一种消除局部稳定断面越限的辅助决策方法及装置与流程

1.本发明涉及一种消除局部稳定断面越限的辅助决策方法及装置，属于电力系统领域。


背景技术：

2.由于跨省跨区输电规模不断增长，新能源比例持续攀升，局部地区已呈现分布式新能源高比例接入态势，新能源大发场景下，局部地区断面越限越来越频繁。针对断面越限情况，传统的方式是：先利用常规机组进行发电方式调整，若仍存在越限，对负荷侧资源进行调节，一般为切除负荷侧资源，但是目前的调节方式比较粗暴，调节不够精准。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种消除局部稳定断面越限的辅助决策方法及装置，解决了背景技术中披露的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
5.一种消除局部稳定断面越限的辅助决策方法，包括：
6.响应于局部稳定断面越限、且发电方式调整后无法消除局部稳定断面越限，采用预设的负荷侧资源控制优化模型，获取负荷侧资源控制策略；其中，负荷侧资源控制优化模型为考虑约束条件优先级的模型，以负荷侧资源调节量最小为目标，并将约束条件无法校正量通过惩罚项的方式加入目标函数；
7.根据负荷侧资源控制策略控制负荷侧资源，消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限。
8.在获取负荷侧资源控制策略之前，还包括进行局部稳定断面越限判断的步骤，该步骤包括：
9.获取电网计划数据、预测数据和极端天气造成的预想故障集；
10.利用电网计划数据、预测数据和预想故障集，生成电网未来运行趋势断面数据；
11.通过潮流计算对电网未来运行趋势断面数据进行验证，获得连续的电网运行趋势数据；
12.根据连续的电网运行趋势数据，判断出越限的局部稳定断面。
13.通过潮流计算对电网未来运行趋势断面数据进行验证，获得连续的电网运行趋势数据，包括：
14.通过潮流计算对电网未来运行趋势断面数据进行验证，若不满足功率平衡条件，对发电机以及负荷侧资源进行调整，重复该步骤，直到满足功率平衡条件，获得连续的电网运行趋势数据。
15.对连续的电网运行趋势数据进行电网运行风险点筛选，包括：
16.采用基于松弛等式约束的筛选风险点模型，对连续的电网运行趋势数据进行电网运行风险点筛选；
17.其中，筛选风险点模型通过引入节点有功不平衡和节点无功不平衡来松弛约束，筛选风险点模型的目标函数为：
[0018][0019]
其中，为节点i的有功不平衡量，为节点i的无功不平衡量；
[0020]
约束条件为：
[0021]
p
ij,min
≤p
ij
≤p
ij,max
[0022][0023][0024]vimin
≤vi≤v
imax
[0025]
其中，p
ij
＝v
ivj
(g
ij
cosθ
ij
+b
ij
sinθ
ij
)-g
ijvi2
为连接节点i和节点j的线路传输有功功率，p
g,i
为与节点i相连的发电机有功出力，p
l,i
为节点i上的有功负荷，vi为节点i的电压幅值，vj为节点j的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的节点j，g
ij
为节点i和节点j之间的互电导，b
ij
为节点i和节点j之间的互电纳，θ
ij
为节点i和节点j电压的相角差，q
g,i
为与节点i相连的发电机无功出力，q
l,i
为节点i上的无功负荷，p
ij,min
为p
ij
的下限，p
ij,max
为p
ij
的上限，为基准调度下节点i相连的发电机有功出力，为q
g,i
的下限，为q
g,i
的上限，v
imin
为vi的下限，v
imax
为vi的上限。
[0026]
负荷侧资源控制优化模型的目标函数为：
[0027][0028]
其中，n
ct
为可调负荷侧资源的数目，n
ov
为越限设备数目，ci′
为第i
′
个可调负荷侧资源的调解控制成本系数，δui′
为第i
′
个可调负荷侧资源的实际调节量，mj′
为第j
′
个越限设备的无法校正量，mj′
为第j
′
个越限设备的约束优先级对应的惩罚因子；
[0029]
负荷侧资源控制优化模型根据局部稳定断面越限量大小、负荷侧资源的可调节量及调节速率，确定约束条件优先级；
[0030]
约束条件为：
[0031][0032]
