一种省级电网静态安全辅助决策方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能电网调度运行与分析控制技术领域，具体涉及一种省级电网静态 安全辅助决策方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，国家电网大运行体系建设推动了电网在线安全稳定分析应用在国、分、省 三级调度全面推广，由此开创了大电网调控技术的新局面。在线安全稳定分析系统嵌入新 一代D5000调度平台，基于实时潮流、同步数据共享，进行定期安全扫描及预想方式分析， 监测当前电网的运行风险并给出实用辅助决策，能极大提高电网的可观可控性，拓展电网 运行空间，真正实现电网预防性控制。然而，该系统在辅助决策方面需要进一步改进，重点 在于辅助决策建模。
[0003] 省级电网静态潮流越限是最常出现的安全威胁，其辅助决策的合理与否直接影响 电网稳定运行。当前在线系统自上而下建设，静态安全辅助决策基于大电网建立模型，在面 向省级电网制定控制决策方案时，模型对电网控制代价、控制手段、稳措策略、水火电调节 特性、系统容错性等方面的考虑存在不适应、不细致的问题，影响决策方案的合理性，只有 结合省级电网运行特点改进辅助决策模型，才能从根本上解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明针对当前在线安全稳定分析系统辅助决策建模方法存在的不足，提出一种 省级电网静态安全辅助决策方法，保障辅助决策合理、优化。
[0005] 本发明的技术方案为：一种省级电网静态安全辅助决策方法，由在线安全稳定分 析系统提供省级电网静态安全越限信息，包括基态越限及N-1越限情况；基于最优日前发 电计划，建立静态安全辅助决策模型，将省级电网主网等效为节点-支路拓扑结构，以综合 控制代价最小化为目标函数；所述综合控制代价为控制调节代价与计划偏差代价的加权 和；将机组出力调整、水电机组启停、地区小电源出力控制、负荷倒供、输变电元件投切和事 故限电这六类控制措施纳入静态安全辅助决策模型；根据上述建立的模型，对基态方式及 任一N-1方式支路越限给出单独的辅助决策，同时给出能保证全网静态安全的全局优化辅 助决策，进行系统有功的调整。
[0006] 建模作如下等效：将省级电网220kV及以上系统等效为节点-支路拓扑结构，以输 电线路、联络变主变为支路，以发电厂、省间联络线本侧母线为电源节点，所有变电站220kV 母线为负荷节点，下网负荷、上网小电源出力均等效至220kV母线。
[0007] 约束条件包括：负荷平衡约束、潮流安全约束和控制变量约束；所述控制变量约 束包括：机组出力约束、水电启停约束、地区小电源出力约束、负荷倒供约束、输变电元件投 切约束何事故限电约束。
[0008] 建立电网实时潮流、发电计划、安全限额、控制措施和灵敏度可调用数据库，作为 参数来源；调用电源节点-断面、负荷节点-断面、支路-断面灵敏度及全网断面控制限额 数据库，以进行模型参数实时更新。
[0009] 对模型进行如下参数优化：将灵敏度矩阵稀疏化、矩阵解耦降阶、将同杆并架支路 合并，在此基础上建立辅助决策模型。
[0010] 灵敏度矩阵稀疏化是将灵敏度门槛设置为5% ;矩阵解耦降阶是将系统中节点、支 路及灵敏度矩阵按照电压等级、电网结构分区，将灵敏度较低的各分区间解耦，形成多个低 阶的节点、支路灵敏度矩阵进行计算；支路合并是指对于同杆并架双回线，若线路同跳被纳 入N-1范畴，且该线路参数相近，将其建模支路合并，实现模型降阶。
[0011] 本发明依托在线安全稳定分析系统平台，结合省级电网调度原则、控制要求及实 际运行经验，从调度员的视角，提出了一种基于六维度控制协调的针对省级电网的静态安 全在线辅助决策优化建模方法，具体有如下创新：
[0012] (1)首次提出将机组出力调整、水电机组启停、地区小电源出力控制、负荷倒供、输 变电元件投切、事故限电等六类控制措施同时纳入静态安全辅助决策模型协调组合，充分 考虑了所有常用措施用于省级电网静态安全控制，并通过模型对上述措施灵活取舍、优化 组合，能高度模拟调度员的控制思路，对电网静态安全威胁制订高效、精细的控制方案；
