一種超高壓電網(wǎng)故障穩(wěn)定控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計一種電網(wǎng)的穩(wěn)定性控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說，是一種超高壓電網(wǎng) 故障穩(wěn)定控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著互聯(lián)超高壓電網(wǎng)區(qū)域和交換容量的擴大，由互聯(lián)超高壓電網(wǎng)故障引起的特大 停電事故對社會生活的影響幾乎成為社會災(zāi)難，而保障互聯(lián)超高壓電網(wǎng)的運行安全性，避 免重大、特大停電事故的發(fā)生卻變得越來越困難。發(fā)生大面積停電往往是由多種偶然因素 所致，盡管運種故障發(fā)生的概率很低，但后果卻異常嚴(yán)重。因此，需要一種控制方式在電力 系統(tǒng)在極端嚴(yán)重和難W預(yù)料的故障時及時反應(yīng)并快速地進行故障應(yīng)對，并且不會被電網(wǎng)的 小波動頻繁觸發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種超高壓電網(wǎng)故障穩(wěn)定控制方法，所述超高 壓電網(wǎng)故障穩(wěn)定控制方法包括建立分層超高壓電網(wǎng)網(wǎng)架，最優(yōu)控制策略的選擇，W及故障 操作手段的判斷選擇。
[0004] 其中，建立分層超高壓電網(wǎng)網(wǎng)架是由于在不同運行方式和初始觸發(fā)故障條件下， 超高壓電網(wǎng)生存性所需的骨干網(wǎng)架不完全相同。從眾多骨干網(wǎng)架中抽取在各種運行方式和 初始觸發(fā)故障條件下，對超高壓電網(wǎng)生存性起到有效支撐作用的關(guān)鍵線路，對于有針對性 地實施生存性增強措施具有重要作用
[0005] 因此，為了超高壓電網(wǎng)故障時能夠及時準(zhǔn)確的定位，需要預(yù)先對超高壓電網(wǎng)進行 結(jié)構(gòu)化，主要分四個步驟。
[0006] 1)建立分層次的結(jié)構(gòu)模型：
[0007] 在深入分析實際問題的基礎(chǔ)上，將有關(guān)的各個因素按照不同屬性自上而下地分解 成若干層次，同一層的諸因素從屬于上一層的因素或?qū)ι蠈右蛩赜杏绊?，同時又支配下一 層的因素或受到下層因素的作用。最上層為目標(biāo)層，通常只有1個因素，最下層通常為方案 或?qū)ο髮?，中間可W有一個或幾個層次。
[0008] 2)構(gòu)造判斷矩陣：
[0009] 通過構(gòu)造相對重要度判斷矩陣，確定針對上一層次某因素，本層次任意2個因素 間的相對重要性。該判斷矩陣的構(gòu)造表明，發(fā)生概率較大骨干網(wǎng)架中的線路具有相對更大 的重要度。
[0010] 3)層次單排序及其一致性檢驗：
[0011] 對于每一個判斷矩陣，計算最大特征根及對應(yīng)特征向量，利用一致性指標(biāo)、隨機一 致性指標(biāo)和一致性比率做一致性檢驗。若檢驗通過，特征向量（歸一化后），即為權(quán)重向量： 若不通過，需重新構(gòu)造判斷矩陣。
[0012] 4)層次總排序及其一致性檢驗：
[0013] 確定最低層各對象相對于最高層目標(biāo)的權(quán)重向量，并做一致性檢驗，若檢驗通過， 則可按照權(quán)重向量表示的結(jié)果進行決策，否則需要重新考慮模型或重新構(gòu)造判斷矩陣。
[0014] 在獲得了完整的超高壓電網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)概況后，由故障診斷、辨識部分得到的信息 可知當(dāng)前系統(tǒng)的超高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行情況，如系統(tǒng)正常運行還是發(fā)生了故障W及故障的 地點、范圍和嚴(yán)重程度等情況。僅有運些信息作為緊急控制的決策還遠遠不夠，還要根據(jù)從 SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)中得來的大量測量信息，如有功功率P，有功功率的變化量 AP，轉(zhuǎn)差5,轉(zhuǎn)差的變化量A 5,電流I及電流的變化量Al,無功功率Q和電壓U及電壓 的變化量A U等等。
[0015] 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制按目標(biāo)可分為兩類：一類是防止穩(wěn)定破壞的穩(wěn)定性控制：另 一類是防止系統(tǒng)參數(shù)嚴(yán)重偏離允許值的校正性控制。后者包括限制頻率異常、電壓異常、過 負荷和制止失步運行等，每一項控制目標(biāo)都對應(yīng)好幾種控制手段，運也就是說可W采取不 同的控制手段來達到相同的控制目標(biāo)，所W對控制手段而言存在最優(yōu)的選擇。
[0016] 控制策略的優(yōu)選問題是一個非常重要的問題，運一部分優(yōu)化的好壞直接影響到后 面執(zhí)行部分的效果。它不僅要考慮到區(qū)域間的相互協(xié)調(diào)作用，還要考慮到控制執(zhí)行的程度、 幾種控制措施之間的協(xié)調(diào)控制等。
