基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧急控制优化方法

摘要

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，公开了一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧急控制优化方法。该方法将安全性和经济性相结合，用于电解铝自备电网的暂态安全稳定控制措施的制定，通过时域仿真和建立控制代价函数，为电解铝生产供电系统的安全稳定优化控制提供参考。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种基于暂态安全稳定 的电解铝自备电网紧急控制优化方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，电解铝等高耗能产业快速发展。由于经济、 政策等因素的制约，不少企业建立自备电厂给负荷供电。电解铝负荷属于一级重 要负荷，对供电可靠性要求极高。电解铝供电系统的安全稳定运行非常重要。

电解铝自备电网有其显著的特点，其安全稳定控制若完全依照大电网的控制 方法并不是最佳方案，甚至存在较严重的安全隐患。电解铝负荷通过变流器进行 直流供电，一般电解铝整流机组会留有一定的备用，即在电解铝系列额定运行时， 每台整流机组的平均功率会低于单台整流机组的额定功率。故障后应充分考虑负 荷侧的调节能力。但负荷调节能力又受到其整流方式的约束。电解铝整流方式主 要有两种，即晶闸管整流和二极管整流。对于晶闸管整流方式，响应速度快，调 节范围广，网内发生扰动后，可以快速连续地进行负荷转带或压负荷，其调节速 度能够满足暂态稳定安全控制的需求。但对于二极管整流方式，调节速度较慢， 网内发生扰动后，其调节速度根本无法抑制电网崩溃，故障发生后只能通过切除 整流机组的方式离散地改变负荷功率。同时，由于自备电网规模小，网内发电机 组数量少，单台发电机组所占功率份额较大。有时候仅在发电侧或负荷侧采取单 一控制措施，很难满足功率匹配要求，容易造成过切或欠切现象，可能需要采取 发电机组和负荷联合控制措施。因此，针对电解铝自备电网的网架结构和负荷特 点，制定适合电解铝自备电网的控制方案是十分必要的。

而且，由于电解铝产能下降或者停槽等情况，会带来巨大的损失，切除发电 机组也需要付出很大的代价。在满足安全性的前提下，应尽量减少电解铝自备电 网的控制代价。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

发明目的：为了解决上述提出电解铝自备电网运行安全性和经济性的问题， 本发明提出一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧急控制优化方法，其目的 在于：根据电解铝自备电网的运行方式、模型、参数及预想故障，结合电解铝负 荷特点，通过时域仿真，找出所有可行的暂态稳定紧急控制方案，然后建立相应 的控制代价函数，基于控制代价函数，对可行控制方案进行寻优，找出控制代价 最小的暂态稳定紧急控制方案。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于暂态安全稳定的 电解铝自备电网紧急控制优化方法的实施步骤：

步骤1：根据电解铝自备电网建设进程、模型和参数，结合典型运行方式， 筛选预想故障集；

步骤2：根据预想故障类型及网内电解铝负荷整流方式，判断该故障后是否 能进行负荷转带，若能转带，则首先确定负荷转带的功率分配方法，再转入下一 步，若不能转带则直接进入下一步。判断能否进行负荷转带及负荷转带功率的确 定方法如下：

（1）判断能否进行负荷转带的方法：若所研究的电解铝自备电网中存在晶 闸管整流方式的电解铝负荷，且预想故障是某晶闸管整流方式生产系列中部分整 流机组发生故障，则首先要考虑负荷转带，负荷转带功率分配方法如（2）中所 述。

（2）转带功率确定方法如下：

1）若$m<n-\frac{P_{\mathrm{NS}}}{P_{\mathrm{NR}}},$则$P_{\mathrm{Rincrease}}=\frac{m}{n(n-m)}*P_{\mathrm{NS}},$此时故障整流机组的功率全 部由保留运行的(n-m)台整流机组进行转带，故障后系统不损失负荷。 2）若则即将网内保留运行的(n-m)台整 流机组每台机组的功率均增加至其额定功率，这种情况下由于受到整流机组自身 额定功率的限制，只能转带一部分功率，故障后系统仍会存在一定的负荷损失。

其中，n为故障所在的电解铝系列的整流机组总台数；m为发生故障的整流 机组台数；P_NS为故障所在的整个系列电解铝的额定运行总功率；P_NR为故障所 在的电解铝系列中平均每台整流机组的额定功率；P_Rincrease为保留运行的(n-m) 台整流机组在负荷转带后平均每台机组增加的功率。

