计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法技术

本发明专利技术公开了一种计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术进行预想故障的静态和暂态安全稳定评估，获取不满足安全稳定要求的计划方式，针对每一个不满足安全稳定要求的计划方式中的关键机组基于爬坡率约束修正所有关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，针对修正关键机组出力上下限后无法搜索到满足安全稳定要求可行解的计划方式，给出关键机组的出力限值，重新制定调度计划，迭代进行安全稳定辅助决策计算，直至所有调度计划方式均满足安全稳定要求或达到最大优化调整迭代次数。本发明专利技术能够为电力系统调度计划方式的优化提供决策支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统自动化
，具体地说本专利技术涉及一种计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法。
技术介绍
制定调度计划是电网的一项重要工作，合理的调度计划关系到系统未来的安全经济运行。调度计划制定时考虑安全约束的机组组合和经济调度在一定程度上实现了安全性和经济性的协调，但是，机组组合问题属于含混合变量、多时段、非线性的动态最优化问题，很难获得精确的最优解，包含多种安全稳定约束后，其优化模型更加难以求解。为减少系统求解规模，有学者将安全约束机组组合问题分解为无安全约束的机组组合问题和计及安全约束的优化潮流问题2个子优化问题进行交替求解，但也只是以直流潮流模型为基础，仅计及电网静态安全约束，而忽略了暂态稳定约束。专利申请“计及多类安全稳定约束的在线预防控制综合决策方法”(CN2015100160880)提出的量化不同调整措施对各类安全稳定的控制性能指标以实现计及多类暂态、动态和静态安全稳定约束的在线预防控制综合优化决策，为实现计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策奠定了基础。调度运行辅助决策可以针对当前运行方式中的安全稳定问题给出调整策略，但应用到调度计划时无法考虑调度计划执行、机组功率升降速度等调度计划的时序特征，难以为电网调度计划编制提供决策支持。
技术实现思路
本专利技术目的是：为了解决传统调度计划基于直流潮流模型无法计及暂态稳定约束及现有辅助决策针对单一运行方式无法考虑机组的爬坡率约束的问题，提供一种计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法。该方法基于交流潮流计算和时域仿真对计划周期内的各调度计划方式数据进行预想故障的静态和暂态安全稳定评估，针对过载裕度或暂态功角稳定裕度小于给定门槛值的每一个计划方式中的各关键机组，搜索该机组不为关键机组的前后最近两个计划方式下的该机组出力，基于机组的爬坡率约束修正该关键机组的出力上下限，基于辅助决策结果修正初始调度计划方式，可为电力系统调度计划方式的优化提供决策支持。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：1)基于电网的模型参数、负荷预测、联络线计划及直流功率计划，采用直流潮流模型交替求解无安全约束的机组组合问题和计及安全约束的优化潮流问题，按时间先后顺序和时间间隔生成计划周期内多个调度计划方式序列数据；2)基于交流潮流计算和时域仿真，对计划周期内的各调度计划方式数据进行预想故障的静态和暂态安全稳定评估，若所有调度计划方式的过载裕度和暂态功角稳定裕度均大于等于相应门槛值，则表明所有的调度计划方式均满足安全稳定要求，结束本方法；否则，将过载裕度或暂态功角稳定裕度小于给定门槛值的计划方式作为不满足安全稳定要求的计划方式，转入步骤3)；3)根据安全稳定评估结果计算各个不满足安全稳定要求的计划方式下各机组的综合控制性能指标，确定机组的调整方向，筛选出综合控制性能指标大于等于相应门槛值的机组作为关键机组；对于满足安全稳定要求的计划方式，置其关键机组集合为空集，表明所有机组均不为关键机组；转入步骤4)；4)针对所有不满足安全稳定要求的计划方式进行分类，记不满足安全稳定要求的第j个计划方式