电力系统安全性控制优化

对于处于不安全状态、紧急状态和恢复状态的电力系统，为了维持系统安全稳定运行，就需要采取某些控制措施，这些控制措施总称为安全性控制。根据电力系统所处的运行状态，安全性控制可分为预防控制、紧急控制和恢复控制。安全性控制是维持一个电力系统安全运行所不可缺少的。

处于不安全状态的电力系统，虽然当前负荷约束和运行约束条件都得到了满足，但如果将来发生某一较严重的扰动，就有可能使系统转入紧急状态。因此，有必要提前采取一些必要的控制措施，如调整发电机出力或调整负荷的配置等，使系统转为安全状态，这种控制称为预防控制（Preventive Control），也称为正常状态下的安全性控制。如果仅仅是通过调整发电机出力来实现的，也称为发电机再调度（Generation Rescheduling）。

电力系统紧急状态下，为了维持稳定运行和持续供电，必须采取必要的控制措施。这种控制措施称为紧急控制（Emergency Control），也称为紧急状态下的安全性控制，有些文献中还称为预测控制（Predictive Control）。根据不同的紧急状态，紧急控制又可以分为两类：①针对稳定危机的紧急控制称为稳定性紧急控制，或稳定性控制。这一类的紧急状态其容忍的时间只有几秒钟，因此相应的控制也不得超过1s。系统经稳定性紧急控制后一般进入恢复状态，这时系统可能不满足负荷约束条件，而运行条件可以满足。②针对持久性危机的紧急控制，通常称为校正控制（Corrective Control）。这种控制一般可以使系统回到安全状态。目前紧急控制的分类标准不很统一，也有很多文献常常把电压稳定紧急控制称为校正控制。

恢复状态下系统的完整性一般受到破坏，如某些发电机或负荷被切除，系统某些部分被解列等。一般应通过恢复控制（Resto-rative Control）来恢复对用户的供电及实现已解列系统的重新联网，使电力系统进入正常状态。

在大范围停电事故发生后，需要给一些失去电源的电厂供电，进行黑启动，最终实现对全部负荷的供电，也是一种恢复性控制^[7]。

Dy Liacco构想^[8]给出了电力系统安全性评估和安全性控制的一个较完整框架。此后，电力系统安全性的相关研究大都是在该构想的基础上展开的，但它也有以下三点不足：(www.xing528.com)

1）它是一种确定型的研究方法。它没考虑每个预想事故所发生的概率，对预想事故集中的每一个事故（它们发生的概率不同）做同等要求是不合理的，对全部负荷（不分重要程度）均要求事故后仍百分之百地保证供电显然也是不合理的。合理的安全性控制应该计及事故发生的概率，并兼顾经济性，以达到全社会总成本的最优。

2）它只是二元的，只能给出系统安全或不安全的结论，很难对控制决策给出较多的指导信息，也无法获得系统的整体安全性测度。如能给出定量的安全性测度将是更可取的。

3）预防控制和紧急控制是割裂开的。预防控制主要针对发生概率较高的事故，此时预防控制的性能代价比较好。但对于出现概率低而又严重的事故，预防控制成本就会很大，或是根本就不可行。这时紧急控制就是必不可少的。可见两者具有很强的互补性，从系统经济运行的角度，把两者结合起来很有必要。

限于当时的计算分析能力，上述构想提出时仅考虑了静态潮流约束，分析所对应的结果是静态安全性。现今已有可能进行在线稳定分析，因而除上述约束外，还应该加上各种稳定约束。综合考虑如上全部约束的安全性，可以称为静态和动态安全性，或简称安全性。