一种用于电力系统电压失稳的主动解列控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定分析技术领域，并且更具体地，涉及一种用于电力系统电压失稳的主动解列控制方法及系统。

背景技术

电压失稳是交直流混联电网机电暂态范畴内三种失稳形态之一，是电网电压持续大幅低于额定运行状态的极端表现形式。多年来，与电压稳定相关的问题始终是电力系统领域关注的热点和重点，从时间尺度上电压稳定问题可划分为静态电压稳定、暂态电压稳定和中长期电压稳定。在暂态电压稳定方面，当电网电压持续偏低时，易引起电力电子装备发生连锁故障，进而扩大故障波及范围、加剧故障损失。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于电力系统电压失稳的主动解列控制方法，包括：

针对电力系统的电压失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统电压失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T

在电力系统发生电压失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T

若关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε

若F

可选的，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U

根据如下公式：

其中，Δθ

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

可选的，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

可选的，故障清除后的延时时间若小于T

可选的，F

其中，vsTSC电压失稳目标割集，P

确定优选解列割集，并判断连续的保障解列割集搜索可靠性的持续判别时间T

若不一致将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T

若主动解列割集中总支路数L

可选的，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε

本发明还提出了一种用于电力系统电压失稳的主动解列控制系统，包括：

参数确定模块，针对电力系统的电压失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统电压失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T

定位模块，在电力系统发生电压失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T

判定模块，当关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε

控制模块，当F

可选的，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U

根据如下公式：

其中，Δθ

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

可选的，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

可选的，故障清除后的延时时间若小于T

可选的，F

其中，vsTSC电压失稳目标割集，P

确定优选解列割集，并判断连续的保障解列割集搜索可靠性的持续判别时间T

若不一致将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T

若主动解列割集中总支路数L

可选的，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε

本发明的方法能够在电力系统发生电压失稳时，对搜索得到的解列割集支路实施主动解列控制，快速将失步电网解列，从而避免局部电压失稳造成的连锁故障，缩小失稳影响范围。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明电压稳定分析的典型系统模型；

图3为本发明主动解列控制流程原理图；

图4为本发明系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供了一种用于电力系统电压失稳的主动解列控制方法，如图1所示，包括：

针对电力系统的电压失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统电压失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T

在电力系统发生电压失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T

若关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε

若F

其中，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U

根据如下公式：

其中，Δθ

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

其中，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

其中，故障清除后的延时时间若小于T

其中，F

其中，vsTSC电压失稳目标割集，P

确定优选解列割集，并判断连续的保障解列割集搜索可靠性的持续判别时间T

若不一致将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T

若主动解列割集中总支路数L

其中，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε

下面结合具体实施例进行说明：

本发明根据电压稳定分析的典型系统模型进行分析，模型如图2所示，流程原理如图3所示，包括如下：

步骤一：设置控制相关参数T

T

ε

N

U

步骤二：判定故障清除后的持续时间是否大于T

T

若故障清除后的持续时间大于T

若故障清除后的持续时间小于T

步骤三：量测每一条支路两端节点的电压幅值U

Δθ

根据式(2)对每条支路sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，其支路编号记为k，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

步骤四：判定关键支路k是否同时满足式(3)和(4)。

由于sBTTC指数具有随电压稳定性恶化而单调递减的特性，当关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε

sBTTC

同时，持续时间Δt

Δt

若同时满足式(3)和(4)，则进入步骤五；

若不同时满足式(3)和(4)，使t＝t+Δt，并返回步骤二。

步骤五：判定关键支路k是否满足F

F

若满足，则进入步骤六；

若不满足，则进入步骤七。

步骤六：判定关键支路k是否满足式(5)

sBTTC

其中，ε

若满足，则对该支路实施解列控制，并结束本流程；

若不满足，使t＝t+Δt，并返回步骤二。

步骤七：进行Kc＝3的聚类分析。

聚类算法根据某种相似性度量标准将研究对象划分为一定数量的类(簇)，其中属于同一簇的样本具有最大相似性，而属于不同簇的样本则相似性较小。为实现电压失稳主动解列割集的自动决策，本方法采用最小sBTTC指数差值度量支路簇间相似性，利用凝聚式层次聚类算法(agglomerative nesting,AGNES)，识别连接高压区域和低压区域的支路簇BM。

设N为1到n之间的正整数集合，假设系统中有n条支路最终聚类为设定的KC(KC≤n)簇，则利用AGNES实现聚类的算法如下：

(1)将每条支路单独作为一个支路簇C

(2)依据式(6)计算得到n×(n-1)/2个支路簇间距离d

(3)将集合P中簇间距离最小的两个支路簇C

(4)利用式(6)重新计算C

(5)重复步骤(3)和(4)，直至集合P中聚类数达到设定值K

步骤八：在支路簇B

若找到割集，则进入步骤九；

若未找到割集，则进入步骤十。

步骤九：判定是否满足L

在识别出连接电压失稳区域的支路簇B

式中，L

若满足，利用式(7)或(8)优选解列割集，并判断连续T

若不满足，则进入步骤十。

步骤十：判定是否满足Kc＝4。

若满足，使t＝t+Δt，并返回步骤二；

若不满足，则对该支路进行Kc＝4的聚类分析，并返回步骤八。

本发明还提出了一种用于电力系统电压失稳的主动解列控制系统200，如图4所示，包括：

参数确定模块201，针对电力系统的电压失稳情况，设置电力系统的控制参数，所述控制参数包括：为避免在电力系统电压失稳进行故障清除后，初始阶段电气量波动影响设置的延时时间T

定位模块202，在电力系统发生电压失稳后，判断故障清除后的延时时间是否大于T

判定模块203，当关键支路k的sBTTC指数值小于设定门槛值ε

控制模块204，当F

其中，量测电力系统中支路参数，根据支路参数确定电力系统中每一条支路的sBTTC指数，根据sBTTC指数定位关键支路，具体包括：

量测电力系统每一条支路两端节点的电压幅值U

根据如下公式：

其中，Δθ

对每条支路的sBTTC指数从小到大进行排序，定义具有最小sBTTC指数值的支路为关键支路，并将关键支路的支路编号记为k。

其中，根据sBTTC指数定位关键支路后，定义具有次小sBTTC指数值的若干条支路为潜在的能与关键支路形成割集的准关键支路簇。

其中，故障清除后的延时时间若小于T

其中，F

其中，vsTSC电压失稳目标割集，P

确定优选解列割集，并判断连续的保障解列割集搜索可靠性的持续判别时间T

若不一致将故障清除后的延时时间加上Δt时间后，再次判断故障清除后的延时时间是否大于T

若主动解列割集中总支路数L

其中，关键支路k的sBTTC指数值大于设定门槛值ε

本发明的方法能够在电力系统发生电压失稳时，对搜索得到的解列割集支路实施主动解列控制，快速将失步电网解列，从而避免局部电压失稳造成的连锁故障，缩小失稳影响范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。