的关键机组集合为Mj，若其相邻的前后两个计划方式至少有一个不满足安全稳定要求的计划方式，且第j个计划方式的关键机组集合与其相邻不满足安全稳定要求的计划方式的关键机组存在交集，则第j个计划方式定义为连续不满足安全稳定要求的计划方式，否则，定义为孤立不满足安全稳定要求的计划方式；转入步骤5)；5)对所有孤立不满足安全稳定要求的计划方式，分别按以下方式进行辅助决策计算：计及相邻的前后两个计划方式机组的爬坡率约束修正各孤立不满足安全稳定要求计划方式关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则给出调整关键机组调整后的出力及未调整关键机组的出力限值，并将调整后机组的出力更新到对应的计划方式中并且将这些计划方式更新为满足安全稳定要求的计划方式，且将关键机组集合置为空集；若不能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则基于各关键机组的原出力上下限以调整变化量最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则给出所有关键机组的出力限值，否则输出告警信息，结束本方法；对所有连续不满足安全稳定要求的计划方式，按以下方式进行辅助决策计算：将多个时间相邻的连续不满足安全稳定要求的计划方式作为一个单元，多个单元分别进行辅助决策计算；各单元内部按时间先后顺序依次判断时间相邻的两个计划方式的辅助决策优先顺序，若相邻两个计划方式关键机组集合交集内所有机组的调整方向均一致，则按时间先后顺序串行依次进行辅助决策计算，否则按交集内调整方向不一致关键机组的综合控制性能指标确定进行辅助决策计算计划方式的优先次序，调整方向不一致关键机组的综合控制性能指标大的计划方式优先进行辅助决策计算；通过遍历单元内部各计划方式确定各计划方式的辅助决策优先顺序；在单元内部各计划方式辅助决策优先顺序确定的基础上，按顺序依次对计划方式进行辅助决策计算，针对每一个计划方式中的各关键机组，搜索该关键机组不为关键机组的前后最近两个计划方式下的该关键机组出力，基于机组的爬坡率约束修正该关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则给出调整关键机组调整后出力及未调整关键机组的出力限值，并将调整后机组的出力更新到对应的计划方式中并且将这些计划方式更新为满足安全稳定要求的计划方式，且将关键机组集合置为空集；若不能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则基于各关键机组的原出力上下限以调整变化量最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则给出所有关键机组的出力限值，否则输出告警信息，结束本方法；若所有不满足安全稳定要求的计划方式的辅助决策计算均已结束，进入步骤6)；6)若所有不满足安全稳定要求的计划方式均可基于关键机组修正后的出力上下限搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则输出调整关键机组调整后出力，修正调度计划方式，结束本方法；否则，输出所有不满足安全稳定要求计划方式的关键机组的出力限值，转入步骤1)，进入下一轮次的调度计划方式制定和辅助决策优化，直至消除所有调度计划方式的设备过载和暂态功角失稳问题或者达到最大优化调整迭代次数。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)根据安全稳定评估结果计算各不满足安全稳定要求的计划方式下各机组的综合控制性能指标，并确定机组的调整方向，具体通过以下方法实现：3-1)针对过载裕度或暂态功角稳定裕度小于相应门槛值的计划方式，综合考虑机组有功出力调整对不同过载设备的灵敏度和过载设备的过载程度，采用公式(1)计算各机组的过载综合控制性能指标，综合考虑机组有功出力调整对不同稳定模式的参与因子和不同稳定模式的稳定裕度，采用公式(2)计算各机组的暂态功角稳定综合控制性能指标，综合考虑机组的过载综合控制性能指标和暂态稳定综合控制性能指标，采用公式(3)计算各机组的综合控制性能指标：其中，pj.k为第j个计划方式下第k个机组的过载综合控制性能指标；ηj.d.本文档来自技高网...