pi′
,min
＜pi′
＜pi′
,max
[0033][0034]
其中，pi′
为第i
′
个可调负荷侧资源的动作量，pi′
,min
为pi′
的下限，pi′
,max
为pi′
的上限，si′j′
为第j
′
个越限设备对第i
′
个可调负荷侧资源的灵敏度，pj′0为第j
′
个越限设备的当前潮流，pj′
min
为第j
′
个越限设备的潮流下限值，pj′
max
为第j
′
个越限设备的潮流上限值。
[0035]
一种消除局部稳定断面越限的辅助决策装置，包括：
[0036]
策略获取模块，响应于局部稳定断面越限、且发电方式调整后无法消除局部稳定断面越限，采用预设的负荷侧资源控制优化模型，获取负荷侧资源控制策略；其中，负荷侧资源控制优化模型为考虑约束条件优先级的模型，以负荷侧资源调节量最小为目标，并将约束条件无法校正量通过惩罚项的方式加入目标函数；
[0037]
控制模块，根据负荷侧资源控制策略控制负荷侧资源，消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限。
[0038]
还包括局部稳定断面越限判断模块；
[0039]
局部稳定断面越限判断模块，获取电网计划数据、预测数据和极端天气造成的预想故障集，利用电网计划数据、预测数据和预想故障集，生成电网未来运行趋势断面数据，通过潮流计算对电网未来运行趋势断面数据进行验证，获得连续的电网运行趋势数据，根据连续的电网运行趋势数据，判断出越限的局部稳定断面。
[0040]
局部稳定断面越限判断模块中，采用基于松弛等式约束的筛选风险点模型，对连续的电网运行趋势数据进行电网运行风险点筛选；
[0041]
其中，筛选风险点模型通过引入节点有功不平衡和节点无功不平衡来松弛约束，筛选风险点模型的目标函数为：
[0042][0043]
其中，为节点i的有功不平衡量，为节点i的无功不平衡量；
[0044]
约束条件为：
[0045]
p
ij,min
≤p
ij
≤p
ij,max
[0046][0047][0048]vimin
≤vi≤v
imax
[0049]
其中，p
ij
＝v
ivj
(g
ij
cosθ
ij
+b
ij
sinθ
ij
)-g
ijvi2
为连接节点i和节点j的线路传输有功功率，p
g,i
为与节点i相连的发电机有功出力，p
l,i
为节点i上的有功负荷，vi为节点i的电压幅值，vj为节点j的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的节点j，g
ij
为节点i和节点j之间的互电导，b
ij
为节点i和节点j之间的互电纳，θ
ij
为节点i和节点j电压的相角差，q
g,i
为与节点i相连的发电机无功出力，q
l,i
为节点i上的无功负荷，p
ij,min
为p
ij
的下限，p
ij,max
为p
ij
的上限，为基准调度下节点i相连的发电机有功出力，为q
g,i
的下限为q
g,i
的上限，v
imin
为vi的下限，v
imax
为vi的上限。
[0050]
策略获取模块中，负荷侧资源控制优化模型的目标函数为：
[0051][0052]
其中，n
ct
为可调负荷侧资源的数目，n
ov
为越限设备数目，ci′
为第i
′
个可调负荷侧
资源的调解控制成本系数，δui′
为第i
′
个可调负荷侧资源的实际调节量，mj′
为第j
′
个越限设备的无法校正量，mj′
为第j
′
个越限设备的约束优先级对应的惩罚因子；
[0053]
负荷侧资源控制优化模型根据局部稳定断面越限量大小、负荷侧资源的可调节量及调节速率，确定约束条件优先级；
[0054]
约束条件为：
[0055][0056]
pi′
,min
＜pi′
＜pi′
,max
[0057][0058]
其中，pi′
为第i
′
个可调负荷侧资源的动作量，pi′
,min
为pi′
的下限，pi′
,max
为pi′
的上限，si′j′
为第j
′
个越限设备对第i
′
个可调负荷侧资源的灵敏度，pj′0为第j
′
个越限设备的当前潮流，pj′
min
为第j
′
个越限设备的潮流下限值，pj′
max
为第j
′
个越限设备的潮流上限值。
[0059]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行消除局部稳定断面越限的辅助决策方法。
