系统恢复中环网并列合闸角的最优调控

【摘 要】本文主要从以下方面针对系统恢复中环网并列合闸角的最优调控进行了简单分析与探讨。

【关键词】系统恢复；环网并列；合闸角；最优调控

电力系统合闸角的准确控，为研究电力系统短路故障提供了有效手段，而且可以进行电力系统稳态研究提供了关键技术。因此，对系统恢复中环网并列合闸角的最优调控有其必要性。

1 研究背景

随着现代电力系统的规模化发展，提供全国范围内的稳定供电，确保电力系统的高度稳定性，尤其是对于大停电后电力系统的恢复，已经成来个极为复杂的控制与决策问题，因此，必须要要充分重视系统恢复中环网并列合闸角的最优调控以及电网设置技术的主导性，尤其是随着现代网络技术和无线通信技术的发展，传统的电力资源有限性越来越明显，要想实现高速率、高效处理的电力数据处理，对电力系统进行深化研究。经过大量的实践研究发现，电力系统恢复中环网并列合闸角的最优调控作为其中的一个关键性问题，必须要电合闸角过大量进行合理的调控制，避免损坏事故及其它事故的发生，否则，一旦发生并合闸角的操作，就必然会对周围以及附近的系统造成巨大的损失，甚至于发生严重的停电事故，因此，需要加强系统恢复中环网并列合闸角的调控，将合闸角尽可能地减小到系统允许的范围内。另外，在实际工作中，对于恢复期间发生的并列操作，通常需要调度员根据类似事故的处理经验以及预案进行处理，但是，正常运行下和大停电场景下的工作状况存在着很大的区别，虽然制定了相关的调整方案，但是并不能涵盖所有事故场景，加上合闸角的复杂性，必须要通过并列操作辅助决策信息进行统一的整理。

2 并列合闸角的最优调控

在大停电后，系统恢复过程中，调度员要根据综合自动化数据平台上的可靠性分析管理系统，可以准确、快速地对煤矿的所有机电设备以及运行情况以及故障情况进行集中控制与管理，即集中自动控制、集中手动控制以及集中检修控制，其中，通过手动集中控制，可以远程实现对各个运行附件的控制，并且检查各个附件间良好的闭锁功能；集控检修与集控手动控制功能的作用相类似；集控自动控制具有良好的一键通功能。另外，这种设置方式检测复杂程度相对较高，而且加上价格因素和移动台自我处理能力的限制，会严重影响到电力系统恢复过程中信号传送质量。因此，基于这些问题的基础上，必须要充分考虑到并列合闸角的最优调控和系统设置技术，通过对各个单元之间客观存在相关性和各种技术的分析，提高系统恢复性能。

2.1 最优调控流程

大停电后，合闸角最优调控制需要调度以及调度人员的多次手动操作来完成，而自动发电控制通常不可用，因此，在减小合闸角的过程中，为了减运行人员和调度人员的负担，应该尽可能地减少发电机的数量。在实际操作中，可以从以下方面入手：

要通过发电机的有功调整量，使得合闸角的灵敏度保证大小上的一一变化，并在逐渐增加的过程中，完全参与发电机数量调整中，待其值减少到所规定的设定值即可，比如在实际工作中，可以假设所有的发电机均参与合闸角的调控，通过分析后得到发电机调整量，并且按照最大调整量，坚持优先参与的原则，一一增加发电机的数量，待达到调控目标后，方可执行，但是以上方法仍旧存在着相应的不足之处：一是在增加发电机时，需要对发电机的有功量进行重新计算；二是有功出力调整范围较小，这对于减少合闸角不能发挥优先参与调控的作用。因此，为了克服以上方法存在的不足之处，提出一种基于二分法原理和基础上，所建立起来的一种最少量方法，即减少合闸角的新模型，具体的最优化调控制流程图如图1所示：

图1

根据以上流程图可以知道，基于二分法基础上的受端电网中的发电机会全面参与调控，增加有功出力但是没有达到上限的发电机，可以按照增加有功出力，使得合闸角的灵敏度大小减小，并进行进一步的由高到低的排序，然后，根据二分法的原理，进行数据量的迭加处理，得到增加有功出力的最小数量的发电机集合以及相应的增加量，这样，在满足运行人员和调度要求的情况下，减少最优调控的总计算量，达到最优调控的目标。

