[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

说明书

本发明技术方案提供一种基于轨迹灵敏度的频率和电压协调辅助决策方法和系统。所述方法和系统确定被控变量和控制变量后，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后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，最后在所述辅助决策投入的条件下进行电力系统动态仿真，确定系统频率和电压是否得到有效恢复。所述的方法和系统实施后能够使系统频率和电压得到有效恢复，而且，在系统原有辅助决策的基础上进行辅助决策计算，既减少了优化次数，又提高了辅助决策的有效性。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真和稳定控制领域,并且更具体地，涉及一种基于轨迹灵敏度的频率和电压协调辅助决策方法和系统。

背景技术

在“强直弱交”的电网中，直流系统的动态特性对交流系统机电暂态过程的作用会特别显著，而风电和光伏等新能源并网容量持续增长，它们接入电网的容量和电压等级都在不断地增加和提高，故障形态发生根本变化，电网脆弱性增加；电源结构发生深刻变化，电网调节能力严重下降。在多回特高压直流受端电网，由于特高压直流功率对本地电源的替代作用，系统惯性和发电机无功支撑能力减小，频率和电压两种稳定问题共同出现和相互影响的可能性也开始变大。在严重故障条件下，系统不能对频率和电压进行有效的协调调节，频率和电压失稳的风险因此增大，因此需要有效的频率和电压协调辅助决策，在严重故障下及时恢复频率和电压，保持系统稳定。

发明内容

为了解决现有技术中电网在严重故障条件下，系统不能对频率和电压进行有效协调调节的技术问题，本发明提供了一种基于轨迹灵敏度的频率和电压协调辅助决策方法，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，其中，所述电力系统运行方式数据包括潮流数据和动态数据；

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；

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的控制变量合并，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。

进一步地，所述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，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：