專利名稱：大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法，用于解決大 電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行中出現(xiàn)線路或變壓器等設(shè)備過載問題，屬于安全穩(wěn)定分析與 控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)主要由線路或變壓器等設(shè)備組成，當(dāng)電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，
流過這些設(shè)備的電流都小于其額定電流；但是，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)事故或異常 等現(xiàn)象時(shí)，某些設(shè)備將出現(xiàn)過載問題，即流過其中的電流遠(yuǎn)超出額定電流， 此時(shí)必須及時(shí)做出正確處理，否則將會由于發(fā)熱而損壞設(shè)備。傳統(tǒng)的方法 是通過線路繼電保護(hù)裝置動作來切除過載線路，但是從電網(wǎng)整體來說，簡 單地切除線路有可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大，主要原因是過載線路上的潮流將轉(zhuǎn)移 到其它支路上，從而有可能導(dǎo)致這些支路過載，進(jìn)而出現(xiàn)連續(xù)跳閘的重大 事故。為了避免連續(xù)跳閘的發(fā)生，可以通過安控裝置切機(jī)或切負(fù)荷來消除 過載，但是單機(jī)運(yùn)行的安控裝置只能按離線計(jì)算的定值動作，不可避免地 會發(fā)生切機(jī)量(或切負(fù)荷量)不足或過多的現(xiàn)象。
文獻(xiàn)一 《輸電斷面安全性保護(hù)及其關(guān)鍵技術(shù)研究》(中國電機(jī)工程學(xué)報(bào) 2006年11月號第26巻第21期第1頁)提出了一種輸電斷面保護(hù)來解決 傳統(tǒng)繼電保護(hù)缺乏全局觀的弊病，算法的關(guān)鍵問題在于如何快速而準(zhǔn)確地 找到與過載線路相關(guān)聯(lián)的輸電斷面。雖然文獻(xiàn)中給出了一種圖論方法用來 尋找輸電斷面，但其實(shí)用性有待實(shí)踐檢驗(yàn)。此外該文獻(xiàn)也沒有嘗試將算法 應(yīng)用于在線實(shí)時(shí)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案如下大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)
時(shí)緊急控制方法，具體步驟包括
(a) 、主機(jī)通過通訊接口從能量管理系統(tǒng)和安控裝置中讀入電網(wǎng)運(yùn)行的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中，從能量管理系統(tǒng)讀入的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及拓?fù)?結(jié)構(gòu)、狀態(tài)估計(jì)的潮流結(jié)果、系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的注入量；從安控裝置讀入的實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)包括可供選擇的解決過載問題的控制措施及實(shí)測的線路、發(fā)電機(jī) 和負(fù)荷等潮流數(shù)據(jù)；
(b) 、主機(jī)采用基于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等可選控制措施的消除線路和變壓器 過載的綜合性能指標(biāo)的算法計(jì)算出優(yōu)化的緊急控制方案；
(c)、主機(jī)通過通訊接口將控制方案下發(fā)至安控裝置，利用安控裝置的 功能來實(shí)現(xiàn)該控制方案。
其中，步驟(b)中的算法包括以下內(nèi)容
(1) 實(shí)測數(shù)據(jù)顯示線路不過載時(shí)，則無需對安控裝置進(jìn)行任何控制；而 當(dāng)安控裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)顯示設(shè)備過載時(shí)，對能量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行以安 控?cái)?shù)據(jù)為準(zhǔn)的調(diào)整；
(2) 采用優(yōu)化算法得到緊急控制措施，其中包括以下內(nèi)容 <1〉根據(jù)節(jié)點(diǎn)控制性能指標(biāo)選擇實(shí)際參與緊急控制的節(jié)點(diǎn)，方法如下
首先根據(jù)公式PIi二」='H, j = l...L (1)，計(jì)算所有可控節(jié)點(diǎn)的控
制性能指標(biāo)PIi，式(I)中，其中Sjj為節(jié)點(diǎn)i對于線路j的靈敏度；Wj -(Mj廣 為Sij的權(quán)重，H,為節(jié)點(diǎn)i的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)代價(jià)(調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)代價(jià)低的節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有