【技术保护点】
计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于电网的模型参数、负荷预测、联络线计划及直流功率计划，采用直流潮流模型交替求解无安全约束的机组组合问题和计及安全约束的优化潮流问题，按时间先后顺序和时间间隔生成计划周期内多个调度计划方式序列数据；2)基于交流潮流计算和时域仿真，对计划周期内的各调度计划方式数据进行预想故障的静态和暂态安全稳定评估，若所有调度计划方式的过载裕度和暂态功角稳定裕度均大于等于相应门槛值，则表明所有的调度计划方式均满足安全稳定要求，结束本方法；否则，将过载裕度或暂态功角稳定裕度小于给定门槛值的计划方式作为不满足安全稳定要求的计划方式，转入步骤3)；3)根据安全稳定评估结果计算各个不满足安全稳定要求的计划方式下各机组的综合控制性能指标，确定机组的调整方向，筛选出综合控制性能指标大于等于相应门槛值的机组作为关键机组；对于满足安全稳定要求的计划方式，置其关键机组集合为空集，表明所有机组均不为关键机组；转入步骤4)；4)针对所有不满足安全稳定要求的计划方式进行分类，记不满足安全稳定要求的第j个计划方式的关键机组集合为Mj，若其相邻的前后两个计划方式至少有一个不满足安全稳定要求的计划方式，且第j个计划方式的关键机组集合与其相邻不满足安全稳定要求的计划方式的关键机组存在交集，则第j个计划方式定义为连续不满足安全稳定要求的计划方式，否则，定义为孤立不满足安全稳定要求的计划方式；转入步骤5)；5)对所有孤立不满足安全稳定要求的计划方式，分别按以下方式进行辅助决策计算：计及相邻的前后两个计划方式机组的爬坡率约束修正各孤立不满足安全稳定要求计划方式关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则给出调整关键机组调整后的出力及未调整关键机组的出力限值，并将调整后机组的出力更新到对应的计划方式中并且将这些计划方式更新为满足安全稳定要求的计划方式，且将关键机组集合置为空集；若不能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则基于各关键机组的原出力上下限以调整变化量最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则给出所有关键机组的出力限值，否则输出告警信息，结束本方法；对所有连续不满足安全稳定要求的计划方式，按以下方式进行辅助决策计算：将多个时间相邻的连续不满足安全稳定要求的计划方式作为一个单元，多个单元分别进行辅助决策计算；各单元内部按时间先后顺序依次判断时间相邻的两个计划方式的辅助决策优先顺序，若相邻两个计划方式关键机组集合交集内所有机组的调整方向均一致，则按时间先后顺序串行依次进行辅助决策计算，否则按交集内调整方向不一致关键机组的综合控制性能指标确定进行辅助决策计算计划方式的优先次序，调整方向不一致关键机组的综合控制性能指标大的计划方式优先进行辅助决策计算；通过遍历单元内部各计划方式确定各计划方式的辅助决策优先顺序；在单元内部各计划方式辅助决策优先顺序确定的基础上，按顺序依次对计划方式进行辅助决策计算，针对每一个计划方式中的各关键机组，搜索该关键机组不为关键机组的前后最近两个计划方式下的该关键机组出力，基于机组的爬坡率约束修正该关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则给出调整关键机组调整后出力及未调整关键机组的出力限值，并将调整后机组的出力更新到对应的计划方式中并且将这些计划方式更新为满足安全稳定要求的计划方式，且将关键机组集合置为空集；若不能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则基于各关键机组的原出力上下限以调整变化量最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则给出所有关键机组的出力限值，否则输出告警信息，结束本方法；若所有不满足安全稳定要求的计划方式的辅助决策计算均已结束，进入步骤6)；6)若所有不满足安全稳定要求的计划方式均可基于关键机组修正后的出力上下限搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则输出调整关键机组调整后出力，修正调度计划方式，结束本方法；否则，输出所有不满足安全稳定要求计划方式的关键机组的出力限值，转入步骤1)，进入下一轮次的调度计划方式制定和辅助决策优化，直至消除所有调度计划方式的设备过载和暂态功角失稳问题或者达到最大优化调整迭代次数。...

