基于邏輯運(yùn)算的新能源電網(wǎng)安穩(wěn)控制策略研究

唐建興,翟 勇,劉明順,馬覃峰,趙維興,姚 瑤,3

（1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司 電力調(diào)度控制中心，貴州 貴陽 550000；2.北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司，北京 100192；3.貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025）

0 引言

為達(dá)到我國2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)，大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)逐步成為未來電網(wǎng)向著清潔、低碳的新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要途徑之一[1]，[2]。大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)后，將改變原有電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。可再生能源的出力具有波動(dòng)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，該特性對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及控制裝置的可靠性產(chǎn)生不利的影響[3]。尤其是在大規(guī)模新能源特高壓交直流輸電線路并網(wǎng)投運(yùn)后，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行控制須要考慮的系統(tǒng)變化影響因素更為復(fù)雜[4]，[5]。在實(shí)際操作中，電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略必須基于大量的計(jì)算工作，在明確電網(wǎng)運(yùn)行方式和保護(hù)范圍內(nèi)的電網(wǎng)故障形式后，根據(jù)確定的典型檢修方式和控制策略，進(jìn)行更大范圍的計(jì)算工作，用以確定電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略的最終形式[6]。為了提高計(jì)算效率，減少工作人員的計(jì)算量，有必要對電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述。

目前，針對不同地區(qū)新能源電網(wǎng)建設(shè)水平及運(yùn)行狀況的差異，各地方新能源電網(wǎng)對于運(yùn)行過程中安全、穩(wěn)定運(yùn)行的需求相差較大，所須考慮的與電網(wǎng)安穩(wěn)控制有關(guān)的影響因素和控制目標(biāo)的運(yùn)行狀態(tài)也更加復(fù)雜。文獻(xiàn)[7]～[9]分別分析了西藏電網(wǎng)、泰安電網(wǎng)、廣東電網(wǎng)在不同安全穩(wěn)定控制需求下的運(yùn)行特性及相應(yīng)的控制策略。通過分析顯示，綜合考慮多種影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的因素，研究建立標(biāo)準(zhǔn)化的安全穩(wěn)定控制策略，有利于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)精準(zhǔn)的邏輯控制，更有利于滿足未來新型電力系統(tǒng)的發(fā)展要求[10]。

為建立標(biāo)準(zhǔn)化的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略，提高控制策略計(jì)算的效率，一些學(xué)者在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[11]通過分析新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所面臨的影響因素和挑戰(zhàn)，提出了基于VPP集群參與調(diào)控的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制機(jī)制。文獻(xiàn)[12]采用自動(dòng)匹配、動(dòng)態(tài)校驗(yàn)的方法，提出了一種電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略的通用化建模方法。文獻(xiàn)[13]基于換流閥控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、通訊等方面的分析，實(shí)現(xiàn)了柔性直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)[14]通過編制更加精準(zhǔn)、規(guī)范的電網(wǎng)穩(wěn)控策略表，提出了一種電網(wǎng)穩(wěn)定控制策略的規(guī)范化思路。以上研究或側(cè)重于分析影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的因素，或側(cè)重于采用信息處理技術(shù)對電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)安全穩(wěn)定控制，但對于具體制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略及其用于控制設(shè)備的控制策略表，以提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制效率的相關(guān)研究相對較少。

本文通過構(gòu)建新能源電網(wǎng)安穩(wěn)控制啟動(dòng)判據(jù)，提出了考慮控制成本的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定優(yōu)化控制策略，應(yīng)用邏輯運(yùn)算法對不同控制策略下的啟動(dòng)條件、觸發(fā)事件、控制措施進(jìn)行了描述；根據(jù)控制策略邏輯運(yùn)算式進(jìn)行計(jì)算，形成可用于控制設(shè)備的不同運(yùn)行狀態(tài)下的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表。通過實(shí)際案例分析，驗(yàn)證了所提方法的有效性和可行性。

1 新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定狀態(tài)演化模型

當(dāng)大規(guī)模風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性新能源電源接入電網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)輸出功率的波動(dòng)會(huì)使原有電網(wǎng)中燃煤、燃?xì)獾劝l(fā)電機(jī)組的運(yùn)行功角、轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變。如果通過控制設(shè)備對當(dāng)前時(shí)刻電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整和控制，會(huì)使電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)更加復(fù)雜，影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平。綜合考慮上述因素對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成的影響，對處于正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行描述，其運(yùn)行狀態(tài)方程如式（1）所示。