[0013] (2)首次提出综合控制代价的概念，将其定义为总体控制调节代价与发电侧计划 偏差代价的加权和，将综合控制代价最小化作为静态安全辅助决策模型的优化目标，保证 控制方案能以最小的调节、操作、切负荷量及发电计划偏差量实现电网静态安全控制要求， 维持电网在预设最优运行点附近安全、经济运行；
[0014] (3)将伴随预想N-1事故的电网稳措动作情况纳入静态安全辅助决策模型的考虑 范畴，模拟事故后电网的调节反应，一方面引导模型生成符合电网实际的控制方案，另一方 面在控制方案中剔除电网自动调节部分的内容，便于调度员直接参考用于调度指挥；
[0015] (4)首次提出辅助决策模型容错机制，在对所有基态及N-1越限形成全局优化控 制决策方案的基础上，通过调整模型约束参数，对任一越限单独形成决策方案作为备用，能 避免因个别模型参数异常导致的全局优化控制决策方案不可用问题，为调度员提供最大限 度的辅助决策支持。
[0016] 本发明为电力调度员基于在线安全稳定分析系统进行省级电网静态安全在线控 制提供了方便直观、优化可靠的辅助决策工具，对调度员降低劳动强度、提高分析效率、保 障调度决策正确、控制电网运行风险具有实用价值。
【附图说明】
[0017] 附图1为模型内部框架。
[0018] 附图2为模型外部框架。
【具体实施方式】
[0019] 本发明所依托的在线安全稳定分析系统：是由中国电科院、国网电科院开发的，作 为D5000调度平台高级应用的电网实时监视、分析软件，具备基于实时态或研宄态进行电 网包括静态安全分析在内的六类计算分析、辅助决策功能，能实时调用D5000平台各类潮 流、分析、控制、仿真数据库，并有人机互动功能，可作为电网静态安全在线辅助决策优化建 模平台。
[0020] 本发明方法包括以下四大步骤：
[0021] (1)由在线安全稳定分析系统负责实时态及研宄态扫描并提供省级电网静态安全 越限信息，包括基态越限及N-1越限情况明细；
[0022] (2)根据优化建模原则与框架，将省级电网主网等效为节点-支路拓扑结构，确定 建模目标函数、控制手段、约束条件的内容及其参数来源，建立电网实时潮流、发电计划、安 全限额、控制措施、灵敏度等可调用数据库（由D5000平台提供）；
[0023] (3)参照优化建模目标函数及约束条件，确定目标函数中代价系数参量，并根据模 型参数优化方法将灵敏度矩阵稀疏化、解耦降阶化，将同杆并架支路合并化，在此基础上建 立辅助决策模型；
[0024] (4)将模型采用软件实现并内化到在线安全稳定分析系统中，通过软件人机界面 修改模型参数，计算并输出针对电网静态安全越限全局优化及单一越限优化的控制辅助决 策方案。以下进行详细说明。
[0025] 1.优化建模原则与框架
[0026] 优化建模原则规定了模型目标函数、控制手段、约束条件、建模参数的内容及来 源，优化建模框架规定了模型内部、外部结构及功能布置。
[0027] 本发明汲取了当前通用模型基于控制灵敏度的建模思想，同时丰富了模型优化目 标、控制变量及约束内容。首先将省级电网220kV及以上系统等效为节点-支路拓扑结构， 以输电线路、联络变主变为支路，以发电厂、省间联络线本侧母线为电源节点，所有变电站 220kV母线为负荷节点，下网负荷、上网小电源出力均等效至220kV母线，作为建模基础。其 次，考虑省级电网日前发电计划是经多方校核、优化的发电控制参考，实时发电计划偏差越 大系统越偏离预设的最优运行点，因此将其视为控制代价之一纳入模型目标函数。据此，优 化建模原则如下：
[0028] 1)目标函数基于最优日前发电计划，综合考虑控制调节代价和计划偏差代价；
[0029] 2)控制手段全面考虑机组出力调整、水电机组启停、地区小电源出力控制、负荷倒 供、输变电元件投切、事故限电六类措施；
[0030] 3)约束条件增加设备跳闸稳措切机/切负荷因素、水火电可调范围及水电水情因