電網(wǎng)多級調(diào)度協(xié)同的安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制優(yōu)化決策方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種適用 于大電網(wǎng)中多級調(diào)度協(xié)同防御安全穩(wěn)定的在線預(yù)防控制優(yōu)化決策的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于大電網(wǎng)中元件眾多，地理分布范圍廣，通常設(shè)置多級調(diào)控中心對大電網(wǎng)進(jìn)行 調(diào)度運(yùn)行控制和管理。大電網(wǎng)具有大范圍輸電的優(yōu)勢，但安全穩(wěn)定特性比較復(fù)雜，存在安全 穩(wěn)定問題大范圍、多調(diào)控層級相互交織的現(xiàn)象，單個(gè)調(diào)控中心負(fù)責(zé)防御的預(yù)想故障下的安 全穩(wěn)定問題，一方面，可能無法通過本調(diào)控中心直接調(diào)控范圍的措施來解決，或者完全通過 本調(diào)控中心直接調(diào)控范圍的措施可以保證安全穩(wěn)定，但控制代價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于借助與大電網(wǎng)中 其它調(diào)控中心協(xié)同防御的代價(jià)；另一方面，通過本調(diào)控中心直接調(diào)控范圍的措施可以保證 本調(diào)控中心負(fù)責(zé)防御的預(yù)想故障下的安全穩(wěn)定，但是可能對大電網(wǎng)中其它調(diào)控中心負(fù)責(zé)防 御的預(yù)想故障下的安全穩(wěn)定造成比較嚴(yán)重的不利影響。
[0003] 已有的安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制優(yōu)化決策方法針對是電網(wǎng)中只有一個(gè)調(diào)控中心，沒 有考慮實(shí)際大電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行控制管理模式。假設(shè)大電網(wǎng)中只有一個(gè)負(fù)責(zé)安全穩(wěn)定的調(diào) 控中心，將該方法直接應(yīng)用于大電網(wǎng)，則只能基于覆蓋大電網(wǎng)所有的各級各個(gè)調(diào)控中心調(diào) 控的電網(wǎng)的在線運(yùn)行方式，針對大電網(wǎng)所有的各級各個(gè)調(diào)控中心防御的預(yù)想故障集，進(jìn)行 安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制優(yōu)化決策計(jì)算，計(jì)算量巨大，即使將大電網(wǎng)所有的各級各個(gè)調(diào)控中 心現(xiàn)有的在線安全穩(wěn)定分析計(jì)算資源全部高效利用，也無法滿足在線預(yù)防控制實(shí)時(shí)性的要 求。
[0004] 因此，為了大幅度降低安全穩(wěn)定隱患，充分發(fā)揮大電網(wǎng)大范圍輸電的優(yōu)勢，亟需研 宄大電網(wǎng)多級調(diào)度協(xié)同防御的安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制決策方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，結(jié)合多級調(diào)控中心的運(yùn)行控制模式，提供 一種適用于大電網(wǎng)中多級調(diào)度協(xié)同防御安全穩(wěn)定的在線預(yù)防控制優(yōu)化決策的方法，解決現(xiàn) 有的電網(wǎng)安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制優(yōu)化決策方法沒有考慮各級各個(gè)調(diào)控中心的安全穩(wěn)定在 線預(yù)防控制優(yōu)化決策之間的交互影響的問題，滿足大電網(wǎng)中大范圍、多調(diào)控層級相互交織 的安全穩(wěn)定問題對多級多個(gè)調(diào)控中心協(xié)同防御技術(shù)的實(shí)際需求。
[0006] 本發(fā)明的基本原理在于：大電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題具有大范圍、多調(diào)控層級相互交織 的特性，需要在大范圍、多調(diào)控層級電網(wǎng)中搜索預(yù)防控制措施，才能找到解決安全穩(wěn)定問題 的預(yù)防控制措施，才能真正實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定預(yù)防控制措施的優(yōu)化。通過本調(diào)控中心與其直接 上級調(diào)控中心和直接下級調(diào)控中心之間的電網(wǎng)運(yùn)行方式數(shù)據(jù)和預(yù)防控制候選措施的交互 共享、各級各個(gè)調(diào)控中心分別僅對其直接防御的預(yù)想故障集進(jìn)行安全穩(wěn)定在線評估的并行 處理，再將預(yù)防控制候選措施的控制性能指標(biāo)在緊密關(guān)聯(lián)的調(diào)控中心之間進(jìn)行交互共享， 得到預(yù)防控制候選措施的控制性能綜合指標(biāo)，然后，基于預(yù)防控制候選措施的控制性能綜 合指標(biāo)在各級各個(gè)調(diào)控中心分別僅對其直接防御的預(yù)想故障集進(jìn)行安全穩(wěn)定在線預(yù)防控 制優(yōu)化決策的并行處理，既實(shí)現(xiàn)了在大范圍、多調(diào)控層級電網(wǎng)中搜索預(yù)防控制措施，又充分 利用了各級各個(gè)調(diào)控中心的計(jì)算資源，適應(yīng)大電網(wǎng)多級調(diào)度運(yùn)行控制管理模式，滿足大電 網(wǎng)安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制決策對可靠性、精度和實(shí)時(shí)性的要求。