[0060]
本发明所达到的有益效果：本发明在局部稳定断面越限、且发电方式调整后无法消除局部稳定断面越限的情况下，采用以负荷侧资源调节量最小为目标的考虑约束条件优先级的模型，获取负荷侧资源控制策略，基于负荷侧资源控制策略消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限，调节精准，保证来电网安全稳定经济运行。
附图说明
[0061]
图1为本发明方法的具体流程图；
[0062]
图2为电网未来时刻风险点感知流程；
[0063]
图3为负荷侧资源控制流程图。
具体实施方式
[0064]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0065]
一种消除局部稳定断面越限的辅助决策方法，包括以下步骤：
[0066]
步骤1，响应于局部稳定断面越限、且发电方式调整后无法消除局部稳定断面越限，采用预设的负荷侧资源控制优化模型，获取负荷侧资源控制策略；其中，负荷侧资源控制优化模型为考虑约束条件优先级的模型，以负荷侧资源调节量最小为目标，并将约束条件无法校正量通过惩罚项的方式加入目标函数；
[0067]
步骤2，根据负荷侧资源控制策略控制负荷侧资源，消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限。
[0068]
上述方法在局部稳定断面越限、且发电方式调整后无法消除局部稳定断面越限的情况下，采用以负荷侧资源调节量最小为目标的考虑约束条件优先级的模型，获取负荷侧
资源控制策略，基于负荷侧资源控制策略消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限，调节精准，保证来电网安全稳定经济运行。
[0069]
上述方法需要先对局部稳定断面越限判断进行判断，然后根据断面限值以及越限量，利用常规机组进行发电方式调整，若无法消除局部稳定断面越限，在进一步采用负荷侧资源控制优化模型获取负荷侧资源控制策略，根据负荷侧资源控制策略控制负荷侧资源，消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限。
[0070]
由于可调度负荷单体资源种类多，数量大，单体容量/出力较小，可以先对基础的单体资源进行聚合，如图1所示，以接入单体资源响应时间为对象，按照分区、地区及全网等空间维度对负荷侧资源进行聚合，按照毫秒级、秒级、分钟级以上等不同响应时间维度对负荷侧资源进行聚合，为电网对负荷侧资源的监视、分析与控制提供空间聚合基础模型、响应时间聚合基础模型，即负荷侧资源以这种聚合形式参与后面的调控环节；其中，模型聚合属性包括：模型类型名称、当前有功、总容量、上调节量、下调节量、已响应量等。
[0071]
获取电网计划数据、预测数据和天气情况；其中，计划数据包括日内机组计划数据和检修计划，预测数据包括负荷预测数据和新能源出力预测数据，通过天气情况可获得极端天气造成的预想故障集。针对众多数据存在不同来源、不同时间尺度、不同质量等问题导致的数据差异，数据进行时间尺度统一清洗，采用线性插值法，以5分钟为时间步长补全缺失数据。
[0072]
采样负荷等比例分摊法，将处理过的电网计划数据和预测数据分配到电网模型的发电机节点和负荷节点中，并将预想故障集合中的设备进行故障切除或开断，生成电网未来运行趋势断面数据。
[0073]
通过潮流计算对电网未来运行趋势断面数据进行验证，若不满足功率平衡条件，对发电机以及负荷侧资源进行调整，重复该步骤，直到满足功率平衡条件，获得连续的电网运行趋势数据，具体可见图2。
[0074]
根据连续的电网运行趋势数据，采用基于松弛等式约束的筛选风险点模型，筛选出越限的局部稳定断面；其中，筛选风险点模型的目标函数为：
[0075][0076]
其中，dpi为节点i的有功不平衡量，dqi为节点i的无功不平衡量；
[0077]
筛选风险点模型通过引入节点有功不平衡和节点无功不平衡来松弛约束，节点有功与无功的不平衡量方程为：
[0078][0079][0080]
线路传输功率表达式为：
[0081]
p
ij
＝v
ivj
(g
ij
cosθ
ij
+b
ij
sinθ
ij
)-g
ijvi2
[0082]