2 性能分析

根据以上建立起来的减少合闸角最优调控模型，必须要进行模型的求解，为此，在实际工作中，采用分支定界的方法，结合非线性规划算法，得到非线性的规划问题，建立起相应的代数建模系统，采用分支定界的方法求解，具体的计算方法如下：

通过以上计算方法，就可以得到对负荷进行筛选处理，并在此基础上，进一步减少离散控制变量。这种计算方法与常规的模型相比，具体很好的调控优势，具体如下：

首先该模型以发电机有功出力的调整量平方和为最目标函数，在参与调整发电机数量的基础上，保证了所有机组的参与调整，且需要的发电机数量小，区一体，利用二分法的原理，所需要的迭代数量也相对较少。

其次该模型以恢复负荷和增加发电机有功出务为主要控制手段，要保证合闸角限值的情况下，其所需要的控制量小，而且对于整个系统的备用要求也相对较低，且从另外一个角度来讲，其对合闸角的调控能力会更强。

第三该模型在减少合闸角的情况下，其中至少有一台发电会减少有功出力，另一台则会相应增中有功出力，因此，这样，可以全面地保证发电机负荷的完整控制，同时，得到的参与调整数量也会减少一台以上。

第四在恢复了系统部分负荷后，发电机调整时间也减少，进一步符合了电力系统恢复的目标，使得恢复效率提高，推进了系统恢复的进程。

3 仿真分析

在这里以某系统10机39节点算例系统进行分析，以减小合闸角的调控方法和性能，具体的单线图如图2所示：

图2

根据图2所示：发电机准同期并列操作时，一般先将“待并侧”（发电机侧）的电压和频率调到大致相同，然后根据“整步表”指针的旋转情况进行“细调”。整步表顺时针转动，表示待并侧频率较快，逆时针转动表示待并侧频率较慢。假设曲线包围的右下侧分区内发生了严重的故障，需要通过断面与左上侧主网解列，并在解列后，通过降低发电机的有功出力，确保整体的稳定运行，而右下侧则最终会演变为大停电，从而成功实现黑启动，并最终恢复50%左右的负荷和主网架，在通过合闸线路时，就会实现环网的并列操作，为了降低恢复的风险，要增加主风与右下分区的联系性，全面提升系统运行的安全性，且各个出线上的负荷量也会随机生成，并经归一得到最终数据。

4 相关建议

以下模型的建立就是针对环网并列合闸角的缺点设计的，能够有效地应用于控制大容量环形变压器合闸，避免合闸时产生浪涌电流导致跳闸。为了进一步提升并列操作时，合闸角的最优控制，提出了以下相关建议：

一是可以专门设计自动测试软件，采用STM32系列ARM控制器作为中心处理CPU，嵌入uc/OSII操作系统对系统进行管理，对合闸人员身份进行确认，同时接收现场检修人员发送的“允许”信号并进行确认，只有事先设定的条件满足时方可实施合闸操作，从而保证现场工作人员的安全。

二是采用独特的技术，确保环形变压器在合闸时无浪涌电流，实时检测线路电压及电流，超过规定值时给出告警信号，根据需要，可以附加对设备状态参数进行监控的功能。

5 结论

总而言之， 系统恢复中环网并列合闸角的最优调控是一个相对复杂的问题，需要相关从中央到地方加强对深入的研究与探讨，创新合闸的主动权，避免他人误合闸引起的事故，以创造更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]陈小平，顾雪平.基于遗传模拟退火算法的负荷恢复计划制定[J].电工技术学报，2009（01）

[2]刘玉田，王春义.基于数据仓库的网架恢复群体智能决策支持系统[J].电力系统自动化，2009（01）.

[3]刘强，石立宝，周明，李庚银，倪以信.现代电力系统恢复控制研究综述[J].电力自动化设备，2007（11）.

[4]叶华，刘玉田.系统恢复中环网并列合闸角的最优调控[J].电力系统自动化，2011（24）.