較高的控制性能指標(biāo)，所以為了滿足調(diào)節(jié)時(shí)優(yōu)先考慮發(fā)電機(jī)的原則，相對 于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有更小的H,值)，Mj=^>T, j = l,..L
j，mte
(2)，式(2)中，T為用于判斷緊急狀態(tài)的閥值，其取值范圍在0-1之間的值，Pj,rate是設(shè)備J的額定功率，Pj,n。w設(shè)備J的實(shí)際功率；
然后將所有可控節(jié)點(diǎn)其按性能指標(biāo)PIi之絕對值的大小進(jìn)行排列，按順 序選取性能指標(biāo)為正的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和效率指標(biāo)為負(fù)的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)參與緊急控 制。
<2〉通過二分法搜索緊急控制量 其步驟如下
(I) 計(jì)算<1>中所選取的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大可切除量之和，作 為最大調(diào)節(jié)量，用符號APm表示，AP,為搜索范圍的下限，其初始值為零，
AP^表示搜索范圍的上限，其初始值為APM;
(II) 檢測最大調(diào)節(jié)量APM是否能夠消除過載問題，如果不能，則失敗,
并退出；如果能，則轉(zhuǎn)至步驟(ni);
(III) 判斷不等式^,,—AP,^〈APth是否成立，A^的取值范圍為1MW 20I4W,如果成立，計(jì)算終止，輸出在AP^狀態(tài)下斷面潮流及各參與調(diào)節(jié)節(jié) 點(diǎn)的調(diào)節(jié)量；如果不成立，轉(zhuǎn)至步驟(IV);
(IV) 開始二分法搜索確定實(shí)際所需的調(diào)節(jié)量APk ，調(diào)節(jié)量
AP,AP隨，n，根據(jù)靈敏度計(jì)算調(diào)節(jié)后網(wǎng)絡(luò)中流過處于緊急狀態(tài)的設(shè)備
的潮流，檢測該調(diào)節(jié)量APk是否消除過載問題，如果消除了過載問題，將APk 的值賦給AP^，然后轉(zhuǎn)至步驟(ni),而如果沒有消除過載問題，則將APk 的值賦給AP^，然后轉(zhuǎn)至步驟(III)。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)和安 控裝置的功能，從電網(wǎng)全局出發(fā)，解決了大電網(wǎng)的設(shè)備過載問題的集中決 策和實(shí)時(shí)緊急控制方法，其對過載的判斷準(zhǔn)確、可靠，全面考慮故障原因， 而且動作迅速，不會有傳統(tǒng)的對單個(gè)節(jié)點(diǎn)動作發(fā)生連鎖故障的問題。


圖1是本發(fā)明的二分法搜索緊急控制調(diào)節(jié)量的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明 不限于所給出的例子。
大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法，具體步驟包括
(a) 、主機(jī)通過通訊接口從能量管理系統(tǒng)和安控裝置中讀入電網(wǎng)運(yùn)行的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中，從能量管理系統(tǒng)讀入的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及拓?fù)?結(jié)構(gòu)、狀態(tài)估計(jì)的潮流結(jié)果、系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的注入量；從安控裝置讀入的實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)包括可供選擇的解決過載問題的控制措施及實(shí)測的線路、發(fā)電機(jī) 和負(fù)荷等潮流數(shù)據(jù)；
(b) 、主機(jī)釆用基于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等可選控制措施的消除線路和變壓器 過載的綜合性能指標(biāo)的算法計(jì)算出優(yōu)化的緊急控制方案；
(c)、主機(jī)通過通訊接口將控制方案下發(fā)至安控裝置，利用安控裝置的 功能來實(shí)現(xiàn)該控制方案。
其中，步驟(b)中的算法包括以下內(nèi)容
(1) 實(shí)測數(shù)據(jù)顯示線路不過載時(shí)，則無需對安控裝置進(jìn)行任何控制；而 當(dāng)安控裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)顯示設(shè)備過載時(shí)，對能量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行以安 控?cái)?shù)據(jù)為準(zhǔn)的調(diào)整；
(2) 采用優(yōu)化算法得到緊急控制措施，其中包括以下內(nèi)容 <1>根據(jù)節(jié)點(diǎn)控制性能指標(biāo)選擇實(shí)際參與緊急控制的節(jié)點(diǎn)，方法如下
首先根據(jù)公式<formula>formula see original document page 7</formula>計(jì)算所有可控節(jié)點(diǎn)的控
制性能指標(biāo)PIi,式(I)中，其中&為節(jié)點(diǎn)i對于線路j的靈敏度；Wj = (M