由于线路功率不能超过限定值，因此有：
[0083]
p
ij,min
≤p
ij
≤p
ij,max
[0084]
在筛选风险点时，发电机的有功出力同基准调度方案下的发电机出力，其无功出
力不能超出其约束范围，因此发电机有功与无功出力约束为：
[0085][0086][0087]
节点电压不能超过稳定运行的界限值，因此节点电压约束为：
[0088]vimin
≤vi≤v
imax
[0089]
其中，p
ij
为连接节点i和节点j的线路传输有功功率，p
g,i
为与节点i相连的发电机有功出力，p
l,i
为节点i上的有功负荷，vi为节点i的电压幅值，vj为节点j的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的节点j，g
ij
为节点i和节点j之间的互电导，b
ij
为节点i和节点j之间的互电纳，θ
ij
为节点i和节点j电压的相角差，q
g,i
为与节点i相连的发电机无功出力，q
l,i
为节点i上的无功负荷，p
ij,min
为p
ij
的下限，p
ij,max
为p
ij
的上限，为基准调度下节点i相连的发电机有功出力，为q
g,i
的下限，为q
g,i
的上限，v
imin
为vi的下限，v
imax
为vi的上限。
[0090]
当局部稳定断面通过常规方式仍然无法消除越限，那就需要对各主变负荷侧资源进行控制，见图3：
[0091]
先确定目标函数；
[0092]
针对某些局部稳定断面，可以支撑调整该断面的机组和负荷侧资源很少，灵敏度也小，机组及负荷侧资源都达到上下限后断面依旧越限，这个时候模型是没有解的，因为不满足模型的约束条件。为了使得模型有解，扩大模型的使用范围，这里的模型将没办法校正的约束条件放到目标函数里。
[0093]
该目标函数以负荷侧资源调节量最小为目标，并综合考虑约束条件的优先级，将约束条件无法校正量通过惩罚项的方式加入目标函数；
[0094]
目标函数可以为：
[0095][0096]
其中，n
ct
为可调负荷侧资源的数目，n
ov
为越限设备数目，ci′
为第i
′
个可调负荷侧资源的调解控制成本系数，δui′
为第i
′
个可调负荷侧资源的实际调节量，mj′
为第j
′
个越限设备的无法校正量，mj′
为第j
′
个越限设备的约束优先级对应的惩罚因子，为约束条件无法校正量的惩罚项。
[0097]
其次，负荷侧资源，有着不同的资源响应时长及调节能力，选出其中能够满足调节需求的负荷，参与调控环节，即根据负荷资源响应时长、调节能力建立负荷模型集，将满足负荷调节的模型纳入优化模型；
[0098]
负荷侧资源控制优化模型根据局部稳定断面越限量大小、负荷侧资源的可调节量及调节速率，确定约束条件优先级；
[0099]
约束条件，主要有：
[0100]
功率平衡约束：
[0101][0102]
可调负荷侧资源动作量上下限约束：
[0103]
pi′
,min
＜pi′
＜pi′
,max
[0104]
支路和稳定断面约束：
[0105][0106]
其中，pi′
为第i
′
个可调负荷侧资源的动作量，pi′
,min
为pi′
的下限，pi′
,max
为pi′
的上限，si′j′
为第j
′
个越限设备对第i
′
个可调负荷侧资源的灵敏度，pj′0为第j
′
个越限设备的当前潮流，pj′
min
为第j
′
个越限设备的潮流下限值，pj′
max
为第j
′
个越限设备的潮流上限值。
[0107]
采用上述模型获取负荷侧资源控制策略，根据负荷侧资源控制策略控制负荷侧资源，消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限；可通过agc一键加出力、营销负荷控制及秒级负荷控制等方式进行发电、负荷侧资源的快速控制。
[0108]
上述方法有利于电网通过精准切除相关负荷，消除断面越限，保障电网安全稳定运行。
[0109]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种消除局部稳定断面越限的辅助决策装置，包括：
[0110]
局部稳定断面越限确定模块，获取电网计划数据、预测数据和极端天气造成的预想故障集，利用电网计划数据、预测数据和预想故障集，生成电网未来运行趋势断面数据，通过潮流计算对电网未来运行趋势断面数据进行验证，获得连续的电网运行趋势数据，根据连续的电网运行趋势数据，筛选出越限的局部稳定断面。
