投切方案；

步驟(3-3)：在選定的矯正性線路投切方案下，對(duì)兩個(gè)子模型進(jìn)行迭代求解，計(jì)算當(dāng)前最優(yōu)切負(fù)荷控制向量以及對(duì)應(yīng)的f；

步驟(3-4)：如果已經(jīng)完成對(duì)所有矯正性線路投切的搜索，則選取對(duì)應(yīng)最小f值的方案作為最終方案；否則，返回并執(zhí)行步驟(3-2)。

在步驟(3-3)中，迭代求解子模型一和子模型二中的切負(fù)荷控制部分，求取ft和fs時(shí)，主要采用線性化方法、逐步累加法和整合迭代法。

所述線性化方法用來(lái)求解子模型一，求取ft，通過計(jì)算暫態(tài)安全裕度指標(biāo)ηt的軌跡靈敏度，線性化暫態(tài)安全約束。

如圖3所示，所述線性化方法具體步驟為：

(3-3-1-1)參數(shù)初始化，設(shè)置k＝1，；

(3-3-1-2)計(jì)算軌跡靈敏度矩陣，將子模型一中的暫態(tài)安全約束線性化；

在步驟(3-3-1-2)中，計(jì)算所需軌跡由系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)值仿真得到，相應(yīng)的軌跡靈敏度通過數(shù)值攝動(dòng)法計(jì)算獲得：

其中，ηf(p)和ηv(p)為切負(fù)荷量為p時(shí)裕度指標(biāo)，ηv(p，τi)為切負(fù)荷量為p，并在切負(fù)荷點(diǎn)i處增加攝動(dòng)τi時(shí)的裕度指標(biāo)。

利用軌跡靈敏度，將暫態(tài)安全約束線性化，即將子模型一中的暫態(tài)安全約束條件ηt>εt轉(zhuǎn)化為：

ηt(pt)+aδpt≥εt

(3-3-1-3)將子模型一轉(zhuǎn)化為線性優(yōu)化模型，利用線性規(guī)劃方法求解計(jì)算對(duì)應(yīng)的切負(fù)荷控制向量

在步驟(3-3-1-3)中，由于子模型一的目標(biāo)函數(shù)與切負(fù)荷量約束均為線性，因此，在線性化暫態(tài)安全約束后，可將子模型一轉(zhuǎn)化為線性優(yōu)化模型，可采用迭代求解的方法。

第k+1次迭代時(shí)的模型方程為：

其中，待求變量為第k+1次迭代的切負(fù)荷控制向量按照下式計(jì)算：

(3-3-1-4)判斷是否滿足收斂條件，如果滿足，則將當(dāng)前切負(fù)荷控制向量作為最優(yōu)切負(fù)荷控制向量pt，輸出結(jié)果并終止該步計(jì)算；否則，令k＝k+1，返回步驟(3-3-1-2)。

在步驟(3-3-1-4)中，收斂條件有兩個(gè)，且需同時(shí)滿足，具體為：

(a)ηf或ηv達(dá)到臨界值，即

εf≤ηf≤εf+δεf或εv≤ηv≤εv+δεv

其中，δεf與δεv分別為εf和εv的容許誤差，且δεf與δεv應(yīng)設(shè)為很小的正數(shù)，以確保該迭代過程收斂于一個(gè)較小的區(qū)間內(nèi)。

(b)前后兩次迭代的切負(fù)荷量之差小于預(yù)先設(shè)定好的閾值εp，即

其中，εp應(yīng)設(shè)為很小的正數(shù)，以確保該迭代過程收斂于一個(gè)較小的區(qū)間內(nèi)。

所述逐步累加法用來(lái)求解子模型二中切負(fù)荷控制部分，求取fs。

如圖4所示，所述逐步累加法，其具體步驟為：

(3-3-2-1)參數(shù)初始化，設(shè)置ps＝0及負(fù)荷變化步長(zhǎng)δp；

在步驟(3-3-2-1)中，負(fù)荷變化步長(zhǎng)δp的設(shè)置，采用變步長(zhǎng)技術(shù)：初始階段，采用較大的δp，以可減少仿真步數(shù)，加速求解過程；伴隨系統(tǒng)過載安全裕度的改善，改用較小的δp，以防止過切，減少切負(fù)荷量。

(3-3-2-2)計(jì)算各母線處切負(fù)荷量對(duì)過載裕度的靈敏度，在具有最大靈敏度的切負(fù)荷點(diǎn)處增加切負(fù)荷量δp，并更新ps；

