一种电力系统解列控制方法、装置及存储介质与流程
本发明涉及电力系统控制技术领域，特别是涉及一种电力系统解列控制方法、装置及存储介质。
背景技术：
电力系统安全关系国计民生，历来受到学术界和工业界的高度重视。2000年以来，国内外发生的二十多起大停电事故表明，几乎所有的大停电事故都不是单一原因造成的，事故过程中各种时间尺度元件相互影响、多类稳定问题交织并相互转化，形成了复杂的发展变化过程。作为极小概率复杂事件的现实体现，大停电事故的发展过程往往受到大量概率性因素和隐性因素的影响，难以事先准确仿真和评估。
当电力系统发生扰动冲击时，依然由“三道防线”中的第1道防线防止系统故障扩大，当故障属于预想故障集时，第2道防线安全稳定控制系统采取措施，防止系统稳定破坏。失步解列是防止电力系统发生严重故障导致系统崩溃、瓦解造成事故扩大的重要措施，是保障大电网系统稳定性的第三道防线。
现有离线解列系统主要针对预想的运行方式和故障集，通过大量离线/在线计算来制定控制策略。但存在的不足是：解列判据采用单一判据，判别方法本身存在一定问题或缺陷，不够完善。
现有主动解列系统是通过高速通信手段配合离散的失步解列装置所构成的解列控制系统，它涉及到电力系统稳定控制领域内的多方面问题，可以理解为在一定约束条件下，将网络进行最优平衡分割的过程。但存在的不足是：高度依赖通信系统和计算模型的计算速度，目前计算速度并不能满足现场调度应用的要求。
技术实现要素：
本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种电力系统解列控制方法、装置及存储介质，将主动解列和离线解列结合，加快实时计算中断面寻优的速度。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种电力系统解列控制方法，所述方法包括：
通过离线仿真获取电力系统的易失稳断面作为解列方案备选库；
通过在线仿真获取电力系统的实时状态；
根据所述实时状态预测电力系统的暂态稳定性；
根据预测的结果判断电力系统是否失稳；
当电力系统失稳时，获取失稳通道；
从所述解列方案备选库中选取包含所述失稳通道在内的n个易失稳断面；其中，n>0；
根据预设的经济指标函数从n个易失稳断面获取最优解列断面；
对所述最优解列断面进行解列控制。
作为一个优选方案，所述通过离线仿真获取电力系统的易失稳断面作为解列方案备选库，具体包括：
将相位角原理、循序阻抗原理以及ucosφ原理中任一项作为主判据，剩余两项作为辅助判据，建立线路失步判据；
根据所述线路失步判据对电力系统的所有输电回线路的潮流数据进行失步判断；
获取判定为失步的回线路；
获取包含所述失步的回线路的易失稳通道；
获取包含所述易失稳通道的易失稳断面；
将所述易失稳断面作为解列方案备选库。
作为一个优选方案，所述解列方案备选库还包括解列时间，所述解列时间用于控制断面解列的时间。
作为一个优选方案，所述实时状态包括电力系统的潮流数据和发电机的状态变量。
作为一个优选方案，所述根据预测的结果判断电力系统是否失稳，具体包括：
选择所述线路失步判据中的主判据对预测的结果进行失步判断；
当电力系统的任一回线路判定为失步时，判定电力系统失稳。
作为一个优选方案，所述获取失稳通道，具体包括：
获取判定为失步的回线路；
获取包含所述失步的回线路的失稳通道。
作为一个优选方案，所述方法进行离线仿真时的运行模式包括任务级并行模式和任务内并行模式；
进行在线仿真时的运行模式包括任务级并行模式和任务内并行模式。
作为一个优选方案，所述经济指标函数具体为：f＝min(k1*x1+k2*x2)；
其中，k1为负荷损失系数，x1为负荷损失，x1的值由解列后电力系统的低频低压减载量确定；
k2为事故罚款系数，x2为事故罚款，x2的值由电力事故的处罚量和对用户的赔偿量确定。
为了解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例提供一种电力系统解列控制装置，所述装置包括：
离线仿真模块，用于通过离线仿真获取电力系统的易失稳断面作为解列方案备选库；
在线仿真模块，用于通过在线仿真获取电力系统的实时状态；
暂态稳定预测模块，用于根据所述实时状态预测电力系统的暂态稳定性；
失稳判断模块，用于根据所述暂态稳定预测模块预测的结果判断电力系统是否失稳；
通道获取模块，用于获取易失稳通道；
断面获取模块，用于获取易失稳断面；
断面寻优模块，用于根据预设的经济指标函数选取最优解列断面；