[0111]
局部稳定断面越限确定模块中，根据连续的电网运行趋势数据，采用基于松弛等式约束的筛选风险点模型，筛选出越限的局部稳定断面；
[0112]
其中，筛选风险点模型通过引入节点有功不平衡和节点无功不平衡来松弛约束，筛选风险点模型的目标函数为：
[0113][0114]
其中，为节点i的有功不平衡量，为节点i的无功不平衡量；
[0115]
约束条件为：
[0116]
p
ij,min
≤p
ij
≤p
ij,max
[0117][0118][0119]vimin
≤vi≤v
imax
[0120]
其中，p
ij
＝v
ivj
(g
ij
cosθ
ij
+b
ij
sinθ
ij
)-g
ijvi2
为连接节点i和节点j的线路传输有功功率，p
g,i
为与节点i相连的发电机有功出力，p
l,i
为节点i上的有功负荷，vi为节点i的电压
幅值，vj为节点j的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的节点j，g
ij
为节点i和节点j之间的互电导，b
ij
为节点i和节点j之间的互电纳，θ
ij
为节点i和节点j电压的相角差，q
g,i
为与节点i相连的发电机无功出力，q
l,i
为节点i上的无功负荷，p
ij,min
为p
ij
的下限，p
ij,max
为p
ij
的上限，为基准调度下节点i相连的发电机有功出力，为q
g,i
的下限，为q
g,i
的上限，v
imin
为vi的下限，v
imax
为vi的上限。
[0121]
策略获取模块，响应于局部稳定断面越限、且发电方式调整后无法消除局部稳定断面越限，采用预设的负荷侧资源控制优化模型，获取负荷侧资源控制策略；其中，负荷侧资源控制优化模型为考虑约束条件优先级的模型，以负荷侧资源调节量最小为目标，并将约束条件无法校正量通过惩罚项的方式加入目标函数。
[0122]
策略获取模块中，负荷侧资源控制优化模型的目标函数为：
[0123][0124]
其中，n
ct
为可调负荷侧资源的数目，n
ov
为越限设备数目，ci′
为第i
′
个可调负荷侧资源的调解控制成本系数，δui′
为第i
′
个可调负荷侧资源的实际调节量，mj′
为第j
′
个越限设备的无法校正量，mj′
为第j
′
个越限设备的约束优先级对应的惩罚因子；
[0125]
负荷侧资源控制优化模型根据局部稳定断面越限量大小、负荷侧资源的可调节量及调节速率，确定约束条件优先级；
[0126]
约束条件为：
[0127][0128]
pi′
,min
＜pi′
＜pi′
,max
[0129][0130]
其中，pi′
为第i
′
个可调负荷侧资源的动作量，pi′
,min
为pi′
的下限，pi′
,max
为pi′
的上限，si′j′
为第j
′
个越限设备对第i
′
个可调负荷侧资源的灵敏度，pj′0为第j
′
个越限设备的当前潮流，pj′
min
为第j
′
个越限设备的潮流下限值，pj′
max
为第j
′
个越限设备的潮流上限值。
[0131]
控制模块，根据负荷侧资源控制策略控制负荷侧资源，消除发电方式调整无法消除的局部稳定断面越限。
[0132]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行消除局部稳定断面越限的辅助决策方法。
[0133]
基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行消除局部稳定断面越限的辅助决策方法的指令。
[0134]
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。
[0135]
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。
[0136]
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。
[0137]
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。
[0138]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。