通信故障下电力系统负荷控制评价

李志超，郭 涛

（许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000）

0 引 言

电力系统负荷控制是保证电力系统稳定和安全运行的一个重要手段，直接关系到电力系统的运行状态[1]。由于电网结构比较复杂，电力系统负荷控制过程中经常会出现通信故障。这种故障具有随时性、多发性以及难处理性等特点，导致电力系统负荷控制不确定性较高。因此，在电力系统负荷控制过程中需要通过对其控制性能进行有效评价，以保证电力系统安全稳定运行。

目前，针对通信故障下电力系统负荷提出了较多的评价方法。邵泰衡等提出的基于改进飞蛾优化算法的水火互联电网负荷频率控制方法，在实际应用中仅对电力系统负荷控制稳定性能进行评价，无法有效评价其经济性能。因此，本文将重点研究通信故障下电力系统的负荷控制评价[2]。

1 通信故障下电力系统负荷控制评价方法

1.1 电力系统负荷控制评价指标确定及计算

通信故障下电力系统负荷控制的稳定性通过协方差表示。协方差值越小，表示控制变量的同向程度越高，控制变量越稳定；协方差值越大，表示控制变量的同向程度越差，电力系统负荷控制变量越不稳定。根据实发功率和控制指令数值，协方差值为：

式中，v为电力系统负荷控制协方差值；ne为监测时段电力系统的实发功率；no为监测时段电力系统的控制指令数值；net为基准时段电力系统的实发功率；not基准时段电力系统负荷控制的控制指令数。

为了保证此次设计方法不失一般性，在对电力系统负荷控制经济性能指标评价计算过程中，将其控制指令响应时间和控制速率作为整体进行考核，提出控制指令响应指标要求，即电力系统负荷控制速率越低，控制指令响应指标越差[3]。控制速率指标计算公式为：

式中，L为电力系统负荷控制速率指标；L1为电力系统负荷平均控制速率系数；α为实测电力系统负荷控制速率；α1为电力系统负荷控制指令基本响应速率。实测电力系统负荷控制速率计算公式为：

式中，β为单位转化系数；κ为电力系统负荷控制指令的变化量；t为电力系统实际负荷达到负荷控制指令目标值死区范围内的时间。在对该指标进行计算的过程中，如果选取的数据有多段升或降负荷时，可以以平均值作为该段电力系统负荷控制速率。如果仅有一段升或降负荷，可以忽略该段数据。电力系统负荷控制精度指标计算公式为：t

式中，F为电力系统负荷控制精度指标；∂为控制精度指标的数据量级缩放系数；t1为电力系统负荷控制时间；p1为电力系统负荷控制实际精度；p2为电力系统负荷控制目标精度[4]。综上所述，此次以协方差作为电力系统负荷控制稳定性指标，以控制速率指标、控制精度指标以及控制指令响应指标作为电力系统负荷控制经济性能指标，以此完成电力系统负荷控制评价指标确定及计算。

1.2 综合评价指标权重系数选取准则制定

为了方便后续对电力系统负荷控制进行综合性能评价，将选取的稳定性指标和经济性指标整合成为综合指标：

式中，G表示电力系统负荷控制综合性能指标值；χ为协方差指标权重系数；λ为经济性指标权重系数；两个权重系数之和为1[5]。设定6种条件，针对每种条件赋予两个指标相应的权重系数。表1为通信故障下电力系统负荷控制综合指标权重系数制定准则表。

表1 通信故障下电力系统负荷控制综合指标权重系数制定准则表

1.2.1 情况1

电力系统负荷控制过程稳定性能比较理想，综合评价主要体现出电力系统负荷控制的经济性能，此时协方差指标权重小于经济指标权重。根据专家评分给出χ为0.15，λ为0.75。

1.2.2 情况2

电力系统负荷控制过程稳定性能略低于情况1，但是仍然需要以系统的稳定性作为评价基础，在情况1的基础上适当增加了χ值。

1.2.3 情况3

该情况下的评价指标权重系数适用于经济性能方面较为出色的电力系统负荷控制，综合指标以控制稳定性作为基础，较好地体现了电力系统负荷控制经济性能评价需求。

1.2.4 情况4

电力系统负荷控制过程稳定性能较差，综合评价主要体现出电力系统负荷控制的稳定性能，此时协方差指标权重大于经济指标权重。

1.2.5 情况5

根据监测数据明显可以看出，电力系统负荷控制稳定性能很差。该情况下综合评价以稳定性能为主，在情况4的基础上，提高了协方差指标权重系数，降低了经济性能指标系数。

1.2.6 情况6

该情况下评价指标权重系数适用于稳定性能非常差的电力系统负荷控制，首要任务是保证其稳定性能。因此，该情况下综合评价的经济性能指标权重值较小，协方差指标权重值较大。

根据以上6种评价情况制定相应的评价准则，能够全面评价电力系统负荷控制。

1.3 通信故障下电力系统负荷控制综合性能评判

根据制定的通信故障下电力系统负荷控制综合指标权重准则，在实践中结合电力系统负荷控制评价需求，利用式（5）计算电力系统负荷控制综合性能评价值。其中，设定了7个等级和7种评价结果。表2为通信故障下电力系统负荷控制综合性能评判准则表。

表2 通信故障下电力系统负荷控制综合性能评判准则表

根据计算结果可知：评价等级为一级，说明电力系统负荷控制在稳定运行的前提下，其经济性能也非常好；评价等级为二级，说明电力系统负荷控制性能良好，其经济性能也符合要求；评价等级为三级，说明电力系统负荷控制稳定性能一般，但是经济性能要优于稳定性能；评价等级为四级，说明电力系统负荷控制稳定性能比较好，且优于经济性能；评价等级为五级，说明电力系统负荷控制经济性能一般，且在长久运行中可能存在安全隐患；评价等级为六级，说明电力系统负荷控制无论稳定性能还是经济性能都较差，都需要提高；评价等级为七级，说明目前现行的电力系统负荷控制方案非常差，不能保证电力系统稳定运行，且控制成本较高。根据以上内容得出最终的评价结论，依据结论对电力系统负荷控制进行调整，以此完成对通信故障下电力系统负荷控制评价。

2 实 验

2.1 实验设计

实验选取5个电力系统负荷控制作为实验对象，运用此次设计方法与邵泰衡等提出的方法对其进行评价，并记录评价结果，将评价结果及评价数据输入IGFF软件，计算两种方法的评价结果不确定值，进而对比两种评价方法的不确定性。

2.2 实验结果分析

实验以两种方法不确定性作为实验结果，并利用IGFF软件计算两种方法评价结果不确定值。不确定值越接近1，说明评价方法不确定性越高；不确定值越接近0，则说明评价方法不确定性越低。实验结果如表3所示。

从表3可以看出，所提设计方法评价结果不确定性远远低于邵泰衡等提出的方法，可以作为电力系统负荷控制调整依据，具有较高的评价精度。

表3 两种方法不确定值对比

3 结 论

所提设计方法运用协方差指标、经济性指标以及综合指标描述通信故障下电力系统负荷控制性能，反映良好各个时段电力系统负荷控制状况，为电力系统负荷控制提供了有效的性能评价方法，有效提高了电力系统负荷控制评价精度，并降低了电力系统负荷控制评价结果的不确定性，为电力系统负荷控制向更好、更经济以及更安全方向调整提供了一个准确和合理的参照，使电力系统能够在安全及稳定的环境中运行，在满足电力系统负荷控制评价要求的同时，保证了电力系统自身的经济效益。