[发明专利]基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法

摘要

本发明公开了一种基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明评估预想故障集下的电网运行安全风险，并根据各类风险的可接受性程度，确定要通过预防控制降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，从而确定风险预防控制目标，再基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，分析确定对风险预防控制有效的机组减出力和限负荷控制措施，最后计算机组减出力和限负荷措施的控制性能代价指标。本发明实现了基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标的计算，从而能够为进行大电网安全稳定运行风险防控决策提供有效的技术支撑。

主权项

基于风险的大电网安全稳定预防控制性能代价指标计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)电网运行安全风险评估：基于电网安全稳定量化评估结果，以安全稳定裕度不能满足预期要求作为故障后果，结合预想故障概率信息，分析计算预想故障下的电网运行安全风险，包括系统运行功角稳定风险和元件运行安全风险；在分析计算元件运行安全风险时，利用元件的预期安全裕度与实际安全裕度之差计算预想故障下该元件的风险值，将预想故障下安全裕度不能满足预期要求的元件确定为风险元件；2)确定风险预防控制目标：针对存在的电网运行安全风险，根据各类风险的风险可接受性程度，确定要进行风险预防控制以降低风险水平的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，所述风险预防控制包括功角稳定风险预防控制、暂态和静态安全风险预防控制；对不同的预想故障、不同类型的安全稳定问题和不同元件，选取差异化的风险可接受性程度，其中对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，根据元件类型和电压等级，确定风险可接受性程度；对于由系统运行功角稳定风险导致的功角稳定问题，如果在某一预想故障下，功角稳定的实际风险值超过可接受风险值，则将该预想故障标识为要进行功角稳定风险预防控制的预想故障；对于由元件运行安全风险导致的电网暂态安全和静态安全类问题，将实际风险值大于可接受风险值的元件标识为要进行安全风险预防控制的元件，如果在某一预想故障下，至少有一元件需要进行安全风险预防控制，则将该故障标识为要进行暂态和静态安全风险预防控制的预想故障；3)识别有效的风险预防控制措施：针对要进行风险预防控制的预想故障、安全稳定问题及其相关元件，基于安全稳定模式信息，在候选预防控制措施集中，对于机组减出力和限负荷这两类措施，识别对预防风险有效的控制措施，并形成预防控制风险有效措施集；对于针对功角稳定问题的风险预防控制而言，在正向摆次失稳模式下，临界群机组是有效减出力机组，在反向摆次失稳模式下，剩余群机组是有效减出力机组；对于针对电网暂态安全和静态安全类问题的风险预防控制而言，在识别对预防风险有效的控制措施时，进行机组减出力和限负荷措施安全裕度变化的定性分析，如果某一机组减出力或某一负荷母线限负荷时，电网暂态安全或静态安全裕度增加，则该机组或该母线是有效的控制对象；形成预防控制风险有效措施集的过程如下：3‑1)对于要进行功角稳定风险预防控制的各预想故障，形成对应预想故障的功角稳定风险预防控制有效减出力机组集TAGi，其中i是预想故障编号；3‑2)对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效减出力机组集SCTGij和静态安全风险预防控制有效减出力机组集SCSGij，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号；3‑3)对于要进行暂态和静态安全风险预防控制的各预想故障，针对其中要进行风险预防控制的元件，相应形成对应预想故障及其元件的暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集SCTBij和静态安全风险预防控制有效限负荷母线集SCSBij，其中i是预想故障编号，j是各预想故障下要进行风险预防控制的元件编号；3‑4)将功角稳定风险预防控制有效减出力机组集、暂态安全风险预防控制有效减出力机组集、静态安全风险预防控制有效减出力机组集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效减出力机组全集STG：STG=∪i=1NATAGi∪i=1NST(∪j=1NCSTiSCTGij)∪i=1NSS(∪j=1NCSSiSCSGij)]]>其中，NA是需要进行功角稳定风险预防控制的预想故障数目，NST是需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障数目，NCSTi为第i个需要进行暂态安全风险预防控制的预想故障下需要进行暂态安全风险预防控制的元件数目，NSS是需要进行静态安全风险预防控制的预想故障数目，NCSSi为第i个需要进行静