為Sji的權(quán)重，Hi為節(jié)點(diǎn)i的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)代價(jià)，<formula>formula see original document page 7</formula> (2)，
式(2 )中，T為用于判斷緊急狀態(tài)的閥值,其取值范圍在0-1之間的值，&是設(shè)備j的額定功率，P〉^設(shè)備J的實(shí)際功率；
然后將所有可控節(jié)點(diǎn)其按性能指標(biāo)PIi之絕對值的大小進(jìn)行排列，按順 序選取性能指標(biāo)為正的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和效率指標(biāo)為負(fù)的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)參與緊急控 制。
<2>通過二分法搜索緊急控制量，其流程參見圖l，具體步驟包括 (I)計(jì)算<1>中所選取的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大可切除量之和，作
為最大調(diào)節(jié)量，用符號APm表示，AP,為搜索范圍的下限，其初始值為零，
AP^表示搜索范圍的上限，其初始值為APM;
(n)檢測最大調(diào)節(jié)量APM是否能夠消除過載問題，如果不能，則失敗， 并退出；如果能，則轉(zhuǎn)至步驟(III);
UII)判斷不等式AP,—AP^〈APth是否成立，厶4的取值范圍為1匿-20匿，如果成立，計(jì)算終止，輸出在AP^狀態(tài)下斷面潮流及各參與調(diào)節(jié)節(jié) 點(diǎn)的調(diào)節(jié)量；如果不成立，轉(zhuǎn)至步驟(IV);
(IV )開始二分法搜索確定實(shí)際所需的調(diào)節(jié)量APk ，調(diào)節(jié)量 AP「AP醒;AP國,根據(jù)靈敏度計(jì)算調(diào)節(jié)后網(wǎng)絡(luò)中流過處于緊急狀態(tài)的設(shè)備
的潮流(參見《高等電力網(wǎng)絡(luò)分析》清華大學(xué)出版社1996 )),檢測該調(diào)節(jié) 量APk是否消除過載問題，如果消除了過載問題，將APk的值賦給AP^，然 后轉(zhuǎn)至步驟UII),而如果沒有消除過載問題，則將APk的值賦給AP^，然
后轉(zhuǎn)至步驟(ni)。
需要特別注意的是，因?yàn)榍袡C(jī)和切負(fù)荷都對應(yīng)于離散量，所以雖然在 搜索中將它們做為連續(xù)量處理，但是在搜索結(jié)束后應(yīng)將結(jié)果歸整，即將排 在最后一位的發(fā)電機(jī)(或負(fù)荷)全部切除。
<3>釆用牛頓法對調(diào)節(jié)后的潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行校核在二分法搜索過程中釆用靈敏度計(jì)算來判斷是否存在過載問題，算法 具有計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)；但是，缺點(diǎn)是AP^并不能夠保證完全消除過載， 所以在二分法搜索結(jié)束后，需要釆用牛頓法(參見《高等電力網(wǎng)絡(luò)分析》 清華大學(xué)出版社1996 )對AP^狀態(tài)下的潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，檢查所有監(jiān)視 設(shè)備是否存在過載問題。如果沒有過載問題，則成功退出；否則，將在新 的潮流數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重復(fù)前面的計(jì)算直至完全消除過載或者達(dá)到預(yù)設(shè)的最 大循環(huán)次數(shù)(建議取3-5次)為止。而后一種情況表示計(jì)算失敗，即在可 選的控制措施內(nèi)無法消除過載，此時(shí)應(yīng)報(bào)警并提示用戶增加控制措施。 本發(fā)明已經(jīng)被成功地實(shí)施到江蘇省調(diào)在線系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法，具體步驟包括(a)、主機(jī)通過通訊接口從能量管理系統(tǒng)和安控裝置中讀入電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中，從能量管理系統(tǒng)讀入的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、狀態(tài)估計(jì)的潮流結(jié)果、系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的注入量；從安控裝置讀入的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括可供選擇的解決過載問題的控制措施及實(shí)測的線路、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等潮流數(shù)據(jù)；(b)、主機(jī)采用基于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等可選控制措施的消除線路和變壓器過載的綜合性能指標(biāo)的算法計(jì)算出優(yōu)化的緊急控制方案；(c)、主機(jī)通過通訊接口將控制方案下發(fā)至安控裝置，利用安控裝置的功能來實(shí)現(xiàn)該控制方案。