專利名稱：小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說(shuō)本發(fā)明涉及一種計(jì)算提高小
干擾穩(wěn)定性的機(jī)組出力調(diào)整措施的方法。
背景技術(shù)：
能源資源和電力需求的地理分布日益不均衡，使得遠(yuǎn)距離大容量輸送電力的需求 日益增加。在過(guò)去幾年里，我國(guó)電力系統(tǒng)經(jīng)歷了大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的飛速發(fā)展。當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)一 定時(shí)，傳輸?shù)墓β试酱?，電網(wǎng)就越容易出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象。雖然電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)可以 增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼、抑制電網(wǎng)低頻振蕩，但當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生較大變化或者出現(xiàn)較大故 障時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)可能超出PSS的設(shè)計(jì)范圍，仍有可能發(fā)生低頻振蕩。對(duì)于發(fā)電機(jī)機(jī)群之 間的區(qū)域振蕩模式，采取緊急調(diào)整關(guān)鍵發(fā)電機(jī)出力的措施，對(duì)提高小干擾穩(wěn)定性效果明顯。 因此，針對(duì)當(dāng)前運(yùn)行方式在線計(jì)算提高小干擾穩(wěn)定性的機(jī)組出力調(diào)整措施，為調(diào)度人員提 供輔助決策，對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)電力系統(tǒng)確定的運(yùn)行方式中存在的弱阻尼模式，計(jì)算提高 各弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施。 本發(fā)明在確定機(jī)組的控制性能時(shí)同時(shí)考慮弱阻尼模式和接近阻尼安全門(mén)檻值的 模式，并且選取各弱阻尼模式中參與因子較大的機(jī)組參與出力調(diào)整，根據(jù)單個(gè)模式中的機(jī) 組模態(tài)信息將參與出力調(diào)整的機(jī)組分為兩群，采用功率攝動(dòng)法確定兩群機(jī)組的出力調(diào)整方 向，結(jié)合機(jī)組在不同模式中的參與因子和出力調(diào)整方向確定協(xié)調(diào)控制時(shí)的出力調(diào)整方向， 采用靈敏度法計(jì)算提高單個(gè)模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施，采用給定范圍的特征值計(jì)算對(duì) 合并后的控制措施進(jìn)行校核，確定控制措施的有效性，給出協(xié)調(diào)控制多個(gè)弱阻尼模式的機(jī) 組出力調(diào)整措施。 具體地說(shuō)，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟 1)為避免提高弱阻尼模式阻尼的控制措施惡化接近阻尼安全門(mén)檻值o saft th_的
模式的阻尼，設(shè)置一大于Osaft—t^的阻尼門(mén)檻值Oth^，篩選出阻尼小于Oth^的模式。 2)根據(jù)參與因子門(mén)檻值Pth^，選取參與因子大于Pth^的機(jī)組參與控制；以模態(tài) 向量Ui中幅值最大的元素作為參考，計(jì)算各機(jī)組對(duì)應(yīng)的模態(tài)相角argUji ;設(shè)置角度門(mén)檻值 a thres，argUji的絕對(duì)值在
范圍的機(jī)組為A群。3)給定功率攝動(dòng)量-P^tep，其中Pe,step > O，將-Pe,step平均分?jǐn)偟絊群機(jī)組，按參
與因子由小到大的順序在A群中尋找出力可增加的機(jī)組平衡出力，計(jì)算攝動(dòng)后的模式阻尼 o"采用同樣的方法計(jì)算A群機(jī)組功率攝動(dòng)后的模式阻尼c^;根據(jù)攝動(dòng)前后的模式阻尼
o。、 05和。A確定兩群機(jī)組的出力調(diào)整方向。
4)計(jì)算機(jī)組的協(xié)調(diào)控制性能指標(biāo)P, = L(一1)。 & ，其中M為阻尼小于o thres的模