态安全风险预防控制预想故障下需要进行静态安全风险预防控制的元件数目；3‑5)将暂态安全风险预防控制有效限负荷母线集、静态安全风险预防控制有效限负荷母线集进行并集运算，得到电网安全稳定运行风险预防控制有效限负荷母线全集STB：STB=∪i=1NST(∪j=1NCSTiSCTBij)∪i=1NSS(∪j=1NCSSiSCSBij)]]>STG对应的机组减出力措施和STB对应的限负荷措施，即为预防控制风险有效措施集4)计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标：针对风险预防控制的各项目标，基于功角稳定模式中元件参与因子、暂态安全模式中元件参与因子和静态安全模式中元件参与因子，结合控制代价、预想故障概率以及实际风险与可风险控制目标的偏差，计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标；在计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标时，机组减出力措施的控制性能代价指标的计算方法如下：4‑1‑1)基于EEAC理论得到功角稳定模式中元件参与因子，结合预想故障概率和功角稳定风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比：PGAIk=1HkΣi=1NA(SGki*PCi*AWi)]]>AWi=1-TRGiTRPi]]>其中，PGAIk为第k个机组减出力措施的功角稳定风险预防控制性能代价比，为第i个预想故障下第k个机组减出力措施的功角稳定参与因子，PCi为第i个预想故障发生的概率，Hk为采取第k个机组减出力措施的经济代价，AWi为第i个预想故障的风险控制权系数，TRPi为第i个预想故障的功角稳定实际风险，TRGi是第i个预想故障的功角稳定风险预防控制目标值；4‑1‑2)基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比：PGSTIk=1HkΣi=1NST(PCi*Σj=1NCSTi(CGSTijkSTWij))]]>STWij=1-STRGijSTRPjj]]>其中，PGSTIk为第k个机组减出力措施的暂态安全风险预防控制性能代价比，为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的暂态安全参与因子，STWij为第i个预想故障下第j个元件的暂态风险控制权系数，STRPij为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全实际风险，STRGij为第i个预想故障下第j个元件的暂态安全风险预防控制目标值；4‑1‑3)基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比：PGSSIk=1HkΣi=1NSS(PCi*Σj=1NCSSi(CLSSijkSSWij))]]>SSWij=1-SSRGijSSRPii]]>其中，PGSSIk为第k个机组减出力措施的静态安全风险预防控制性能代价比，为第i个预想故障下第k个机组减出力措施对第j个元件的静态安全参与因子；SSWij为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险控制权系数，SSRPij为第i个预想故障下第j个元件的静态安全实际风险，SSRGij为第i个预想故障下第j个元件的静态安全风险预防控制目标值；4‑1‑4)计算各机组减出力措施的控制性能代价指标：PGIk＝PGAIk*βA+PGSTIk*βST+PGSSIk*βSS其中，PGIk为第k个机组减出力措施的控制性能代价指标，βA、βST和βSS是功角稳定、暂态安全和静态安全风险控制的权系数，βA+βST+βSs＝1.0；在计算预防控制风险有效措施集中的控制措施的控制性能代价指标时，限负荷措施的控制性能代价指标的计算方法如下：4‑2‑1)基于暂态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和暂态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比：PLSTIk=1Hk2Σi=1NST(PCi*Σj=1NCSTi(CLSTijkSTWij))]]>其中，PLSTIk为第k个限负荷措施的暂态安全风险控制性能代价比，Hk2为采取第k个限负荷措施的经济代价，为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的暂态安全参与因子；4‑2‑2)基于静态安全模式中元件参与因子，结合预想故障概率和静态安全风险预防控制目标，计算各限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比：PLSSIk=1Hk2Σi=1NSS(PCi*Σj=1NCSSi(CLSSijkSSWij))]]>其中，PLSSIk为第k个限负荷措施的静态安全风险控制性能代价比，为第i个预想故障下第k个限负荷措施的对第j个元件的静态安全参与因子；4‑2‑3)计算各限负荷措施的控制性能代价指标：PLIk＝PLSTIk*βST+PLSSIk*βSS其中，PLIk为第k个限负荷措施的控制性能代价指标。