式中：x（t）為新能源電網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角、轉(zhuǎn)速等狀態(tài)向量；u（t）為新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制設(shè)備控制輸入向量；d（t）為新能源電網(wǎng)安穩(wěn)控制設(shè)備運(yùn)行延滯；ω為過程噪聲向量；α為新能源電網(wǎng)狀態(tài)矩陣；β為電網(wǎng)運(yùn)行受到新能源出力波動(dòng)、控制設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)偏差等其他外界擾動(dòng)因素參數(shù)向量；β′為β的加權(quán)平均向量。

α和β具體可以表示為

式中：α0，β0為擾動(dòng)因素參數(shù)基準(zhǔn)向量；Δα，Δβ為擾動(dòng)因素參數(shù)變化向量。

若某一運(yùn)行時(shí)刻，新能源電源出力發(fā)生較大改變或電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故障時(shí)，新能源電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和運(yùn)行控制設(shè)備的控制參數(shù)均會(huì)發(fā)生較大改變。采用馬爾科夫理論對此時(shí)擾動(dòng)或故障狀態(tài)下電網(wǎng)狀態(tài)參數(shù)變化進(jìn)行描述，可表示為

式中：α（ζ）為故障時(shí)電網(wǎng)狀態(tài)矩陣；β（ζ）為故障時(shí)受外界擾動(dòng)因素影響的擾動(dòng)因素參數(shù)馬爾科夫向量；β′（ζ）為β（ζ）的加權(quán)平均向量；dmax為最大運(yùn)行延滯；ε為運(yùn)行延滯的變化上限；ζ為故障時(shí)新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)向量空間取值，用于描述故障過程中電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化情況；Px為故障時(shí)新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化概率；pij為電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)馬爾科夫變化概率矩陣元素，用于描述故障狀態(tài)下電網(wǎng)從t時(shí)刻運(yùn)行狀態(tài)i變化到t+Δt時(shí)刻運(yùn)行狀態(tài)j的概率，pij＞0。

2 新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行優(yōu)化控制模型

2.1 安穩(wěn)控制啟動(dòng)判據(jù)

在新能源電網(wǎng)安穩(wěn)狀態(tài)方程所建立的狀態(tài)演化空間中，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)所處空間位置與其處于安穩(wěn)運(yùn)行所允許邊界間的距離，即與安穩(wěn)運(yùn)行域邊界之間的距離，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的參數(shù)。通過判斷這一距離參數(shù)的大小，即可判斷新能源電網(wǎng)是否進(jìn)入須要采取安全穩(wěn)定控制措施的狀態(tài)。本文假設(shè)新能源電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行域在任意維度上的投影均為圓形區(qū)域，則可定義新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定半徑值：

式中：R為新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定半徑；αi（ζ）為故障中新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)為i時(shí)的狀態(tài)矩陣；ρ(·)為新能源電網(wǎng)狀態(tài)矩陣的譜半徑；｜·｜表示取矩陣所有元素的絕對值；K[αn，i（ζ）]=αn，i×In+In+In。

新能源電網(wǎng)安穩(wěn)控制的啟動(dòng)條件為

對于式（6）而言，若此時(shí)新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變或電網(wǎng)發(fā)生故障，電網(wǎng)狀態(tài)矩陣參數(shù)變化量大于安全穩(wěn)定半徑值，則新能源電網(wǎng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，須要采取安全穩(wěn)定控制措施，對電網(wǎng)中原有的燃煤、燃?xì)獾劝l(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，以保證電網(wǎng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行。若電網(wǎng)狀態(tài)矩陣參數(shù)變化量小于安全穩(wěn)定半徑值，則電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定，無須進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整。

2.2 考慮控制成本最優(yōu)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定優(yōu)化控制模型

在電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)控制時(shí)，考慮以控制成本最優(yōu)為目標(biāo)，建立如式（7）所示的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定優(yōu)化控制模型。

式中：F為新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行控制成本；C（t）為t時(shí)刻的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行控制單位成本向量。

式（7）中，約束條件第1項(xiàng)為新能源電網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角安全穩(wěn)定約束，δ為新能源電網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角上限；約束條件第2項(xiàng)為新能源電網(wǎng)輸出功率約束，在運(yùn)行控制過程中須要保證電網(wǎng)功率平衡；約束條件第3項(xiàng)為新能源電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定運(yùn)行控制時(shí)控制設(shè)備運(yùn)行約束。