產(chǎn)i
式個(gè)數(shù)，Kj表示機(jī)組i在模式j(luò)中的出力調(diào)整方向，增出力時(shí)Kj = O，減出力時(shí)Kj = 1， Pij 為機(jī)組i在模式j(luò)中參與因子，根據(jù)Pi的符號(hào)確定協(xié)調(diào)控制時(shí)機(jī)組的出力調(diào)整方向，符號(hào)為 正表示增出力，符號(hào)為負(fù)表示減出力，設(shè)置另一參與因子門(mén)檻值Pth s—皿。n，其中Pthres—m。。n > Pth^，若Pi為0或在某一模式中機(jī)組出力調(diào)整方向與協(xié)調(diào)控制調(diào)整方向相反且參與因子大 于Ptos—m。。n，則認(rèn)為該機(jī)組不可控。 5)阻尼o j小于o saft ttos的模式為弱阻尼模式，采用靈敏度法分別計(jì)算提高單 個(gè)弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施，各機(jī)組的出力調(diào)整方向?yàn)閰f(xié)調(diào)控制時(shí)出力調(diào)整方 向，步驟如下 步驟l將機(jī)組出力調(diào)整量A^設(shè)為Pw^，將當(dāng)前的模式阻尼01設(shè)為初始的模式 阻尼o 。，根據(jù)參與因子Pi和控制代價(jià)Ci計(jì)算機(jī)組i出力調(diào)整的性價(jià)比CPi = Pi/Ci，按照機(jī) 組性價(jià)比由大到小選取機(jī)組參與控制； 步驟2分別將APe分配到增減出力的機(jī)群中，如果沒(méi)有可調(diào)出力機(jī)組則輸出已有 的機(jī)組出力調(diào)整措施并結(jié)束計(jì)算； 步驟3采用給定點(diǎn)的特征值計(jì)算確定機(jī)組出力調(diào)整后的模式阻尼02，如 果02> th^-;，其中《為計(jì)算精度，則轉(zhuǎn)向步驟4，否則計(jì)算靈敏度系數(shù)S =
(0 2-o》/APe，確定下一輪計(jì)算的機(jī)組出力調(diào)整量APe= (。safe—麵s-?！?S，將當(dāng)前的模 式阻尼o i更新為o 2，執(zhí)行步驟2 ; 步驟4采用二分法確定與o saft thres對(duì)應(yīng)的機(jī)組出力調(diào)整措施。
6)合并各模式的機(jī)組出力調(diào)整措施，如果機(jī)組i參與多個(gè)模式的控制，則合并控 制措施時(shí)機(jī)組i的出力調(diào)整量為其中絕對(duì)值最大值，統(tǒng)計(jì)合并模式后控制措施中機(jī)組的增 出力總和及減出力總和；如果增出力總和及減出力總和無(wú)法平衡，則由各模式當(dāng)中參與因 子均小于Pttos的機(jī)組來(lái)平衡該差值。 7)采用給定范圍的特征值計(jì)算對(duì)合并后的控制措施進(jìn)行校核，如果單個(gè)模式得到 控制而合并后該模式未得到控制或者控制后出現(xiàn)新的弱阻尼模式，則返回步驟1 ;否則，輸 出多模式協(xié)調(diào)控制措施及控制前后模式信息。 本發(fā)明采用的進(jìn)一步方案可以是采用如下的特征值匹配方法來(lái)確定控制后的模 式阻尼設(shè)定頻率偏差門(mén)檻值fthres，待匹配模式的頻率為f。，根據(jù)模式的頻率fi從小干擾穩(wěn) 定性分析結(jié)果中篩選出|f「f。l 〈ftk的模式集；待匹配模式的模態(tài)向量中幅值最大的元 素對(duì)應(yīng)的機(jī)組為G^，將模式集中模式i的參考機(jī)選為G^，重新計(jì)算模態(tài)向量各元素的相 角；根據(jù)模態(tài)相角將模式i中參與因子大于Pth^的機(jī)組分成兩群；確定篩選出的模式集中 與待匹配模式的分群情況相同的模式，即控制后模式，其阻尼即為控制后的模式阻尼。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明根據(jù)電力系統(tǒng)確定的運(yùn)行方式，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在 小干擾穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)，進(jìn)行提高弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施計(jì)算。根據(jù)模態(tài)信息 將機(jī)組分為兩群并通過(guò)功率攝動(dòng)確定兩群機(jī)組的出力調(diào)整方向，采用參與因子作為機(jī)組的 控制性能指標(biāo)，可以避免求取模式阻尼對(duì)各機(jī)組出力的靈敏度。