在該步驟中，過載裕度的靈敏度as,i的計(jì)算如下所示：

其中，ηs(p)為切負(fù)荷量為p時(shí)裕度指標(biāo)，ηs(p，τi)為切負(fù)荷量為p，并在切負(fù)荷點(diǎn)i處增加攝動(dòng)τi時(shí)的裕度指標(biāo)。

(3-3-2-3)切除當(dāng)前ps后，若系統(tǒng)仍過載，返回并執(zhí)行步驟(3-3-2-2)；否則，ps即為消除過載所需切負(fù)荷向量，輸出結(jié)果并終止該步計(jì)算。

其中，整合迭代法，整合上述線性化方法和逐步累加法，對(duì)子模型一和子模型二的切負(fù)荷控制部分依次進(jìn)行迭代，求取f＝ft+fs的最優(yōu)，而非ft和fs各自的最優(yōu)。

如圖5所示，所述整合迭代法，其具體步驟為：

(3-3-3-1)在選定的矯正性線路投切方案下，進(jìn)行參數(shù)初始化，設(shè)置參數(shù)r＝1；

(3-3-3-2)將子模型一中切負(fù)荷控制向量的下限修改為通過上述線性化方法求解子模型一，計(jì)算當(dāng)前子模型一的最優(yōu)切負(fù)荷控制向量pt，并令

(3-3-3-3)當(dāng)切除負(fù)荷后，若仿真系統(tǒng)能保持暫態(tài)安全并無(wú)支路過載，則設(shè)置并執(zhí)行步驟(3-3-3-4)；否則，通過上述逐步累加法求解子模型二，計(jì)算當(dāng)前子模型二的最優(yōu)切負(fù)荷控制向量ps，并令r＝r+1，返回并執(zhí)行步驟(3-3-3-2)；

(3-3-3-4)選擇作為當(dāng)前矯正性線路投切方案下的最終切負(fù)荷控制向量，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的f。

在步驟(3)中，制定的控制方案包括各切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所切的負(fù)荷量以及線路投切策略。

步驟(4)：在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)控制方案，且啟動(dòng)方式為檢測(cè)到故障發(fā)生則立即啟動(dòng)；每隔一段時(shí)間，重新從步驟(1)開始執(zhí)行，更新每個(gè)預(yù)想事故對(duì)應(yīng)的控制方案。

在該步驟中，控制方案啟動(dòng)方式為監(jiān)測(cè)的故障發(fā)生時(shí)立即啟動(dòng)，方案啟動(dòng)后，事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷控制立即切除相應(yīng)負(fù)荷，而矯正性線路投切將在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程基本結(jié)束、波動(dòng)相對(duì)平穩(wěn)后實(shí)施，以免由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瑢?duì)系統(tǒng)造成更大的擾動(dòng)。

采用離線計(jì)算，在線匹配的控制策略，每隔一段時(shí)間對(duì)控制策略進(jìn)行重新計(jì)算。

如圖6所示，算例一為改進(jìn)ieee39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，其中，l1，l2和l3為備用線路，其具體情況如表1所示。

表1算例一備用線路情況

以30和39兩條母線處發(fā)電機(jī)故障退出運(yùn)行，造成1250mw發(fā)電量損失作為故障場(chǎng)景。當(dāng)未考慮切負(fù)荷與線路投切的配合時(shí)，總切負(fù)荷量為861.1mw；當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明方法時(shí)，最優(yōu)切負(fù)荷量為822mw，具體如表2所示。對(duì)比兩種方法，充分驗(yàn)證了本發(fā)明方法在減少切負(fù)荷、降低控制代價(jià)方面的優(yōu)越性。

表2算例一本發(fā)明方法最優(yōu)切負(fù)荷方案

如圖7所示，算例二為某省級(jí)電網(wǎng)，其中，l1，l2，l3和l4為備用線路，其具體情況如表3所示。

表3算例二備用線路情況

以系統(tǒng)中a1母線處6臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)跳開，造成1200mw有功功率缺額，作為故障場(chǎng)景。當(dāng)未考慮切負(fù)荷與線路投切的配合時(shí)，總切負(fù)荷量為956.7mw；當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明方法時(shí)，最優(yōu)切負(fù)荷量為510mw，具體如表4所示。對(duì)比兩種方法，充分驗(yàn)證了本發(fā)明方法在減少切負(fù)荷、降低控制代價(jià)方面的優(yōu)越性。

表4算例二本發(fā)明方法最優(yōu)切負(fù)荷方案

此外，本發(fā)明還提供了一種事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括協(xié)調(diào)控制器，所述協(xié)調(diào)控制器采用如圖1所示的事件驅(qū)動(dòng)型切負(fù)荷與矯正性線路投切協(xié)調(diào)控制方法予以實(shí)現(xiàn)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。