【技术特征摘要】
1.计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于电网的模型参数、负荷预测、联络线计划及直流功率计划，采用直流潮流模型交替求解无安全约束的机组组合问题和计及安全约束的优化潮流问题，按时间先后顺序和时间间隔生成计划周期内多个调度计划方式序列数据；2)基于交流潮流计算和时域仿真，对计划周期内的各调度计划方式数据进行预想故障的静态和暂态安全稳定评估，若所有调度计划方式的过载裕度和暂态功角稳定裕度均大于等于相应门槛值，则表明所有的调度计划方式均满足安全稳定要求，结束本方法；否则，将过载裕度或暂态功角稳定裕度小于给定门槛值的计划方式作为不满足安全稳定要求的计划方式，转入步骤3)；3)根据安全稳定评估结果计算各个不满足安全稳定要求的计划方式下各机组的综合控制性能指标，确定机组的调整方向，筛选出综合控制性能指标大于等于相应门槛值的机组作为关键机组；对于满足安全稳定要求的计划方式，置其关键机组集合为空集，表明所有机组均不为关键机组；转入步骤4)；4)针对所有不满足安全稳定要求的计划方式进行分类，记不满足安全稳定要求的第j个计划方式的关键机组集合为Mj，若其相邻的前后两个计划方式至少有一个不满足安全稳定要求的计划方式，且第j个计划方式的关键机组集合与其相邻不满足安全稳定要求的计划方式的关键机组存在交集，则第j个计划方式定义为连续不满足安全稳定要求的计划方式，否则，定义为孤立不满足安全稳定要求的计划方式；转入步骤5)；5)对所有孤立不满足安全稳定要求的计划方式，分别按以下方式进行辅助决策计算：计及相邻的前后两个计划方式机组的爬坡率约束修正各孤立不满足安全稳定要求计划方式关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则给出调整关键机组调整后的出力及未调整关键机组的出力限值，并将调整后机组的出力更新到对应的计划方式中并且将这些计划方式更新为满足安全稳定要求的计划方式，且将关键机组集合置为空集；若不能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则基于各关键机组的原出力上下限以调整变化量最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定的辅助决策结果，则给出所有关键机组的出力限值，否则输出告警信息，结束本方法；对所有连续不满足安全稳定要求的计划方式，按以下方式进行辅助决策计算：将多个时间相邻的连续不满足安全稳定要求的计划方式作为一个单元，多个单元分别进行辅助决策计算；各单元内部按时间先后顺序依次判断时间相邻的两个计划方式的辅助决策优先顺序，若相邻两个计划方式关键机组集合交集内所有机组的调整方向均一致，则按时间先后顺序串行依次进行辅助决策计算，否则按交集内调整方向不一致关键机组的综合控制性能指标确定进行辅助决策计算计划方式的优先次序，调整方向不一致关键机组的综合控制性能指标大的计划方式优先进行辅助决策计算；通过遍历单元内部各计划方式确定各计划方式的辅助决策优先顺序；在单元内部各计划方式辅助决策优先顺序确定的基础上，按顺序依次对计划方式进行辅助决策计算，针对每一个计划方式中的各关键机组，搜索该关键机组不为关键机组的前后最近两个计划方式下的该关键机组出力，基于机组的爬坡率约束修正该关键机组的出力上下限，以调整代价最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则给出调整关键机组调整后出力及未调整关键机组的出力限值，并将调整后机组的出力更新到对应的计划方式中并且将这些计划方式更新为满足安全稳定要求的计划方式，且将关键机组集合置为空集；若不能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则基于各关键机组的原出力上下限以调整变化量最小为目标进行计及过载和暂态稳定约束的辅助决策计算，若能够搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则给出所有关键机组的出力限值，否则输出告警信息，结束本方法；若所有不满足安全稳定要求的计划方式的辅助决策计算均已结束，进入步骤6)；6)若所有不满足安全稳定要求的计划方式均可基于关键机组修正后的出力上下限搜索到满足安全稳定要求的辅助决策结果，则输出调整关键机组调整后出力，修正调度计划方式，结束本方法；否则，输出所有不满足安全稳定要求计划方式的关键机组的出力限值，转入步骤1)，进入下一轮次的调度计划方式制定和辅助决策优化，直至消除所有调度计划方式的设备过载和暂态功角失稳问题或者达到最大优化调整迭代次数。