協(xié)調(diào)控制多個(gè)弱阻尼模式 可以避免提高一個(gè)模式阻尼的控制措施惡化另一模式的阻尼，從整體上提高系統(tǒng)的小干擾 穩(wěn)定性。計(jì)算單個(gè)模式的控制措施后再進(jìn)行合并的策略可以在搜索控制措施的迭代的過(guò)程中使用給定點(diǎn)的特征值計(jì)算，其計(jì)算速度優(yōu)于給定范圍的特征值計(jì)算。在搜索單個(gè)模式的 控制措施時(shí)按照機(jī)組性能代價(jià)比由大到小的順序，可以給出控制代價(jià)相對(duì)較小的機(jī)組出力 調(diào)整措施。小干擾穩(wěn)定輔助決策提供的機(jī)組出力調(diào)整措施，作為提高小干擾穩(wěn)定性的有效 手段，對(duì)保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
圖1為本發(fā)明方法的流程圖， 圖2為計(jì)算提高單個(gè)模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖l，對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖1中步驟1描述的是為避免提高弱阻尼模式阻尼的控制措施惡化接近阻尼安全 門(mén)檻值Os^，^的模式的阻尼，設(shè)置一大于Os^tk的阻尼門(mén)檻值Oth^，篩選出阻尼小 于Oth^的模式。 圖1中步驟2描述的是根據(jù)參與因子門(mén)檻值Pth^，選取參與因子大于Ptk的機(jī)組 參與控制；以模態(tài)向量Ui中幅值最大的元素作為參考，計(jì)算各機(jī)組對(duì)應(yīng)的模態(tài)相角argUji ; 設(shè)置角度門(mén)檻值a ttoes， argUji的絕對(duì)值在
范圍內(nèi)的機(jī)組為A群。 圖1中步驟3描述的是給定功率攝動(dòng)量-Pw，其中Pe,step > O，將_Pe,step平均分 攤到S群機(jī)組，按參與因子由小到大的順序在A群中尋找出力可增加的機(jī)組平衡出力，計(jì)算 攝動(dòng)后的模式阻尼o"采用同樣的方法計(jì)算A群機(jī)組功率攝動(dòng)后的模式阻尼c^;根據(jù)攝 動(dòng)前后的模式阻尼o 。、 o s和o A確定兩群機(jī)組的出力調(diào)整方向。 圖1中步驟4描述的是計(jì)算機(jī)組的協(xié)調(diào)控制性能指標(biāo)P, 1)"°^ ，其中M為阻
乂=1
尼小于o th s的模式個(gè)數(shù)，&表示機(jī)組i在模式j(luò)中的出力調(diào)整方向，增出力時(shí)Kj = O，減 出力時(shí)Kj = 1， Pij為機(jī)組i在模式j(luò)中參與因子，根據(jù)Pi的符號(hào)確定協(xié)調(diào)控制時(shí)機(jī)組的出 力調(diào)整方向，符號(hào)為正表示增出力，符號(hào)為負(fù)表示減出力，設(shè)置另一參與因子門(mén)檻值Pth^— m。。n，其中Pth s—m。。n > Pthres，若Pi為0或在某一模式中機(jī)組出力調(diào)整方向與協(xié)調(diào)控制調(diào)整方 向相反且參與因子大于Pthres—m。。n，則認(rèn)為該機(jī)組不可控。。 圖1中步驟5描述的是采用靈敏度法分別計(jì)算提高單個(gè)弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出 力調(diào)整措施，各機(jī)組的出力調(diào)整方向與協(xié)調(diào)控制時(shí)出力調(diào)整方向一致。 圖1中步驟6合并各模式的機(jī)組出力調(diào)整措施，統(tǒng)計(jì)合并模式后控制措施中機(jī)組 的增出力總和及減出力總和；如果增出力總和及減出力總和無(wú)法平衡，則由各模式當(dāng)中參 與因子均小于Pttos的機(jī)組來(lái)平衡該差值。 圖1中步驟7采用給定范圍的特征值計(jì)算對(duì)合并后的控制措施進(jìn)行校核，如果單
個(gè)模式得到控制而合并后該模式未得到控制或者控制后出現(xiàn)新的弱阻尼模式，則返回步驟
1 ;否則，輸出多模式協(xié)調(diào)控制措施及控制前后模式信息。 附圖2為計(jì)算提高單個(gè)模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施的流程圖。 圖2中步驟1描述的是將機(jī)組出力調(diào)整量APe設(shè)為P^^，將當(dāng)前的模式阻尼o工