根據(jù)式（7），運(yùn)行人員計(jì)算新能源電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定運(yùn)行控制的最低成本，選取控制成本最低的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行方式調(diào)整，形成相應(yīng)的新能源電網(wǎng)控制措施。

3 基于邏輯運(yùn)算的控制策略描述

在新能源電網(wǎng)運(yùn)行控制過程中，運(yùn)行人員通過制定控制策略，輸出相對應(yīng)的控制量至電網(wǎng)狀態(tài)控制設(shè)備，對電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定控制。對于電網(wǎng)中的實(shí)際電力電子控制設(shè)備來說，是按照控制策略表來執(zhí)行相應(yīng)的控制操作[10]。為了能夠更好地契合電網(wǎng)運(yùn)行控制過程和降低電網(wǎng)運(yùn)行控制計(jì)算復(fù)雜程度，須構(gòu)建一種可用于控制設(shè)備的不同運(yùn)行狀態(tài)下新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表[10]。

控制策略表的具體內(nèi)容分為觸發(fā)事件、方式描述、運(yùn)行狀態(tài)、控制措施4部分，前3部分是新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的啟動(dòng)條件，最后一部分是動(dòng)作行為。根據(jù)以上所建立的考慮控制成本最優(yōu)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定優(yōu)化控制策略，進(jìn)一步應(yīng)用邏輯運(yùn)算方法對其進(jìn)行劃分和描述，形成控制策略邏輯運(yùn)算式，用于電力電子控制設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作，提高調(diào)控效率和新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

3.1 控制策略描述

制定的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制優(yōu)化策略可以用邏輯運(yùn)算式（8）描述：

式中：xi為某一個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；yi為某一個(gè)運(yùn)行方式；νi為某一個(gè)觸發(fā)事件；ui為對應(yīng)的控制策略。

式（8）通過計(jì)算控制策略邏輯運(yùn)算式fi判斷所制定的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制措施ui是否由控制設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作。

考慮到新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)受較多干擾因素影響，控制策略啟動(dòng)條件的具體內(nèi)容和形式體現(xiàn)出多樣化，因此對式（9）進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。

(1)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)描述

電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)主要是通過對新能源電網(wǎng)元件和線路的輸送功率、各節(jié)點(diǎn)電壓等電氣量進(jìn)行分析，判斷制定的安全穩(wěn)定控制策略是否由控制設(shè)備執(zhí)行。因此，式（9）第1項(xiàng)可以具體描述為

式中：ki為電網(wǎng)元件i的電氣量值；k1，k2分別為電氣量值的上限和下限。

(2)電網(wǎng)運(yùn)行方式描述

電網(wǎng)運(yùn)行方式描述主要是指控制設(shè)備是否動(dòng)作的新能源電網(wǎng)拓?fù)涿枋觯娋W(wǎng)元件投運(yùn)狀態(tài)、接線方式等。以新能源電網(wǎng)單個(gè)元件的投運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行方式描述：

(3)觸發(fā)事件描述

控制策略的觸發(fā)事件主要是指新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略執(zhí)行所設(shè)定的電網(wǎng)元件運(yùn)行故障。對觸發(fā)事件進(jìn)行描述，可以按電網(wǎng)元件運(yùn)行故障類型關(guān)鍵字和故障元件名稱的組合來描述某一具體觸發(fā)事件：

應(yīng)該注意的是，某些故障描述本身含有電網(wǎng)運(yùn)行方式描述的條件，在解析這類故障的時(shí)候，應(yīng)該將隱含的電網(wǎng)運(yùn)行方式描述條件也解析出來。例如：“元件m和元件n發(fā)生N-1三相短路故障”，這條故障描述中隱含了“元件m和元件n都投運(yùn)”的電網(wǎng)運(yùn)行方式描述條件。此外，“元件m”和“元件n”的任何一個(gè)發(fā)生三相短路故障都會(huì)滿足觸發(fā)故障的條件。因此，這條控制策略的觸發(fā)事件描述應(yīng)該解析為式（13）～（16），并在構(gòu)建控制邏輯時(shí)注意式（13）和式（14）之間是“與”邏輯，式（15）和式（16）之間是“或”邏輯。

(4)控制策略描述

在對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行方式和控制策略的觸發(fā)事件進(jìn)行統(tǒng)一描述后，依據(jù)式（8）進(jìn)行邏輯描述，可對提出的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略做進(jìn)一步詳細(xì)、標(biāo)準(zhǔn)的描述。但由于控制策略受到實(shí)際新能源電網(wǎng)運(yùn)行因素的影響，控制策略中的具體控制措施和實(shí)際設(shè)備控制量復(fù)雜多樣，使控制策略難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化。因此，須對新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略中不同設(shè)備具體控制措施和實(shí)際設(shè)備控制量進(jìn)行分析。

