电力系统动态安全调度新算法

电力系统动态安全调度新算法

杨新林!孙元章

"清华大学电机系!北京市#$$$%&’

摘要(提出了一种动态安全调度新算法)基于最大相容集的概念!从暂态稳定控制的工程背景出

发!将可行域为空的动态安全调度优化问题扩展为在其最大相容集簇上的寻优问题!并将其转换成一个混合整数规划模型!解决了动态安全约束过强导致优化问题不可行及预防控制的经济代价过高等困难)试验算例证实了模型和方法的有效性)根据动态安全调度特点探讨了今后的研究方向)关键词(电力系统*动态安全调度*暂态稳定控制*优化问题中图分类号(+,-.*+,-

#/收稿日期(/$$#0##0/#*修回日期(/$$/0$#0$-)

国家重点基础研究专项经费"1#22%$/$.#3’及国家杰出青年科学基金"32%/3#$&’

资助项目)4引言

动态安全调度是电力系统动态安全分析的重要内容)它是指通过调节发电机的有功功率!提高电力系统的暂态稳定水平!使得系统在某些事故下由暂态不稳定变为暂态稳定!以防止事故扩大引发的大

规模停电事故5#6

)与这一概念类似的提法还有动态

预防控制5/67考虑稳定性约束的有功发电再调节5.6

等!一般都将其描述为考虑动态安全性的潮流优化问题)

89:;<较早将能量函数方法用于动态安全调度算法研究!将一组以暂态能量灵敏度系数描述的动态安全约束引入到常规经济调度问题中!提出一种

数学规划模型5/6

)后续的研究者在文献5/6的基础上完成了大量的工作)文献5.6

提出了更接近工程实际的目标规划模型!

通过调节发电机有功功率!保证动态安全性和经济性目标!并使联络线上的潮流水平符合要求)为满足在线应用的要求!文献5&6

采用高阶泰勒展开式仿真故障轨线!

有效地提高了计算速度)文献536提出了一种不同于能量灵敏度分析的启发式方法!通过调节发电机有功功率!保证故障切除时系统各发电机保持相同转速!以提高系统的暂态稳定性)

但以往的工作较少涉及如下问题(首先!对于一组合理的事故预想!在某些负荷水平下!仅通过预防控制无法保证系统的动态安全性)其实质是由于动

态安全约束的引入!

使优化问题可行域为空而无解!文献5&6

提到这个问题!但没有给出解决方法)其次!当存在远方电源通过高压网络向负荷中心供电等情况时!仅通过预防控制来保证系统的稳定运行并不

经济!亦即在有些情况下问题即便有解!也往往因为

代价过高而失去工程意义53!=6

)

以上分析表明!需要将预防控制和紧急控制结合起来以解决电力系统的暂态稳定问题)这自然引

出了一个问题(

如何协调这两种控制方式!保证系统在一组合理预想事故下的稳定性!并使控制总代价"

包括紧急控制代价和预防控制代价’最小)文献5-6

提出了预防控制和紧急控制协调的思路)基于工程实践!

本文提出了一种新的协调方法(首先通过预防控制来提高系统的稳定水平!将紧急控制作为维持系统稳定性的辅助措施)具体而言!该方法包括

/个步骤(>在保证合理和经济性的前提下!

首先通过动态安全调度尽可能提高系统的稳定性!并使动态安全调度的控制代价最小*?对通过动态安全调度无法消除的预想事故!寻找控制代价最小的紧急控制措施!保证系统的暂态稳定性)

在这个框架下!本文将原有的动态安全调度分析模型5/6

!

扩展为一个线性混合整数规划模型!从而可以探测并去除动态安全约束集中导致优化问题不可行或者使解不经济的某些约束!这些约束对应的事故发生时!系统的稳定性由紧急控制来保证"具体的算法研究将在后续文章中讨论’*在剩余的动态安全约束中采用文献5/6

的方法!从而使得出的调整方案最大限度地满足了系统的稳定性和经济性要求)

@数学模型及算法

由于改善系统在一种预想事故下的稳定性将改善或者恶化其他事故下系统的稳定性!甚至会使调整前稳定的预想事故失去稳定!在模型中逐一考虑各预想事故或者仅考虑调整前不稳定预想事故的方法并不可取)建立动态安全约束时!应同时考虑所有调整前不稳定和稳定水平不高的故障!这些预想事

故可通过事故筛选环节来确定5/6

)这也回答了文献

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