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法，其特 征是步驟(b)中的算法包括以下內(nèi)容(1) 實(shí)測數(shù)據(jù)顯示線路不過載時(shí)，則無需對安控裝置進(jìn)行任何控制；而 當(dāng)安控裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)顯示設(shè)備過載時(shí)，對能量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行以安 控?cái)?shù)據(jù)為準(zhǔn)的調(diào)整；(2) 采用優(yōu)化算法得到緊急控制措施，其中包括以下內(nèi)容 <1>根據(jù)節(jié)點(diǎn)控制性能指標(biāo)選擇實(shí)際參與緊急控制的節(jié)點(diǎn)，方法如下Z， A首先根據(jù)公式<formula>formula see original document page 2</formula> (1),計(jì)算所有可控節(jié)點(diǎn)的控 制性能指標(biāo)PIi ，式(I沖，其中Sjj為節(jié)點(diǎn)i對于線路j的靈敏度；W」=(Mj廣 為Sij的權(quán)重，H,為節(jié)點(diǎn)i的調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)代價(jià)，<formula>formula see original document page 2</formula> (2),式(2 )中，T為用于判斷緊急狀態(tài)的閥值，其取值范圍在0 -1之間的值，Pj ， rate是設(shè)備j的額定功率，Pi。^設(shè)備j的實(shí)際功率；然后將所有可控節(jié)點(diǎn)其按性能指標(biāo)PIj之絕對值的大小進(jìn)行排列，按順 序選取性能指標(biāo)為正的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和效率指標(biāo)為負(fù)的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)參與緊急控 制。<2>通過二分法搜索緊急控制量 其步驟如下(I) 計(jì)算<1>中所選取的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的最大可切除量之和，作 為最大調(diào)節(jié)量，用符號APm表示，AP,皿為搜索范圍的下限，其初始值為零， AP,表示搜索范圍的上限，其初始值為APM;(II) 檢測最大調(diào)節(jié)量APM是否能夠消除過載問題，如果不能，則失敗，并退出；如果能，則轉(zhuǎn)至步驟(ni);UlI)判斷不等式AP隨-AP誦〈APth是否成立，AP出的取值范圍為1酵~ 20匿，如果成立，計(jì)算終止，輸出在AP,狀態(tài)下斷面潮流及各參與調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的調(diào)節(jié)量；如果不成立，轉(zhuǎn)至步驟(iv);(iv )開始二分法搜索確定實(shí)際所需的調(diào)節(jié)量APk ,調(diào)節(jié)量△pAP,+AP咖,根據(jù)靈敏度計(jì)算調(diào)節(jié)后網(wǎng)絡(luò)中流過處于緊急狀態(tài)的設(shè)備 2的潮流，檢測該調(diào)節(jié)量APk是否消除過載問題，如果消除了過載問題，將APk 的值賦給AP^，然后轉(zhuǎn)至步驟(ni)，而如果沒有消除過載問題，則將APk的值賦給AP^，然后轉(zhuǎn)至步驟(in)。
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法，其特 征是通過二分法搜索緊急控制量后，釆用牛頓法對調(diào)節(jié)后的潮流數(shù)據(jù)進(jìn) 行校核，檢查所有監(jiān)視設(shè)備是否存在過載問題，如果沒有過載問題，則成功退出；否則，將在新的潮流數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重復(fù)前面的計(jì)算直至完全消除 過載，如果循環(huán)3-5次后依然沒有完全消除過載，則失敗，報(bào)警并提示用 戶增加控制措施。
全文摘要
大電網(wǎng)過載集中決策實(shí)時(shí)緊急控制方法，具體步驟包括主機(jī)通過通訊接口從能量管理系統(tǒng)和安控裝置中讀入電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；主機(jī)采用基于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等可選控制措施的消除線路和變壓器過載的綜合性能指標(biāo)的算法計(jì)算出優(yōu)化的緊急控制方案；主機(jī)通過通訊接口將控制方案下發(fā)至安控裝置，利用安控裝置的功能來實(shí)現(xiàn)該控制方案。本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)和安控裝置的功能，從電網(wǎng)全局出發(fā)，解決了大電網(wǎng)的設(shè)備過載問題的集中決策和實(shí)時(shí)緊急控制方法，其對過載的判斷準(zhǔn)確、可靠，全面考慮故障原因，而且動作迅速，不會有傳統(tǒng)的對單個(gè)節(jié)點(diǎn)動作發(fā)生連鎖故障的問題。
文檔編號G05B15/02GK101299537SQ20071013509
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者劉華偉, 孟昭軍, 寰 朱, 李海峰, 楊衛(wèi)東, 偉 胡, 鮑顏紅 申請人:江蘇省電力公司;國網(wǎng)南京自動化研究院