①設(shè)備控制措施

按照控制設(shè)備控制對象的不同，設(shè)備具體控制措施可以分為切除發(fā)電機(jī)、切除負(fù)荷、直流閉鎖等。按照設(shè)備控制順序不同，設(shè)備具體控制措施可以分為直接指定切除元件、按給定的元件優(yōu)先級切除，按給定的控制順序優(yōu)先級切除。

②設(shè)備控制量

按照控制約束的不同，設(shè)備控制量可以分為控制量和保留量。控制量按照預(yù)定的控制設(shè)備控制量進(jìn)行電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制，保留量按照當(dāng)前量和預(yù)定的保留量決定控制量。

新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略的實(shí)際設(shè)備控制量大多數(shù)都采用保留量模式計(jì)算，即：

式中：Pctl為控制設(shè)備實(shí)際控制量；Pnow為新能源電網(wǎng)的當(dāng)前量；Pset為新能源電網(wǎng)的保留量；K為控制設(shè)備控制系數(shù)。

根據(jù)以上分析和新能源電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，以控制元件序列和控制參數(shù)的組合來描述不同運(yùn)行狀態(tài)下的控制策略，其表達(dá)式為

式中：〈unitset〉為按優(yōu)先級排序的控制對象序列。

在對新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行方式、觸發(fā)事件進(jìn)行描述后，將所有的控制策略運(yùn)用邏輯運(yùn)算式描述，各條件以集合表示，構(gòu)建新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表。如果用X={x1，x2，…，xn}表示電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的集合，Y={y1，y2，…，yn}表示電網(wǎng)運(yùn)行方式描述的集合，V={ν1，ν2，…，νn}表示控制策略的觸發(fā)事件集合，U={u1，u2，…，un}表示控制策略的集合，用F={f1，f2，…，fn}表示控制邏輯的集合，則新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表可以用邏輯運(yùn)算式（19）進(jìn)行描述。

3.2 控制策略描述結(jié)果驗(yàn)證流程

在構(gòu)成電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表后，可以根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)和預(yù)想故障，計(jì)算策略表中各控制措施啟動(dòng)條件的表達(dá)式，然后計(jì)算對應(yīng)的控制邏輯運(yùn)算式，即可得到對應(yīng)電網(wǎng)控制設(shè)備當(dāng)前控制措施。采用仿真模擬驗(yàn)證控制策略的準(zhǔn)確性，其流程如圖1所示。模擬驗(yàn)證的具體步驟如下。

圖1 電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略模擬驗(yàn)證流程圖Fig.1 Simulation and verification diagram of power grid security and stability control strategy

（1）控制策略的啟動(dòng)條件表達(dá)式計(jì)算

根據(jù)新能源電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算如式（10）所示的所有電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)條件表達(dá)式。根據(jù)新能源電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算如式（11）所示的所有電網(wǎng)運(yùn)行方式描述條件表達(dá)式。根據(jù)故障操作，計(jì)算如式（12）所示的所有觸發(fā)事件條件表達(dá)式。

（2）控制策略邏輯運(yùn)算式計(jì)算

根據(jù)控制策略的啟動(dòng)條件表達(dá)式的結(jié)果，計(jì)算如式（7）所示的電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定運(yùn)行控制的最低成本和式（19）所示的所有新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略邏輯運(yùn)算式，得到新能源電網(wǎng)當(dāng)前須要執(zhí)行的控制策略。

（3）新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略模擬

根據(jù)式（7）和式（19）的計(jì)算結(jié)果計(jì)算式（17）或（18）的結(jié)果，得到具體的新能源電網(wǎng)元件控制量，形成相應(yīng)的切機(jī)，并在新能源電網(wǎng)仿真中進(jìn)行模擬驗(yàn)證。

4 仿真分析

以GZ電網(wǎng)某安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和該電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為示例，搭建電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制仿真模型（圖2）。

圖2 電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)圖Fig.2Diagram ofpowergrid security and stability controlsystem