解列控制模块，用于对所述最优解列断面进行解列控制。
为了解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现第一方面任一项所述的电力系统解列控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种电力系统解列控制方法、装置及存储介质，其有益效果在于：
(1)将主动解列和离线解列结合，通过大量的离线仿真，综合多种判别方法，确定电力系统中存在弱连接的易失稳断面，作为解列方案备选库，加快实时计算中断面寻优的速度；
(2)根据电力系统的实时状态，从易失稳断面中，根据预设的经济指标函数选取最优解列断面，进行实时解列，实现“离线预算、在线选优、实时匹配”的紧急解列控制；
(3)所选断面具有全局最优性和广域协调特性，可应对复杂故障场景，具有良好的适应性，即使发生预想外故障，通过对易失稳断面解列，同样可以防止事故进一步扩大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术特征，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种电力系统解列控制方法的一个优选实施例的流程示意图；
图2是相位角原理的相位角判断区划分示意图；
图3是本发明提供的一种电力系统解列控制装置的一个优选实施例的结构示意图；
图4是本发明提供的一种电力系统解列控制方法的另一个优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的、效果有更加清楚的理解，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但是不用来限制本发明的保护范围。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都应属于本发明的保护范围。
图1所示为本发明提供的一种电力系统解列控制方法的一个优选实施例的流程示意图。
如图1所示，所述方法包括：
s10、通过离线仿真获取电力系统的易失稳断面作为解列方案备选库；
s20、通过在线仿真获取电力系统的实时状态；
s30、根据所述实时状态预测电力系统的暂态稳定性；
s40、根据预测的结果判断电力系统是否失稳；
s50、当电力系统失稳时，获取失稳通道；
s60、从所述解列方案备选库中选取包含所述失稳通道在内的n个易失稳断面；其中，n>0；
s70、根据预设的经济指标函数从n个易失稳断面获取最优解列断面；
s80、对所述最优解列断面进行解列控制。
具体而言，本发明实施例提供的一种电力系统解列控制方法包括了离线解列和主动解列两个阶段。
离线解列时，通过大量的离线仿真，综合多种判别方法，确定电力系统中功率较大、线路较长、无电磁环网的输送断面，即存在弱连接的易失稳断面，作为解列方案备选库。
主动解列时，通过实时的在线仿真，获取电力系统的实时状态，并根据电力系统的实时状态预测电力系统的暂态稳定性，判断电力系统是否处于失稳状态，当电力系统失稳时获取处于失稳状态的输电通道，并从离线解列时确定的解列方案备选库中选择包含失稳通道在内的所有易失稳断面，然后根据预设的经济指标函数从中获取最优解列断面进行解列控制。可以理解地，当步骤s40判断电力系统未失稳时，则返回步骤s20，继续获取电力系统当前的实时状态并预测电力系统的暂态稳定性。
本发明实施例提供的一种电力系统解列控制方法，将主动解列和离线解列结合，离线解列阶段通过大量的离线仿真，确定电力系统中存在弱连接的易失稳断面，作为解列方案备选库，加快实时计算中断面寻优的速度，主动解列阶段根据电力系统的实时状态预测暂态稳定性，当电力系统失稳时则获取失稳通道并进一步获取易失稳断面，根据预设的经济指标函数选取最优解列断面，进行实时解列，实现“离线预算、在线选优、实时匹配”的紧急解列控制。
在一个优选方案中，所述通过离线仿真获取电力系统的易失稳断面作为解列方案备选库，具体包括：
将相位角原理、循序阻抗原理以及ucosφ原理中任一项作为主判据，剩余两项作为辅助判据，建立线路失步判据；
根据所述线路失步判据对电力系统的所有输电回线路的潮流数据进行失步判断；
获取判定为失步的回线路；
获取包含所述失步的回线路的易失稳通道；
获取包含所述易失稳通道的易失稳断面；
将所述易失稳断面作为解列方案备选库。
具体而言，本发明实施例以相位角原理为主判据为例，则有：
如图2所示，相位角原理将解列装置安装处的电压与电流间相位角
