李志超，郭 濤

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

電力系統(tǒng)負荷控制是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運行的一個重要手段，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)[1]。由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電力系統(tǒng)負荷控制過程中經(jīng)常會出現(xiàn)通信故障。這種故障具有隨時性、多發(fā)性以及難處理性等特點，導(dǎo)致電力系統(tǒng)負荷控制不確定性較高。因此，在電力系統(tǒng)負荷控制過程中需要通過對其控制性能進行有效評價，以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

目前，針對通信故障下電力系統(tǒng)負荷提出了較多的評價方法。邵泰衡等提出的基于改進飛蛾優(yōu)化算法的水火互聯(lián)電網(wǎng)負荷頻率控制方法，在實際應(yīng)用中僅對電力系統(tǒng)負荷控制穩(wěn)定性能進行評價，無法有效評價其經(jīng)濟性能。因此，本文將重點研究通信故障下電力系統(tǒng)的負荷控制評價[2]。

1 通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制評價方法

1.1 電力系統(tǒng)負荷控制評價指標確定及計算

通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制的穩(wěn)定性通過協(xié)方差表示。協(xié)方差值越小，表示控制變量的同向程度越高，控制變量越穩(wěn)定；協(xié)方差值越大，表示控制變量的同向程度越差，電力系統(tǒng)負荷控制變量越不穩(wěn)定。根據(jù)實發(fā)功率和控制指令數(shù)值，協(xié)方差值為：

式中，v為電力系統(tǒng)負荷控制協(xié)方差值；ne為監(jiān)測時段電力系統(tǒng)的實發(fā)功率；no為監(jiān)測時段電力系統(tǒng)的控制指令數(shù)值；net為基準時段電力系統(tǒng)的實發(fā)功率；not基準時段電力系統(tǒng)負荷控制的控制指令數(shù)。

為了保證此次設(shè)計方法不失一般性，在對電力系統(tǒng)負荷控制經(jīng)濟性能指標評價計算過程中，將其控制指令響應(yīng)時間和控制速率作為整體進行考核，提出控制指令響應(yīng)指標要求，即電力系統(tǒng)負荷控制速率越低，控制指令響應(yīng)指標越差[3]?？刂扑俾手笜擞嬎愎綖椋?/p>

式中，L為電力系統(tǒng)負荷控制速率指標；L1為電力系統(tǒng)負荷平均控制速率系數(shù)；α為實測電力系統(tǒng)負荷控制速率；α1為電力系統(tǒng)負荷控制指令基本響應(yīng)速率。實測電力系統(tǒng)負荷控制速率計算公式為：

式中，β為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)；κ為電力系統(tǒng)負荷控制指令的變化量；t為電力系統(tǒng)實際負荷達到負荷控制指令目標值死區(qū)范圍內(nèi)的時間。在對該指標進行計算的過程中，如果選取的數(shù)據(jù)有多段升或降負荷時，可以以平均值作為該段電力系統(tǒng)負荷控制速率。如果僅有一段升或降負荷，可以忽略該段數(shù)據(jù)。電力系統(tǒng)負荷控制精度指標計算公式為：t

式中，F(xiàn)為電力系統(tǒng)負荷控制精度指標；?為控制精度指標的數(shù)據(jù)量級縮放系數(shù)；t1為電力系統(tǒng)負荷控制時間；p1為電力系統(tǒng)負荷控制實際精度；p2為電力系統(tǒng)負荷控制目標精度[4]。綜上所述，此次以協(xié)方差作為電力系統(tǒng)負荷控制穩(wěn)定性指標，以控制速率指標、控制精度指標以及控制指令響應(yīng)指標作為電力系統(tǒng)負荷控制經(jīng)濟性能指標，以此完成電力系統(tǒng)負荷控制評價指標確定及計算。

1.2 綜合評價指標權(quán)重系數(shù)選取準則制定

為了方便后續(xù)對電力系統(tǒng)負荷控制進行綜合性能評價，將選取的穩(wěn)定性指標和經(jīng)濟性指標整合成為綜合指標：

式中，G表示電力系統(tǒng)負荷控制綜合性能指標值；χ為協(xié)方差指標權(quán)重系數(shù)；λ為經(jīng)濟性指標權(quán)重系數(shù)；兩個權(quán)重系數(shù)之和為1[5]。設(shè)定6種條件，針對每種條件賦予兩個指標相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。表1為通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制綜合指標權(quán)重系數(shù)制定準則表。

表1 通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制綜合指標權(quán)重系數(shù)制定準則表

1.2.1 情況1

電力系統(tǒng)負荷控制過程穩(wěn)定性能比較理想，綜合評價主要體現(xiàn)出電力系統(tǒng)負荷控制的經(jīng)濟性能，此時協(xié)方差指標權(quán)重小于經(jīng)濟指標權(quán)重。根據(jù)專家評分給出χ為0.15，λ為0.75。

1.2.2 情況2

電力系統(tǒng)負荷控制過程穩(wěn)定性能略低于情況1，但是仍然需要以系統(tǒng)的穩(wěn)定性作為評價基礎(chǔ)，在情況1的基礎(chǔ)上適當增加了χ值。