該系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制策略描述如下：

①在線路5檢修方式下，斷面1（由線路1/線路2、線路3/線路4和線路5組成）的有功功率在[PCutMin1，PCutMax1]之間、[PCutMin2，PCutMax2]之間時(shí)，如果發(fā)生線路1和線路2的N-2故障，則啟動(dòng)切機(jī)措施。切機(jī)量依據(jù)斷面功率來判斷，計(jì)算公式分別為K1（PCut1-PCutSet1）、K2（PCut2-PCutSet2）；

②在線路1或線路2檢修方式下，當(dāng)斷面1有功功率在[PCutMin3，PCutMax3]之間時(shí)，如果發(fā)生線路3和線路4的N-2故障，則啟動(dòng)切機(jī)措施。切機(jī)量依據(jù)斷面功率來判斷，計(jì)算公式為K3（PCut3-PCutSet3）；

③在線路3或線路4檢修方式下，當(dāng)斷面1有功功率在[PCutMin4，PCutMax4]之間時(shí)，如果發(fā)生線路1和線路2的N-2故障，則啟動(dòng)切機(jī)措施。電網(wǎng)切機(jī)量依據(jù)斷面功率來判斷，計(jì)算公式為K4（PCut4-PCutSet4）。

該系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制策略分為啟動(dòng)條件、控制措施和啟動(dòng)條件判斷表3個(gè)部分，如表1～3所示。

表1 啟動(dòng)條件標(biāo)準(zhǔn)化Table 1 Standardization of trigger conditions

表2 控制措施標(biāo)準(zhǔn)化Table 2 Standardization of controlmeasures

表3 啟動(dòng)條件判斷表Table 3 Table of trigger condition judgement

以GZ電網(wǎng)2019年度方式數(shù)據(jù)（PSD-BPA格式）為例，按照上述方法配置標(biāo)準(zhǔn)化的安全穩(wěn)定控制策略，使用E數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲(chǔ)，并使用C++語言編寫安全穩(wěn)定控制策略生成程序，生成新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略。取線路5檢修方式，斷面1功率在[PCutMin2，PCutMax2]之間，模擬故障采用線路1和線路2的N-2故障。按照切機(jī)量計(jì)算公式，須要切機(jī)兩臺(tái)，根據(jù)切機(jī)序列，切機(jī)機(jī)組為機(jī)組01和機(jī)組02。

使用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如圖3～5所示。電網(wǎng)在故障后如果不切機(jī)或者切1臺(tái)機(jī)，系統(tǒng)失穩(wěn)，如果切兩臺(tái)機(jī)，則系統(tǒng)保持穩(wěn)定。

圖3 N-2故障線路有功仿真曲線-不切機(jī)Fig.3 Simulation curve of line active power in N-2 fault with no generator tripped

圖4 N-2故障線路有功仿真曲線-切1臺(tái)機(jī)Fig.4 Simulation curve of line active power in N-2 fault with one generator tripped

圖5 N-2故障線路有功仿真曲線-切兩臺(tái)機(jī)Fig.5 Simulation curve of line active power in N-2 fault with two generators tripped

利用軟件同時(shí)記錄求解控制策略所耗費(fèi)的時(shí)間，結(jié)果如表4所示。從表4中可以看出，與文獻(xiàn)[12]方法相比，本文所提方法計(jì)算耗時(shí)較少，有利于提高控制策略的計(jì)算效率。

表4 N-2故障時(shí)控制策略計(jì)算時(shí)間Table 4 Calculation time of control strategy in N-2 fault

仿真結(jié)果與新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略的目標(biāo)完全匹配。結(jié)果表明，基于邏輯運(yùn)算的新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方法便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、辨識(shí)和處理，能有效為電網(wǎng)仿真計(jì)算提供支撐。

5 結(jié)論

基于邏輯運(yùn)算的方法，研究了新能源電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)方程，提出了新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略。通過將控制策略解析為啟動(dòng)條件、控制措施和控制邏輯，建立了三者的邏輯運(yùn)算表達(dá)式，提出了一種基于邏輯運(yùn)算的控制策略的描述方法。通過搭建的仿真模型，對所提出的方法進(jìn)行了算例驗(yàn)證。

新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表描述了啟動(dòng)條件和控制策略之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以通過啟動(dòng)條件到控制措施的邏輯運(yùn)算式描述，形成新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略表，有利于提高新能源電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的效率。

根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)和故障類型，利用控制策略中的啟動(dòng)條件的表達(dá)式，計(jì)算所有的控制邏輯運(yùn)算式，得到系統(tǒng)當(dāng)前的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制策略，實(shí)現(xiàn)新能源電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。