[0007] 具體地說，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟：
[0008] 1)在電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心，分別進(jìn)行以下處理：
[0009] 根據(jù)其實(shí)時(shí)采集或匯集的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息，結(jié)合設(shè)備模型和參數(shù)，生成本調(diào)控 中心直接調(diào)控的電網(wǎng)的在線運(yùn)行方式數(shù)據(jù)Sq，并生成本調(diào)控中心直接防御的預(yù)想故障集 Fi.j和直接調(diào)控的在線預(yù)防控制候選措施集Mq，將本調(diào)控中心直接調(diào)控的在線預(yù)防控制優(yōu) 化措施集CMq置為空集；
[0010] 其中，i= 1，2,…，I，I表示電網(wǎng)中調(diào)控層的層級的總數(shù)，i表示電網(wǎng)中各調(diào)控中 心所處的調(diào)控層的層級序號，第1級為最高級，第2級為第1級的直接下級，第1級為第2 級的直接上級，以此類推，第I級為最低級，j= 1，2,…，1，1表示處于第i級調(diào)控層的調(diào) 控中心的總數(shù)；
[0011] 待所有調(diào)控中心完成上述處理后，進(jìn)入步驟2);
[0012] 處于第1級調(diào)控層的調(diào)控中心只有1個(gè)，處于其它各級調(diào)控層的調(diào)控中心至少有 1個(gè)，除處于第1級調(diào)控層的調(diào)控中心外其它調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心有且只有1個(gè)， 各調(diào)控中心的直接下級調(diào)控中心的數(shù)目沒有限制；
[0013] 電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心直接調(diào)控的在線預(yù)防控制候選措施集是指當(dāng)前運(yùn)行方 式下可選的預(yù)防控制設(shè)備及其控制變量、控制方向和可控量最大值的集合，電網(wǎng)的各級各 個(gè)調(diào)控中心直接防御的預(yù)想故障集的交集為空集；
[0014] 電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心直接調(diào)控的在線預(yù)防控制優(yōu)化措施集是指當(dāng)前運(yùn)行方 式下選定的預(yù)防控制設(shè)備及其控制變量、控制方向、最終控制量和控制量的增量的集合，電 網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心直接調(diào)控的在線預(yù)防控制候選措施集的交集為空集；
[0015] 控制量的增量是指迭代過程中每輪計(jì)算得到的預(yù)防控制設(shè)備及其控制變量的控 制量；
[0016] 2)在處于第1級調(diào)控層的調(diào)控中心，將電網(wǎng)運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)刻記為h，進(jìn)入步驟3);
[0017] 3)在電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心，分別進(jìn)行以下處理：
[0018] 首先，匯集與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心直接調(diào)控的電網(wǎng)在線運(yùn)行方式數(shù) 據(jù)；
[0019] 然后，基于本調(diào)控中心的Sq，結(jié)合與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心直接調(diào)控的 電網(wǎng)在線運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，進(jìn)行面向電網(wǎng)安全穩(wěn)定在線評估的運(yùn)行方式數(shù)據(jù)整合處理，生成 包括本調(diào)控中心直接調(diào)控的電網(wǎng)以及與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心直接調(diào)控的電網(wǎng) 在內(nèi)的用于本調(diào)控中心進(jìn)行安全穩(wěn)定在線評估的電網(wǎng)在線運(yùn)行方式數(shù)據(jù)s'i.j;
[0020] 最后，根據(jù)本調(diào)控中心的S'q，針對本調(diào)控中心的Fq_進(jìn)行安全穩(wěn)定在線評估；
[0021] 待所有調(diào)控中心完成上述處理后，進(jìn)入步驟4);
[0022] 當(dāng)本調(diào)控中心為處于第1級調(diào)控層的調(diào)控中心時(shí)，所述與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的 調(diào)控中心為本調(diào)控中心的所有的直接下級調(diào)控中心；當(dāng)本調(diào)控中心為處于其他調(diào)控層的調(diào) 控中心時(shí)，所述與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心包括本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心、 本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心的除本調(diào)控中心外的所有的直接下級調(diào)控中心和本調(diào)控 中心的所有的直接下級調(diào)控中心；