(1)振荡中心在安装处正方向判据：
1)正常运行在i区时(送端)，从i区开始按顺序经过ii区、iii区、iv区，则认为经历了一个振荡周期；
2)正常运行在iv区时(受端)，从iv区开始按顺序经过iii区、ii区、i区，也认为经历了一个振荡周期。
(2)振荡中心在装置安装处反方向判据：
1)正常运行在i区时，从i区开始按顺序经过iv区、v区、vi区，则认为经历了一个振荡周期；
2)正常运行在iv区时，从iv区开始按顺序经过v区、vi区、i区，也认为经过了一个振荡周期。
(3)判断振荡中心就在安装处附近时的判据：
1)电压包络线的最小值必须出现很低数值；
2)正常运行在i区时，从i区开始突变到iv区(或跨越ii、iii中的一个区)再回到i区，作为一个失步振荡周期；
3)正常运行在iv区时，从iv区开始突变到i区(或跨越ii、iii中的一个区)再回到iv区，作为一个失步振荡周期。
根据主判据获得失步回线路，再用辅助判据对其进行验证，对失步回线路作进一步判断，确定失步回线路后，则将包含失步回线路的通道作为易失稳通道，进一步将包含易失稳通道的断面作为易失稳断面，并将易失稳断面作为解列方案备选库，以供主动解列时进行选择。
本发明实施例将相位角原理、循序阻抗原理以及ucosφ原理中任一项作为主判据，剩余两项作为辅助判据，建立线路失步判据，能够确保失步判断过程的准确性；建立解列方案备选库，能够减少实时计算中断面寻优的时间。
作为上述方案的改进，所述解列方案备选库还包括解列时间，所述解列时间用于控制断面解列的时间。
需要说明的是，现有技术并没有设置解列时间，进行解列控制时断面解列有快有慢，使得失稳振荡中心存在转移，电力事故扩大，损失增加。
本发明实施例的解列时间用于控制断面解列的时间，在各断面采用设置好的时间进行解列控制，能够使得断面解列具有一致性，避免失稳振荡中心转移，减小电力事故带来的损失。
作为一个优选方案，所述实时状态包括电力系统的潮流数据和发电机的状态变量。
其中，潮流数据包括电流数据和电压数据，用于预测电力系统的暂态稳定性并判断电力系统是否失稳；状态变量包括功率，用于带入经济函数中进行最优解列断面选择。
作为一个优选方案，所述根据预测的结果判断电力系统是否失稳，具体包括：
选择所述线路失步判据中的主判据对预测的结果进行失步判断；
当电力系统的任一回线路判定为失步时，判定电力系统失稳。
具体而言，在线仿真时，无需再对电力系统进行多判据判断失稳，只需从离线仿真阶段使用的线路失步判据中的主判据对在线仿真预测得到结果进行失步判断即可，当任一回线路被判定为失步时，则可判定电力系统失稳，能够对电力系统的状态进行快速判断。
作为一个优选方案，所述获取失稳通道，具体包括：
获取判定为失步的回线路；
获取包含所述失步的回线路的失稳通道。
具体而言，当电力系统失稳时，首先确定失步的回线路是哪一条或是哪几条，然后获取包含失步的回路线的所有失稳通道。
作为一个优选方案，所述方法进行离线仿真时的运行模式包括任务级并行模式和任务内并行模式；
进行在线仿真时的运行模式包括任务级并行模式和任务内并行模式。
其中，任务级并行模式是指同时处理多个计算任务，各个计算任务都有独立的cpu和内存资源，相互之间没有数据依赖和通信；任务内并行模式是指将单个计算任务分解为多个子任务，使用多个cpu进行并行处理，子任务之间存在数据依赖和相互通信。
作为一个优选方案，所述经济指标函数具体为：f＝min(k1*x1+k2*x2)；
其中，k1为负荷损失系数，x1为负荷损失，x1的值由解列后电力系统的低频低压减载量确定；
k2为事故罚款系数，x2为事故罚款，x2的值由电力事故的处罚量和对用户的赔偿量确定。
需要说明的是，系统实施解列后，形成的每个孤岛内都存在不平衡功率，这就需要采取切机或者切负荷措施使得各孤岛能稳定运行。由于不同等级的负荷和发电机在系统中所处的地理位置和作用不一样，其切机/切负荷所带来的经济成本影响和社会影响也不尽相同，这就需要建立可以维持孤岛稳定运行和切机/切负荷经济成本最优的断面选择模型。
本发明实施例对于可能的解列割集，综合考虑电力系统运行的经济性、稳定性和安全性，通过构建经济指标函数对可能的解列割集进行校验识别，能够保证解列后孤岛的稳定性、发电机群组同调的基础上，使得各孤岛的不平衡功率最小。
