申请/专利权人：中国电力科学研究院有限公司;天津大学

申请日：2021-11-02

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN114004090B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/17;G06F111/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.02.22#实质审查的生效;2022.02.01#公开

摘要：本发明涉及一种考虑机组涉频特性的高频切机方案递进修正优化方法，包括下列步骤：设置高频切机方案的切机轮次数以及各轮次切机的动作频率及动作延时；根据高频切机方案应用现场的拓扑结构建立等效仿真模型；采用等容量模型替换的方法，将等效仿真模型中的预设备切机组全部替换为等容量新能源机组；根据现场可能出现的故障情况，在等容量替换模型中整定高频切机方案的各轮次切机量并确定各轮次切机方案动作所能适应最大过剩功率；生成NSGA‑II双目标算法的初始种群；给定目标函数，将初始种群中的个体转化为高频切机方案并代入等效仿真模型中进行仿真计算，生成非支配解集；进行切机量修正得到子种群。

主权项：1.一种基于NSGA-II双目标算法的高频切机机组组合方案递进修正优化方法，包括下列步骤：1设置高频切机方案的切机轮次数n，以及各轮次切机的动作频率fi及动作延时tdi，其中i＝1～n；2根据高频切机方案应用现场的拓扑结构建立等效仿真模型，并根据现场可能出现的最严重过剩功率情况确定预设的备切机组，其选择原则包括：优先选择容量较小的机组，保证备切机组中包含仿真模型中全部类型的机组；3采用等容量模型替换的方法，将等效仿真模型中的预设备切机组全部替换为等容量新能源机组，即不具有一次调频能力且惯性时间常数等于0的新能源机组，形成等容量替换模型；4根据现场可能出现的故障情况，在等容量替换模型中整定高频切机方案的各轮次切机量并确定各轮次切机方案动作所能适应最大过剩功率，方法如下：第1步：将仿真模型中可能出现的故障情况按过剩功率由小到大排序形成故障集，并将备切机组按额定容量由小到大进行排列，形成备切机组集合；第2步：设定频率响应最大值约束fmax.set，按照故障集顺序进行仿真计算，记录频率响应曲线的最大值fmax刚好不超过第i+1轮次动作频率的故障序号为Fi，Fi故障对应的过剩功率为第i轮切机动作所适应的最大过剩功率ΔPmax.i，其中i＝1～n，特别地，当i＝n时，fmax应刚好不超过fmax.set；第3步：调整切机量，使得第i轮切机动作后，所有故障序号不超过Fi的故障情况下的频率特性曲线都满足频率稳定约束，记录第i轮次的切机量为ΔPtrip.i，其中i＝1～n；第4步：将上述仿真计算所得的各轮次切机量ΔPtrip.i与步骤1中设置的各轮次切机动作频率fi及动作延时组合tdi得到高频切机量方案，ΔPmax.i构成各轮次切机方案所适应的最大过剩功率集合，其中i＝1～n；5根据高频切机量方案确定预设备切机组的组合方式，并按照所有可能的机组组合方式生成NSGA-II双目标算法的初始种群；6给定NSGA-II算法的两个目标函数，目标函数1的目标为高频切机方案的总切机量最小，目标函数2的目标为高频切机方案在全部时间尺度下的总体实施效果最优，目标函数2的表达式如下所示：minβ1objI+β2objII+β3objIII式中，objI、objII和objIII分别表示时间尺度I、时间尺度II和时间尺度III下评价高频切机方案实施效果的子目标，βk,k＝1～3,分别表示各子目标所占权重；定义：在时间尺度I下，系统频率的时域响应为单调上升的曲线，最大值和变化率越小，对应的高频切机方案的实施效果越好；在时间尺度II下，系统频率的时域响应为单调下降的曲线；系统频率从最大偏差到最小偏差的最大跌落深度越小、所用的最大跌落时间越短，对应的高频切机方案的实施效果越好；在时间尺度III下，系统频率将从最小偏差逐渐恢复至稳态频率；频率恢复至稳态值所用的时间越短，且恢复过程中围绕稳态频率的波动越小，对应高频切机方案的实施效果越好；上述两个目标函数的约束条件为：总切机量不得超过可能出现的最大过剩功率、频率最大值不应高于OPC动作值、频率最小值不应低于低频减载保护的第1轮动作值、频率的稳态偏差在允许范围内；将初始种群中的个体转化为高频切机方案并代入等效仿真模型中进行仿真计算，根据仿真计算结果分别计算个体的两个目标函数值后对个体进行非支配排序，生成非支配解集；7由非支配解集中的个体交叉变异生成子代，并对子代个体进行切机量修正得到子种群，修正方法如下：第1步：根据各轮次切机方案所适应的最大过剩功率集合计算子代个体对应切机方案的各轮次切机量可调范围及切机方案总过切量P∑；第2步：在可调范围内计算个体的各轮次切机修正量ΔPmod.ii＝1～n，保证修正后的个体切机方案的总过切量P∑最小；其中各轮次切机量的可调范围计算公式为： 式中：ΔPmax.i表示第i轮次切机量能够适应的最大过剩功率，为第i轮次动作后累计的切机量，ΔPth.1表示等效仿真模型系统的阈值过剩功率，ΔPth.2表示等容量替换模型系统的阈值过剩功率，ΔPtr.i％表示初始切机方案第i轮次的切机量修正系数，计算方法如下： 式中：ti表示模型1在最大过剩功率情况下第i轮次切机动作的时刻，Δf1ti、Δf2ti分别表示等效仿真模型和等容量替换模型的频率响应曲线上时间ti对应的频率偏差；第3步：将修正后的个体转化为高频切机方案并代入等效仿真模型中进行仿真计算，根据仿真计算结果分别计算个体的两个目标函数值后对个体进行非支配排序，用非支配解集构成子种群；8判断此时是否满足NSGA-II算法的收敛条件，若满足，则计算出当前子种群中的最优折衷解作为最优高频切机方案输出；则若不满足，则对子种群重复7的操作，直到满足收敛条件为止。

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