[发明专利]基于轨迹灵敏度的频率和电压协调辅助决策方法和系统

权利要求书

1.一种基于轨迹灵敏度的频率和电压协调辅助决策方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、根据电力系统运行方式数据，仿真计算电力系统发生频率和电压失稳时的系统响应，并根据所述系统响应确定被控变量，并生成被控变量集合，所述电力系统运行方式数据包括潮流数据和动态数据，其包括：

选择电力系统中电压失稳分区中的高电压等级节点作为主导节点，并将所述主导节点中，稳态时的电压值小于预设的电压阈值的节点作为被控变量；

将电力系统稳态时的系统惯性中心频率作为被控变量；

根据确定的被控变量生成被控变量集合，则所述被控变量集合的表达式如下：

U＝{F_endt，U_endt，i:U_endt，i≤U^lim∧U_endt，i∈{主导节点电压等级}}式中，U为被控变量集合，U_endt，i代表仿真结束时刻，或者系统达到稳态时节点i的电压，所述电压值是标幺值，F_endt代表仿真结束时刻，或者系统达到稳态时系统惯性中心频率，所述频率是标幺值，U^lim为预设的电压阀值，低于此值的电压节点作为被控变量；

步骤2、在电力系统发生频率和电压失稳时，分别计算控制动作和不动作条件下的系统动态响应，以所述两种条件下的系统动态响应的差值作为被控变量集合相对于控制的轨迹灵敏度，基于所述轨迹灵敏度的大小确定控制变量，并生成控制变量集合；

步骤3、以投入控制量代价最小作为控制目标函数，并基于所述轨迹灵敏度，建立使频率和电压协调恢复的约束，其包括：

以投入控制量变化量代价最小作为控制目标函数，其公式为：

J＝min{Δu^TRΔu}

式中，R为预先设置的代价权重矩阵，u为控制变量向量，其中的元素为控制变量集合S中的元素，Δu为控制变量向量变化量；

约束依赖于线性的轨迹灵敏度，为了避免优化无解和频率、电压过调情况的出现，采用通过多次优化得到合理的辅助决策，每次优化只使系统频率和电压得到小幅恢复的方式，其中，设置每次优化使系统电压和频率恢复的比例值，并根据所述比例值确定被控变量集合中电压和频率在稳态时期望达到的水平，其计算公式为：

U_min,i＝U_endt,i+(1-U_endt,i)·a％

F_min＝F_endt+(1-F_endt)·b％

式中，U_min,i和F_min分别为被控变量集合U中电压和频率在稳态时期望达到的水平，U_endt，i代表节点i稳态时的电压，所述电压值是标幺值，F_endt为电力系统稳态时的系统惯性中心频率，所述频率是标幺值，a％为每次优化使系统电压恢复的比例值，b％为每次优化使系统频率恢复的比例值；

基于所述轨迹灵敏度，建立使频率和电压协调恢复的约束，以通过控制变量的变化，在动态仿真结束或者系统达到稳态时使系统频率和电压得到适当的恢复，其计算公式为：

式中，u^min和u^max为控制变量向量的上下限，Δu^min和Δu^max为控制变量向量变化量的上下限，和分别为动态仿真结束或者系统达到稳态时电压和频率相对于控制变量向量的轨迹灵敏度，U_endt,i∈U，U_min,i和F_min分别为被控变量集合U中电压和频率在稳态时期望达到的水平；

步骤4、求解所述控制目标函数和约束组成的二次规划模型，确定优化的控制变量向量变化量，将所述控制变量向量变化量和既有控制变量合并，形成辅助决策，其中，设所述确定优化的控制变量向量变化量的次数为n，且n的初始值为1，则当n为1且所述系统响应有原辅助决策参与时，所述既有控制变量向量为所述原辅助决策，当n为1且所述系统响应没有原辅助决策参与时，所述既有控制变量向量为零向量，当n大于1时，所述既有控制变量向量为第n-1次优化所得控制变量集合；

步骤5、在所述辅助决策投入的条件下进行电力系统动态仿真，当动态仿真时频率和电压得到有效恢复，结束所述动态仿真；当动态仿真时频率和电压未得到有效恢复，令n＝n+1，并返回步骤1。