6設(shè)為初始的模式阻尼0。，根據(jù)參與因子Pi和控制代價(jià)Ci計(jì)算機(jī)組i出力調(diào)整的性價(jià)比CPi
=Pi/Ci，按照機(jī)組性價(jià)比由大到小選取機(jī)組參與控制； 圖2中步驟2描述的是分別將分配到增減出力的機(jī)群中，如果沒(méi)有可調(diào)出力 機(jī)組則輸出已有的機(jī)組出力調(diào)整措施并結(jié)束計(jì)算； 圖2中步驟3描述的是采用給定點(diǎn)的特征值計(jì)算確定機(jī)組出力調(diào)整后的模式阻尼 02，如果o2> osaft—thred，其中《為計(jì)算精度，則轉(zhuǎn)向步驟4，否則計(jì)算靈敏度系數(shù)S二 (0 2-o》/APe，確定下一輪計(jì)算的機(jī)組出力調(diào)整量APe= (。safe—麵s-?！?S，將當(dāng)前的模 式阻尼o i更新為o 2，執(zhí)行步驟2 ; 圖2中步驟4描述的是采用二分法確定與o saft thres對(duì)應(yīng)的機(jī)組出力調(diào)整措施。
權(quán)利要求
小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法，其特征在于包括下列步驟1)為避免提高弱阻尼模式阻尼的控制措施惡化接近阻尼安全門(mén)檻值σsafe_thres的模式的阻尼，設(shè)置一大于σsafe_thres的阻尼門(mén)檻值σthres，篩選出阻尼小于σthres的模式；2)根據(jù)參與因子門(mén)檻值pthres，選取參與因子大于pthres的機(jī)組參與控制，根據(jù)模態(tài)分布將參與控制的機(jī)組分為相對(duì)振蕩的兩群，S群和A群；3)采用功率攝動(dòng)法確定各模式中兩群機(jī)組的出力調(diào)整方向；4)計(jì)算機(jī)組的協(xié)調(diào)控制性能指標(biāo) <mrow><msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>M</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow> <msub><mi>K</mi><mi>j</mi> </msub></msup><msub> <mi>p</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>其中M為阻尼小于σthres的模式個(gè)數(shù)，Kj表示機(jī)組i在模式j(luò)中的出力調(diào)整方向，增出力時(shí)Kj＝0，減出力時(shí)Kj＝1，pij為機(jī)組i在模式j(luò)中參與因子，根據(jù)pi的符號(hào)確定協(xié)調(diào)控制時(shí)機(jī)組的出力調(diào)整方向，符號(hào)為正表示增出力，符號(hào)為負(fù)表示減出力，設(shè)置另一參與因子門(mén)檻值pthres_uncon，其中pthres_uncon＞pthres，若pi為0或在某一模式中機(jī)組出力調(diào)整方向與協(xié)調(diào)控制調(diào)整方向相反且參與因子大于pthres_uncon，則認(rèn)為該機(jī)組不可控；5)阻尼σj小于σsafe_thres的模式為弱阻尼模式，采用靈敏度法分別計(jì)算提高單個(gè)弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施，各機(jī)組的出力調(diào)整方向?yàn)閰f(xié)調(diào)控制時(shí)出力調(diào)整方向；6)合并各模式的機(jī)組出力調(diào)整措施，如果機(jī)組i參與多個(gè)模式的控制，則合并控制措施時(shí)機(jī)組i的出力調(diào)整量為其中絕對(duì)值最大值，統(tǒng)計(jì)合并后控制措施中機(jī)組的增出力總和及減出力總和；如果增出力總和及減出力總和無(wú)法平衡，則由各模式當(dāng)中參與因子均小于pthres的機(jī)組來(lái)平衡該差值；7)采用給定范圍的特征值計(jì)算對(duì)合并后的控制措施進(jìn)行校核，如果單個(gè)模式得到控制而合并后該模式未得到控制或者控制后出現(xiàn)新的弱阻尼模式，則返回步驟1；否則，輸出多模式協(xié)調(diào)控制措施及控制前后模式信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟2)中機(jī)組的分群方法如下以模態(tài)向量Ui中幅值最大的元素作為參考，計(jì)算各機(jī)組對(duì)應(yīng)的模態(tài)相角arg Uji ;設(shè)置角度門(mén)檻值a tos，arg Uji的絕對(duì)值在