2.根据权利要求1所述的计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法，其特征在于，所述步骤3)根据安全稳定评估结果计算各不满足安全稳定要求的计划方式下各机组的综合控制性能指标，并确定机组的调整方向，具体通过以下方法实现：3-1)针对过载裕度或暂态功角稳定裕度小于相应门槛值的计划方式，综合考虑机组有功出力调整对不同过载设备的灵敏度和过载设备的过载程度，采用公式(1)计算各机组的过载综合控制性能指标，综合考虑机组有功出力调整对不同稳定模式的参与因子和不同稳定模式的稳定裕度，采用公式(2)计算各机组的暂态功角稳定综合控制性能指标，综合考虑机组的过载综合控制性能指标和暂态稳定综合控制性能指标，采用公式(3)计算各机组的综合控制性能指标：pj.k=Σd=1NjΣi=1Lj.dSj.k.d.i(1-ηj.d.i)---(1)]]>其中，pj.k为第j个计划方式下第k个机组的过载综合控制性能指标；ηj.d.i为第j个计划方式第d个故障下第i个过载设备的过载安全裕度；Nj为第j个计划方式下过载裕度小于相应门槛值的故障总数；Lj.d为第j个计划方式第d个故障下过载设备的总数；Sj.k.d.i为第j个计划方式第k个机组在第d个故障下对第i个过载设备的灵敏度。λj.k=Σl=1MjSj.k.l(1-ηj.l)---(2)]]>其中，λj.k为第j个计划方式下第k个机组的暂态功角稳定综合控制性能指标；ηj.l为第j个计划方式下第l个模式的暂态功角稳定裕度；Mj为第j个计划方式下暂态稳定裕度小于相应门槛值的模式总数；Sj.k.l为第j个计划方式下第k个机组对第l个模式的参与因子。cj.k＝Apj.k+Bλj.k(3)其中，cj.k为第j个计划方式下第k个机组的综合控制性能指标；pj.k为第j个计划方式下第k个机组的过载综合控制性能指标；λj.k为第j个计划方式下第k个机组的暂态稳定综合控制性能指标；A、B分别为过载综合控制性能指标和暂态功角稳定综合控制性能指标的权重系数，且B＞A；对于只有过载裕度或暂态功角稳定裕度小于相应门槛值的计划方式下各机组的综合控制性能指标cj.k＝pj.k或cj.k＝λj.k；3-2)针对过载裕度或暂态功角稳定裕度小于相应门槛值的计划方式，根据综合控制性能指标值的正负号确定机组的综合调整方向，值为正时，机组综合调整方向为减出力，值为负时，机组的综合调整方向为增出力。3.根据权利要求1所述的计及调整连续性的调度计划安全稳定辅助决策方法，其特征在于，所述步骤5)对孤立不满足安全稳定要求的计划方式下的关键机组出力上下限修正，具体通过以下方法实现：如孤立不满足安全稳定要求的计划方式既不位于调度周期首端又不位于调度周期末端时，综合考虑孤立不满足安全稳定要求的计划方式相邻的前后两个计划方式的机组的爬坡率约束及原出力上下限，采用公式(4)计算各关键机组修正后的出力上下限，如孤立不满足安全稳定要求的计划方式位于调度周期首端时，只考虑相邻的后一个计划方式的机组的爬坡率约束及原出力上下限，采用公式(5)计算各关键机组修正后的出力上下限，如孤立不满足安全稳定要求的计划方式位于调度周期末端时，只考虑相邻的前一个计划方式的机组的爬坡率约束及原出力上下限，采用公式(6)计算各关键机组修正后的出力上下限：max(Pkmin,Pkj-1-RkΔt,Pkj+1-RkΔt)≤Pkj≤min(Pkmax,Pkj-1+RkΔt,Pkj+1+RkΔt)---(4)]]>max(Pkmin,Pkj+1-RkΔt)≤Pkj≤min(Pkmax,Pkj+1+...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍颜红，夏小琴，王铁强，徐泰山，任先成，周海锋，王鑫明，吴峰，杨君军，严明辉，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网河北省电力公司，国家电网公司，南京南瑞集团公司，国网安徽省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32