[0023] 4)在處于第1級調(diào)控層的調(diào)控中心，匯集其它各級各個(gè)調(diào)控中心的安全穩(wěn)定在線 評估結(jié)果，若電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心針對其直接防御的預(yù)想故障集的安全穩(wěn)定在線評估 結(jié)果都滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，則認(rèn)為電網(wǎng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)是安全穩(wěn)定的，各級各個(gè)調(diào)控 中心都不需要對其直接調(diào)控的電網(wǎng)采取預(yù)防控制措施，結(jié)束本方法，否則，進(jìn)入步驟5);
[0024]5)在電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心，分別進(jìn)行以下處理：
[0025] 首先，匯集與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心直接調(diào)控的在線預(yù)防控制候選措施 集；
[0026] 然后，將本調(diào)控中心的Mq_以及與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心直接調(diào)控的在 線預(yù)防控制候選措施集的并集，作為用于本調(diào)控中心計(jì)算針對Fq的電網(wǎng)安全穩(wěn)定在線預(yù) 防控制優(yōu)化措施的候選措施集M'
[0027] 最后，基于本調(diào)控中心最新的安全穩(wěn)定在線評估結(jié)果，計(jì)算出本調(diào)控中心的M'q 中各個(gè)預(yù)防控制候選措施在S'q下針對Fq的電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的控制性能指標(biāo)；
[0028] 待所有調(diào)控中心完成上述處理后，進(jìn)入步驟6);
[0029] 預(yù)防控制候選措施的控制性能指標(biāo)是指該預(yù)防控制候選措施實(shí)施后電網(wǎng)安全穩(wěn) 定裕度的增加量與該預(yù)防控制候選措施的控制代價(jià)的比值；
[0030] 6)在電網(wǎng)的各級各個(gè)調(diào)控中心，分別進(jìn)行以下處理：
[0031] 首先，匯集與本調(diào)控中心緊密相關(guān)的調(diào)控中心的安全穩(wěn)定在線預(yù)防控制優(yōu)化措施 計(jì)算的候選措施集中各候選措施的控制性能指標(biāo)；
[0032] 然后，當(dāng)本調(diào)控中心為處于第1級調(diào)控層的調(diào)控中心時(shí)，通過公式（1)計(jì)算本調(diào) 控中心的Mq_中各個(gè)預(yù)防控制候選措施在多級調(diào)度協(xié)同防御電網(wǎng)安全穩(wěn)定性時(shí)的控制性能 綜合指標(biāo)；當(dāng)本調(diào)控中心為處于其他調(diào)控層的調(diào)控中心時(shí)，通過公式（2)計(jì)算本調(diào)控中心 的中各個(gè)預(yù)防控制候選措施在多級調(diào)度協(xié)同防御電網(wǎng)安全穩(wěn)定性時(shí)的控制性能綜合指 標(biāo)；
[0035] 式中，Kq_為Mq中預(yù)防控制候選措施的總數(shù)，PIk為Mq中第k個(gè)預(yù)防控制候選 措施用于針對Fq的電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的控制性能指標(biāo)，Uq為本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中 心在其所處的調(diào)控層中的各調(diào)控中心中的排序號，P7/-l.?,v.k為中第k個(gè)預(yù)防控制候選 措施用于針對本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心的直接防御的預(yù)想故障集的電網(wǎng)安全穩(wěn)定 性的控制性能指標(biāo)，Dq為本調(diào)控中心的直接下級調(diào)控中心的總數(shù)，di. |i為本調(diào)控中心的第 1個(gè)直接下級調(diào)控中心在其所處的調(diào)控層中的各調(diào)控中心中的排序號，為吣.j 中第k個(gè)預(yù)防控制候選措施用于針對本調(diào)控中心的第1個(gè)直接下級調(diào)控中心的直接防御的 預(yù)想故障集的電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的控制性能指標(biāo)，Nq為本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心的 直接下級調(diào)控中心的總數(shù)，nq.i為本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心的第1個(gè)直接下級調(diào)控 中心在其所處的調(diào)控層中的各調(diào)控中心中的排序號，^為中第k個(gè)預(yù)防控制候 選措施用于針對本調(diào)控中心的直接上級調(diào)控中心的第1