1.2.3 情況3

該情況下的評價指標權(quán)重系數(shù)適用于經(jīng)濟性能方面較為出色的電力系統(tǒng)負荷控制，綜合指標以控制穩(wěn)定性作為基礎(chǔ)，較好地體現(xiàn)了電力系統(tǒng)負荷控制經(jīng)濟性能評價需求。

1.2.4 情況4

電力系統(tǒng)負荷控制過程穩(wěn)定性能較差，綜合評價主要體現(xiàn)出電力系統(tǒng)負荷控制的穩(wěn)定性能，此時協(xié)方差指標權(quán)重大于經(jīng)濟指標權(quán)重。

1.2.5 情況5

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)明顯可以看出，電力系統(tǒng)負荷控制穩(wěn)定性能很差。該情況下綜合評價以穩(wěn)定性能為主，在情況4的基礎(chǔ)上，提高了協(xié)方差指標權(quán)重系數(shù)，降低了經(jīng)濟性能指標系數(shù)。

1.2.6 情況6

該情況下評價指標權(quán)重系數(shù)適用于穩(wěn)定性能非常差的電力系統(tǒng)負荷控制，首要任務(wù)是保證其穩(wěn)定性能。因此，該情況下綜合評價的經(jīng)濟性能指標權(quán)重值較小，協(xié)方差指標權(quán)重值較大。

根據(jù)以上6種評價情況制定相應(yīng)的評價準則，能夠全面評價電力系統(tǒng)負荷控制。

1.3 通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制綜合性能評判

根據(jù)制定的通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制綜合指標權(quán)重準則，在實踐中結(jié)合電力系統(tǒng)負荷控制評價需求，利用式（5）計算電力系統(tǒng)負荷控制綜合性能評價值。其中，設(shè)定了7個等級和7種評價結(jié)果。表2為通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制綜合性能評判準則表。

表2 通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制綜合性能評判準則表

根據(jù)計算結(jié)果可知：評價等級為一級，說明電力系統(tǒng)負荷控制在穩(wěn)定運行的前提下，其經(jīng)濟性能也非常好；評價等級為二級，說明電力系統(tǒng)負荷控制性能良好，其經(jīng)濟性能也符合要求；評價等級為三級，說明電力系統(tǒng)負荷控制穩(wěn)定性能一般，但是經(jīng)濟性能要優(yōu)于穩(wěn)定性能；評價等級為四級，說明電力系統(tǒng)負荷控制穩(wěn)定性能比較好，且優(yōu)于經(jīng)濟性能；評價等級為五級，說明電力系統(tǒng)負荷控制經(jīng)濟性能一般，且在長久運行中可能存在安全隱患；評價等級為六級，說明電力系統(tǒng)負荷控制無論穩(wěn)定性能還是經(jīng)濟性能都較差，都需要提高；評價等級為七級，說明目前現(xiàn)行的電力系統(tǒng)負荷控制方案非常差，不能保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，且控制成本較高。根據(jù)以上內(nèi)容得出最終的評價結(jié)論，依據(jù)結(jié)論對電力系統(tǒng)負荷控制進行調(diào)整，以此完成對通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制評價。

2 實 驗

2.1 實驗設(shè)計

實驗選取5個電力系統(tǒng)負荷控制作為實驗對象，運用此次設(shè)計方法與邵泰衡等提出的方法對其進行評價，并記錄評價結(jié)果，將評價結(jié)果及評價數(shù)據(jù)輸入IGFF軟件，計算兩種方法的評價結(jié)果不確定值，進而對比兩種評價方法的不確定性。

2.2 實驗結(jié)果分析

實驗以兩種方法不確定性作為實驗結(jié)果，并利用IGFF軟件計算兩種方法評價結(jié)果不確定值。不確定值越接近1，說明評價方法不確定性越高；不確定值越接近0，則說明評價方法不確定性越低。實驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，所提設(shè)計方法評價結(jié)果不確定性遠遠低于邵泰衡等提出的方法，可以作為電力系統(tǒng)負荷控制調(diào)整依據(jù)，具有較高的評價精度。

表3 兩種方法不確定值對比

3 結(jié) 論

所提設(shè)計方法運用協(xié)方差指標、經(jīng)濟性指標以及綜合指標描述通信故障下電力系統(tǒng)負荷控制性能，反映良好各個時段電力系統(tǒng)負荷控制狀況，為電力系統(tǒng)負荷控制提供了有效的性能評價方法，有效提高了電力系統(tǒng)負荷控制評價精度，并降低了電力系統(tǒng)負荷控制評價結(jié)果的不確定性，為電力系統(tǒng)負荷控制向更好、更經(jīng)濟以及更安全方向調(diào)整提供了一個準確和合理的參照，使電力系統(tǒng)能夠在安全及穩(wěn)定的環(huán)境中運行，在滿足電力系統(tǒng)負荷控制評價要求的同時，保證了電力系統(tǒng)自身的經(jīng)濟效益。