[发明专利]一种电力系统实时低频振荡分析及最优校正控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统低频振荡分析和优化领域，尤其涉及一种含阻尼比约束的最优潮流及特征值优化的电力系统实时低频振荡分析及最优校正控制方法。

背景技术

随着经济和人口的快速增长，人们对电能的需求不断增加，使得电力系统负荷不断加重。电力系统互联有许多优势，但也容易出现复杂的稳定性问题。同时，电力系统已步入了大电网、大机组、跨区域联网的新阶段，而这些因素容易导致低频振荡的产生。若低频振荡得不到有效抑制，将会引起更严重的故障，造成大面积停电，甚至系统解列，产生巨大的经济损失。

低频振荡对电网的主要危害体现为振荡失控导致电网失步解列。目前常用的抑制低频振荡的措施包括：加装串联补偿器缩短电气距离，加装静止无功补偿器(SVC)提供动态电压支撑，采用直流输电，安装机组PSS、直流PSS/PSD(power swing damping)等附加控制功能，多直流协调控制系统等等。然而这些设备的投入不能保证系统运行中就不发生低频振荡，如何正确预判电力系统运行中是否发生低频振荡、又如何基于发电重新调度的校正控制方法近年来成为国内外研究的热点。

校正控制，就是通过对系统中可控变量的再安排。对于通过校正控制来提高安全性的问题，目前常用的有两种方法：灵敏度分析法和最优化方法。从公开的文献来看，国外在这方面的研究始于2004年，第一类方法是基于基态下阻尼比的灵敏度计算，对各发电机出力进行线性调整，以满足小干扰稳定的要求；第二类是含小干扰稳定约束的预期安全费用最优潮流模型，该模型考虑了故障前的运行条件和一系列的预想故障集；第三类则将小干扰稳定约束转化为矩阵最小奇异值约束，通过一些近似技术，每次迭代求取最小奇异值的导数，再融入内点算法求解；第四类利用一阶泰勒级数展开，通过谱横坐标函数对机组有功出力的一阶灵敏度显式表达小干扰稳定约束，并将它加入到传统的OPF模型，实现小干扰稳定约束最优潮流和特征值灵敏度的交替计算的求解过程。该方法还考虑了重负荷条件下的电压稳定，它计算后的结果既保证了小干扰稳定，又保证了电压稳定，几个大规模系统的计算表明此方法计算速度快，鲁棒性好，具有较广泛的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有电力系统在受到小扰动后能否经过一段时间后回到稳定状态，利用最优校正控制的方法，提供一种电力系统低频振荡的预防性调节措施，以提高被评估电力系统的稳定性，使之始终处于安全稳定的电网运行方式中。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电力系统实时低频振荡分析及最优校正控制系统，包括数据采集模块、数据解析模块、计算执行模块、最优校正控制模块和系统管理模块；数据采集模块，获得实时的CIM模型文件原始数据报表、e格式文件原始数据报表和形成机组参数数据报表；数据解析模块，利用自定义数据接口将CIM模型文件原始数据报表和e格式文件原始数据报表转换为计算程序所需的格式数据报表；计算执行模块，采用潮流计算程序和低频振荡分析程序对自定义格式数据报表进行计算；最优校正控制模块，采用含阻尼比约束的最优潮流及特征值优化的低频振荡校正控制程序对原始数据报表进行优化、校正；系统管理模块，完成相关参数的设置。

与上述的控制系统相适应的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，获取实时的CIM模型文件原始数据报表、e格式文件原始数据报表和机组参数原始数据报表；

步骤二，采用数据接口对原始数据报表进行解析，将CIM模型文件原始数据报表、e格式文件原始数据报表和机组参数原始数据报表转化为潮流程序、低频振荡分析程序和最优校正控制程序所需的自定义格式数据报表；

步骤三，利用潮流程序对转换后的实时格式数据报表进行潮流计算；

步骤四，基于潮流计算结果采用低频振荡分析程序对系统进行静态稳定计算；

步骤五，查看静态稳定计算结果文件，判断结果是否存在实部大于零的特征值或阻尼比不足的值；若不存在，则认为该系统是静态稳定的；若存在，则系统易出现低频振荡现象，启动低频振荡分析最优校正控制程序；

步骤六，启动低频振荡分析最优校正控制程序，对被计算电力系统的控制变量或约束条件进行校正设置，采用含阻尼比约束的最优潮流及特征值优化方法对电力系统进行分析和求解，获得校正控制数据；其中，控制变量包括发电机有功功率和PV节点电压，约束条件包括发电机的有功功率和无功功率的上限和下限以及节点电压的上限和下限；