综上，本发明实施例提供一种电力系统解列控制方法，将主动解列和离线解列结合，通过大量的离线仿真，综合多种判别方法，确定电力系统中存在弱连接的易失稳断面，作为解列方案备选库，加快了实时计算中断面寻优的速度；根据电力系统的实时状态进行暂态稳定性预测，从而判断电力系统是否失稳，当失稳时，获取失稳通道，并从解列方案备选库中进一步获取得到易失稳断面，根据预设的经济指标函数选取最优解列断面，进行实时解列，实现了“离线预算、在线选优、实时匹配”的紧急解列控制；而且所选解列断面具有全局最优性和广域协调特性，可应对复杂故障场景，具有良好的适应性，即使发生预想外故障，通过对易失稳断面解列，同样可以防止事故进一步扩大。
应当理解，本发明实现上述电力系统解列控制方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述电力系统解列控制方法的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
图3所示为本发明提供的一种电力系统解列控制装置的一个优选实施例的流程示意图所述装置能够实现上述电力系统解列控制方法的所有流程。
如图3所示，所述装置包括：
离线仿真模块，用于通过离线仿真获取电力系统的易失稳断面作为解列方案备选库；
在线仿真模块，用于通过在线仿真获取电力系统的实时状态；
暂态稳定预测模块，用于根据所述实时状态预测电力系统的暂态稳定性；
失稳判断模块，用于根据所述暂态稳定预测模块预测的结果判断电力系统是否失稳；
通道获取模块，用于获取易失稳通道；
断面获取模块，用于获取易失稳断面；
断面寻优模块，用于根据预设的经济指标函数获取最优解列断面；
解列控制模块，用于对所述最优解列断面进行解列控制。
优选地，所述离线仿真模块具体用于：
将相位角原理、循序阻抗原理以及ucosφ原理中任一项作为主判据，剩余两项作为辅助判据，建立线路失步判据；
根据所述线路失步判据对电力系统的所有输电回线路的潮流数据进行失步判断；
获取判定为失步的回线路；
获取包含所述失步的回线路的易失稳通道；
获取包含所述易失稳通道的易失稳断面；
将所述易失稳断面作为解列方案备选库。
进一步地，所述离线仿真模块的所述解列方案备选库还包括解列时间，所述解列时间用于控制断面解列的时间。
优选地，所述失稳判断模块获取的所述实时状态包括电力系统的潮流数据和发电机的状态变量。
优选地，所述失稳判断模块具体用于：
选择线路失步判据中的主判据对预测的结果进行失步判断；
当电力系统的任一回线路判定为失步时，判定电力系统失稳。
优选地，所述通道获取模块具体用于：
获取判定为失步的回线路；
获取包含所述失步的回线路的失稳通道。
优选地，所述离线仿真模块运行模式包括任务级并行模式和任务内并行模式。
优选地，所述在线仿真模块的运行模式包括任务级并行模式和任务内并行模式。
优选地，所述断面寻优模块中预设的经济指标函数具体为：f＝min(k1*x1+k2*x2)；
其中，k1为负荷损失系数，x1为负荷损失，x1的值由解列后电力系统的低频低压减载量确定；
k2为事故罚款系数，x2为事故罚款，x2的值由电力事故的处罚量和对用户的赔偿量确定。
本发明实施例提供的一种电力系统解列控制装置，将主动解列和离线解列结合，实现了“离线预算、在线选优、实时匹配”的紧急解列控制建立解列方案备选库，加快了实时计算中断面寻优的速度，所选解列断面具有全局最优性和广域协调特性，可应对复杂故障场景，具有良好的适应性，即使发生预想外故障，通过对易失稳断面解列，同样可以防止事故进一步扩大。
图4所示为本发明提供的一种电力系统解列控制装置的另一个优选实施例的流程示意图。
如图4所示，所述装置包括：处理器、存储器；
其中，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，且执行时实现如上述任一实施例中所述的电力系统解列控制方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序的执行过程。
所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明实施例提供的一种电力系统解列控制装置，将主动解列和离线解列结合，实现了“离线预算、在线选优、实时匹配”的紧急解列控制建立解列方案备选库，加快了实时计算中断面寻优的速度，所选解列断面具有良好的适应性。
以上所述，仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干等效的明显变形和/或同等替换，这些明显变形和/或同等替换也应视为本发明的保护范围。
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