[发明专利]一种城市电网风险规避预测控制方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种城市电网风险规避预测控制方法及装置，该方法包括：建立VSC‑HVDC动态电力系统模型；基于发电机频率和发电机平均频率的偏差建立风险发生的成本函数；采用AVAR指标进行电网风险测度；将成本函数的期望引入系统风险度量指标，得到风险测度预测控制性能指标；基于VSC‑HVDC动态电力系统模型、风险测度预测控制性能指标及约束条件获取预测控制优化问题的限定条件；采用场景树和蒙特卡洛算法实时求解预测控制优化问题。本发明实施例提供的城市电网风险规避预测控制方法及装置，将城市电网的柔性直流输电风险度量后，引入到城市电网的闭环反馈控制，并形成完整的风险规避控制，实现了风险意义上的更高层控制。

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种城市电网风险规避预测控制方法及装置。

背景技术

目前我国的电网结构中，区域间电网主要通过交流线路相连，当区域间电网的交流联络较弱、通道潮流较重时，系统易出现暂态稳定性和小扰动稳定性较差等问题；另一方面随着各种新能源的开发，大容量的风电机组的并网和离网会引起主电网一系列暂态、稳态电能质量问题以及多元负荷的接入对电力需求的多样化和技术等多方面的要求。

在风力发电、微电网等系统中，柔性直流输电(VSC-HVDC)技术逐渐成熟，相比于传统直流输电技术具有更好的经济性和安全性，没有无功补偿和换相失败的问题，可同时独立控制两个变流器有功功率和无功功率注入，此外，有功功率和无功功率的快速响应，还能有效降低系统频率的稳态偏移，可以有效避免相互连接的同步发电机之间的机电振荡，降低其对不同区域间的电力传输的严重影响。

基于VSC-HVDC的城市电网面临着线路瞬变、线路中断或区域间振荡等不确定的高风险事件，其中失机引起的电网频率高于频率波动上限和失负荷引起的电网频率的降低是造成频率波动的典型的风险事件特征。传统的针对系统风险定量化的表现形式为标准差、方差、风险值(VaR)和熵风险度量，并建立了风险评估的静态、动态指标体系。现有的针对基于VSC-HVDC的城市电网风险分析研究仅仅是基于指标体系对系统进行风险评估，ISO31000:2018风险管理指南中提出现有风险分析仅仅定性的描述了影响因素有事件和后果的可能性。

传统的从风险角度的电力系统评估多从管理的角度定性的分析，还没有研究从电力系统控制的角度进行风险规避的研究。风险规避控制是将电力系统的风险控制在一定的程度，以降低风险事件发生的概率或者说减少风险事件的损失。现有的技术方法是采取事先控制措施，消除风险事件发生的条件，降低损失发生的机率；另一方面，可以通过采取事中控制措施，通过临时采取的应急机制，来降低风险事件可能造成的损失。对柔性直流输电时的风险的应对方法还停留在原有的管理方法中，没有引入到基于VSC-HVDC的城市电网的控制当中。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供一种城市电网风险规避预测控制方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种城市电网风险规避预测控制方法，该方法包括：建立VSC-HVDC动态电力系统模型，所述VSC-HVDC动态电力系统模型用于描述电力系统正常运行以及在风险事件发生时的系统运行状态；基于发电机频率和发电机平均频率的偏差建立风险发生的成本函数；基于所述成本函数，采用AVAR指标进行电网风险测度，得到系统风险度量指标；将所述成本函数的期望引入所述系统风险度量指标，得到风险测度预测控制性能指标；基于所述VSC-HVDC动态电力系统模型、所述风险测度预测控制性能指标及预设的约束条件获取预测控制优化问题的限定条件；基于所述预测控制优化问题的限定条件，采用场景树和蒙特卡洛算法实时求解所述预测控制优化问题，得到系统控制变量用于系统的滚动优化闭环控制以实现风险规避。

进一步地，所述VSC-HVDC动态电力系统模型表示为：

x(k+1)＝A(i_k)x(k)+B(i_k)u(k)

y(k)＝[f₁ f₂]