[发明专利]一种考虑暂态安全约束的最优潮流实现方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统安全经济运行领域，根据EEAC揭示的暂态稳定机理将暂态安全稳定约束加入到传统最优潮流中，使系统的经济性和暂态安全性能纳入到同一框架分析，实现考虑暂态安全约束最优潮流计算，为电力系统安全经济运行提供决策支持。

背景技术

研究与实现统筹大电网安全及经济运行的智能调度控制，是当前和未来较长时期内中国电网建设发展的重大需求。国际上尚未出现能满足我国需求的成熟的技术支持系统。因此，必须立足于自主研发，深入研究满足电网安全约束下的经济运行技术，从而实现大电网的安全运行和可再生能源的高效利用，实现节能减排，构建稳定、经济、清洁、安全的现代能源供应体系，保障资源节约型、环境友好型和谐社会的建设。

作为解决该问题的强大工具，最优潮流(OPF-optimal power flow)得到了广泛的应用和研究。考虑暂态安全稳定约束条件的最优潮流(OTS-OPF withtransient stability constraints)将系统的运行经济性以及动态安全性纳入到统一框架中分析，克服了传统的最优潮流不能考虑暂态安全稳定性约束的缺陷，成为支撑大规模电力系统安全经济运行的核心技术。

OTS实际上是一种包含微分代数方程的函数空间中的非线性优化问题，其求解难点在于如何处理暂态安全稳定约束。目前的主要方法包括微分方程差分法和基于能量函数的方法，前者必然导致约束规模的维数灾问题，不能满足实际系统需求；后者不是严格的暂态安全稳定量化分析方法，不具有对实际系统的普遍适应性。由于这些算法均引入了光滑性假设，无法适应暂态稳定的极不光滑的逻辑-差分-微分-代数方程模型。电力系统暂态安全性包括暂态功角稳定性和暂态电压/频率安全性，而目前的方法大多只是考虑暂态功角稳定约束，并没有考虑暂态电压/频率安全约束。为了解决大规模电力系统的满足暂态功角稳定性和暂态电压/频率安全性的最优潮流问题，急需提出新的考虑暂态安全约束的最优潮流实现方法。

发明内容：

本发明提出了考虑暂态安全约束的最优潮流实现方法，其目的在于：根据扩展等面积准则EEAC揭示的暂态稳定机理将暂态功角稳定约束和暂态电压/频率安全约束加入到最优潮流中，统一协调考虑系统运行的安全性与经济性，实现考虑暂态安全约束的最优潮流计算，为电力系统安全经济运行提供决策支持。

基于扩展等面积准则EEAC，利用安全稳定模式分析的结果，可以提供实施预防控制的调整方向，并通过暂态安全稳定预防控制搜索计算给出其控制量。本算法将OTS问题分解成OPF和预防控制两个子问题，预防控制在OPF运行点上求取满足暂态安全稳定约束的优化经济调整方案，并作为附加约束条件引入到OPF计算模型中进一步求解OPF，如此交替迭代求解两个子问题即可得到OTS的解。

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1)进行常规OPF问题的求解，即含静态安全约束的最优潮流计算，将计算结果作为求解OTS问题的初值。同时计算出机组i的出力调整对目标函数的灵敏度；

2)针对预想事故集进行暂态安全稳定评估。通过安全稳定量化分析算法EEAC对暂态稳定时域仿真结果进行数据挖掘，求取系统在各故障场景下暂态安全稳定的模式和安全裕度(包括暂态功角、电压和频率安全稳定性)。如果所有预想故障下系统都是暂态安全的，则OPF的解在暂态安全稳定域内，不需要进行预防控制，OPF的解就是OTS的解，计算结束；如果存在预想故障场景使得系统暂态不安全，则继续步骤3)进行预防控制；

3)预防控制。

对引起暂态不安全的预想故障，首先利用EEAC分群算法剔除对不同的失稳模式或不同的不安全模式的控制效果互斥的机组，形成有效控制机组集。

对属于同一模式的故障，取其中安全稳定裕度最低者作为限制性故障。

计算出发电机组i的出力调整性能代价指标SEi。SEi为发电机组i在限制性故障对应的暂态失稳模式或暂态不安全模式中的参与因子与OPF计算出的机组i出力调整对目标函数灵敏度的乘积。机组在某一模式中的参与因子越大，调整其出力对该模式的控制效果越明显。机组的出力调整代价灵敏度越大，调整其出力越经济。

按SEi由大到小对有效控制机组进行排序，然后按照机组排序结果，进行预防控制搜索计算。通过SEi，将安全性和经济性同时纳入到了预防控制过程中。

在预防控制搜索计算过程中，可以设定机组出力调整门槛值，一旦机组出力调整大于门槛值，则需重新计算机组出力调整对OPF目标函数的灵敏度，并更新SEi。