范圍內(nèi)的機(jī)組為A群。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟3)中單個(gè)模式中兩群機(jī)組出力調(diào)整方向的確定方法如下給定功率攝動(dòng)量-Pe,^p，其中Pe,step >0，將-P^^p平均分?jǐn)偟絊群機(jī)組，按參與因子由小到大的順序在A群中尋找出力可增加的機(jī)組平衡出力，計(jì)算攝動(dòng)后的模式阻尼os ;采用同樣的方法計(jì)算A群機(jī)組功率攝動(dòng)后的模式阻尼o A ;根據(jù)攝動(dòng)前后的模式阻尼o 。、 o s和o A確定兩群機(jī)組的出力調(diào)整方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟5)中采用靈敏度法計(jì)算提高單個(gè)弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施的步驟如下1) 將機(jī)組出力調(diào)整量A^設(shè)為Pw^，將當(dāng)前的模式阻尼o J殳為初始的模式阻尼o 。，根據(jù)參與因子Pi和控制代價(jià)Ci計(jì)算機(jī)組i出力調(diào)整的性價(jià)比CPi = Pi/Ci，按照機(jī)組性價(jià)比由大到小選取機(jī)組參與控制；2) 分別將A^分配到增減出力的機(jī)群中，如果沒(méi)有可調(diào)出力機(jī)組則輸出已有的機(jī)組出力調(diào)整措施并結(jié)束計(jì)算；3) 采用給定點(diǎn)的特征值計(jì)算確定機(jī)組出力調(diào)整后的模式阻尼02，如果o2> osaftth^-;，其中《為計(jì)算精度，則轉(zhuǎn)向步驟4，否則計(jì)算靈敏度系數(shù)S二 (02-0l)/APeJ;|定下一輪計(jì)算的機(jī)組出力調(diào)整量APe= (c^^th^-o》/S，將當(dāng)前的模式阻尼01更新為02，執(zhí)行步驟2 ;4)采用二分法確定與osaft—th^對(duì)應(yīng)的機(jī)組出力調(diào)整措施。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法，其特征在于，采用如下的特征值匹配方法來(lái)確定控制后的模式阻尼設(shè)定頻率偏差門(mén)檻值fth^，待匹配模式的頻率為f。，根據(jù)模式的頻率fi從小干擾穩(wěn)定性分析結(jié)果中篩選出|fi-f。l 〈fth^的模式集；待匹配模式的模態(tài)向量中幅值最大的元素對(duì)應(yīng)的機(jī)組為Gref，將模式集中模式i的參考機(jī)選為G^，重新計(jì)算模態(tài)向量各元素的相角；根據(jù)模態(tài)相角將模式i中參與因子大于Pth^的機(jī)組分成兩群；確定篩選出的模式集中與待匹配模式的分群情況相同的模式，即控制后模式，其阻尼即為控制后的模式阻尼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了小干擾穩(wěn)定輔助決策計(jì)算方法，適用于確定的運(yùn)行方式下提高多個(gè)弱阻尼模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施計(jì)算，在確定機(jī)組的協(xié)調(diào)控制性能時(shí)同時(shí)考慮弱阻尼模式和接近阻尼安全門(mén)檻值的模式，并且選取各弱阻尼模式中參與因子較大的機(jī)組參與出力調(diào)整，根據(jù)單個(gè)模式中的機(jī)組模態(tài)信息將參與出力調(diào)整的機(jī)組分為兩群，采用功率攝動(dòng)法確定兩群機(jī)組的出力調(diào)整方向，結(jié)合機(jī)組在不同模式中的參與因子和出力調(diào)整方向確定協(xié)調(diào)控制時(shí)的出力調(diào)整方向，采用靈敏度法計(jì)算提高單個(gè)模式阻尼的機(jī)組出力調(diào)整措施，采用給定范圍的特征值計(jì)算對(duì)合并后的控制措施進(jìn)行校核，確定控制措施的有效性，給出協(xié)調(diào)控制多個(gè)弱阻尼模式的機(jī)組出力調(diào)整措施。
文檔編號(hào)H02J3/46GK101789607SQ20101012559
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者徐偉, 徐泰山, 方勇杰, 楊衛(wèi)東, 薛禹勝, 鄭偉, 鮑顏紅 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院;南京南瑞集團(tuán)公司