[0017] 電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制最優(yōu)策略優(yōu)選的模型要考慮到最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)的確定（包括安 全穩(wěn)定評價和代價函數(shù)）及約束條件的確定（包括穩(wěn)定裕度、控制措施的負效應(yīng)約束等）。
[0018] 控制策略優(yōu)選的目標(biāo)函數(shù)和相應(yīng)的約束條件為：
[0021] Uij^ k ij (i = 1. . . m, j = 1. . . n (i))
[0022] F(U) > e
[0023] g 狂，U)=0
[0024] h 狂，U)《0 W巧]其中
[0026] J :操作費用最小目標(biāo)函數(shù)：
[0027] Cu:采取第i種控制措施的j控制點所需要的單位操作費用
[00測 Ui,采取第i種控制措施j控制點的控制量；
[0029] m :可采取的控制措施數(shù)目；
[0030] n(i):第i種控制措施的控制點數(shù)目；
[0031] 馬:第i種控制措施的控制總量；
[0032] ki,:采取第i種控制措施的j控制點的最大控制量；
[0033] X :系統(tǒng)的狀態(tài)變量；
[0034] U :系統(tǒng)的控制變量；
[0035] F扣）：對應(yīng)各種控制量的穩(wěn)定裕度函數(shù)
[0036] e :為一給定小正數(shù)；
[0037] g狂，U):潮流平衡方程： 陽03引 h化U):函數(shù)型不等式約束；
[0039] 在故障發(fā)生后，依據(jù)檢測到的工況和故障形態(tài)，或系統(tǒng)出現(xiàn)的各種不安全的動態(tài) 行為，通過系統(tǒng)中的計算機、通訊及穩(wěn)控裝置自動投入預(yù)先選定好的最優(yōu)控制策略。對于此 類控制而言，故障后的控制時間彌足珍貴，控制時機越早，控制效果越好，加之系統(tǒng)在故障 發(fā)生后的失穩(wěn)過程非常短暫，可能短至200ms，所W運一類控制措施的執(zhí)行不再受調(diào)度員的 直接干預(yù)，完全依賴各種穩(wěn)控設(shè)備自動執(zhí)行，為自動控制，主要的自動控制措施有切機、切 負荷、解列、快關(guān)、電阻制動等。
[0040] 切機是由于資源分布的不均衡，電源中屯、往往遠離負荷中屯、，運就需要遠距離傳 輸電能。如果運行中出現(xiàn)了直流閉鎖或重要聯(lián)絡(luò)線故障，就可能導(dǎo)致線路過載、暫態(tài)穩(wěn)定破 壞等問題，切機是解決上述問題的一種常用措施。在系統(tǒng)解列或丟失大量負荷的情況下，往 往會因為功率過剩而導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏高，運時需要切除一部分發(fā)電功率來抑制頻率上升。 此外，在系統(tǒng)頻率低于特定值時，也需要將部分機組切除，W保護機組安全和對廠用電等重 要負荷的連續(xù)供電。
[0041] 通過檢測故障形態(tài)，或判斷某些狀態(tài)量，比如重要傳輸線=相永久短路、支路潮 流、發(fā)電機轉(zhuǎn)速等，W就地或遠方遙控的方式切除某些機組W防止穩(wěn)定破壞、消除異步運行 方式、限制頻率升高及設(shè)備過載。切機使機組承受了機械負荷和電氣負荷的突然變化，從而 對發(fā)電機、原動機和供能系統(tǒng)產(chǎn)生了相應(yīng)的沖擊。對于發(fā)電機而言，會產(chǎn)生W下=個問題： (1)由切機而引起的超速；（2)負荷快速變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力；（3)連續(xù)擾動造成的高位軸轉(zhuǎn) 矩。
[0042] 切負荷是當(dāng)超高壓電網(wǎng)中突然失去大電源后，將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率和電壓大幅下降， 嚴(yán)重情況下會使電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定。切負荷措施是維持系統(tǒng)中電源和負荷平衡的最有效的 離散控制方法之一，當(dāng)故障后系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額時，正確切除系統(tǒng)中的某些負荷可W解決 W下系統(tǒng)問題：（1)防止穩(wěn)定破壞，消除異步運行方式；(2)限制頻率和電壓降低；（3)限制 設(shè)備過載。
[0043] 解列是系統(tǒng)出現(xiàn)異步振蕩時，電流、電壓和功率將發(fā)生強烈振蕩，若未能及時抑制 運種振蕩，就有可能對各種系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生不利影響，甚至造成系統(tǒng)瓦解。解列是指在適當(dāng)?shù)?斷面和時間將