步骤3：对预想故障进行时域仿真，评估预想故障后的暂态稳定性，若系统 暂态稳定，则结束，若暂态失稳，则进入下一步；

步骤4：形成可切、可压负荷和可切发电机组集合，即将故障后可切、可压 负荷按控制后网内剩余电解铝的生产状态（可继续产铝运行状态、保温运行状态 或冷却运行状态）形成3个可切、压负荷集合，将故障后网内剩余可切发电机组 按故障前机组出力由小到大排列形成可切发电机组集合。可切、可压负荷集合和 可切发电机组集合形成方法如下：

（1）根据切除负荷后网内剩余电解铝的运行状态，对能够切除或压减功率 的负荷进行分组，形成三个可切、可压负荷集合，根据不同的负荷类型，形成方 法如下：

1）若故障后网内负荷中仍存在连续快速可调负荷，即晶闸管整流方式的电 解铝负荷，则将网内连续快速可调负荷按压负荷后剩余电解铝的运行状态变化分 为可继续产铝运行状态、保温运行状态及冷却状态三个压负荷区间，即可继续产 铝运行状态的压负荷区间L_c1：(0,P_c1]；保温运行状态的压负荷区间L_c2：(P_c1,P_c2]； 冷却状态的压负荷区间L_c3：(P_c2,P_c3]。

其中，P_c1为保证剩余负荷功率能够维持电解铝继续生产铝时，所能压减的 最大连续快速可调负荷功率；P_c2为保证剩余负荷功率能使电解铝保温但不生产 铝时，所能压减的最大连续快速可调负荷功率；P_c3为保证动力负荷继续运行， 电解铝进入冷却状态时，所能压减的最大连续快速可调负荷功率。

2）若故障后网内负荷中存在非连续快速可调负荷，即采用二极管整流方式 的电解铝负荷，则将保留运行的非连续快速可调负荷按切除整流机组后剩余负荷 状态变化分为可继续产铝运行状态、保温运行状态及冷却状态三个可切负荷组， 即可继续产铝运行状态的可切负荷组L_uc1：{P_uc11,P_uc12,L P_uc1i}；保温运行状态的 可切负荷组L_uc2：{P_uc21,P_uc22,L P_uc2j}；冷却状态的可切负荷组L_uc3： {P_uc31,P_uc32,L P_uc3k}。

其中，i，j，k分别为三个组合中元素个数；P_uc1r(r=1,2,L,i)为一组离散 值，每个元素均对应一个维持电解铝可继续生产运行状态下可切负荷功率大小； P_uc1s(s=1,2,L,j)为一组离散值，每个元素均对应一个维持电解铝保温状态下可 切的负荷功率大小；P_uc1t(t=1,2,L,k)为一组离散值，每个元素均对应一个电解 铝进入冷却状态但保证网内动力负荷正常供电的可切负荷功率大小。

根据1）和2）可以得到连续快速可调负荷压负荷区间和非连续快速可调负 荷切负荷组。当故障后网内负荷仅有连续快速可调负荷时，所述的可切、可压负 荷集合即为1）中形成的三个可调负荷区间；当故障后网内负荷仅有非快速连续 可调负荷时，所述的可切、可压负荷集合即为2）中形成的三个可切负荷组；当 故障后网内负荷中连续快速可调负荷和非连续快速可调负荷均存在时，所述的可 切、可压负荷区间即为1）中形成的三个可调负荷区间和2）中形成的三个可切 负荷组相应的并集。

（2）将故障后网内剩余的可切发电机组按其出力由小到大排列，形成可切 发电机组集合。

步骤5：确定可控措施优先级，并对可切、可压负荷和可切发电机组进行组 合，通过时域仿真，找出所有满足暂态稳定要求的切、压负荷、切机或负荷和发 电机组联合控制方案，形成暂态稳定控制可行方案集合。可行暂态稳定控制方案 搜索方法如下：

（1）计算预想故障后电网内的功率不平衡量△P=P_g-P_l，计算中考虑负荷 转带后的影响。

其中△P为故障后瞬间网内功率不衡量，P_g为故障后瞬间网内发电机总出 力，P_l为故障后瞬间网内负荷功率。

（2）基于功率不平衡量的大小，初步确定采取的控制方案，包括切机方案 和切、压负荷方案。

（3）确定可控措施优先级。在对可切、可压负荷集合的搜索过程中，优先 级顺序如下：可继续产铝运行状态集>保温状态集>冷却状态集。从优先级高的集 合开始搜索，若在优先级高的可切、可压负荷集合或者在其与可切发电机组的组 合中能找可行控制方案，则仅在该优先级负荷集合中搜索所有可行方案，不再进 入下一个优先级的负荷集合进行搜索；否则按照同样的方法搜索较低优先级的可 切、可压负荷集合。

因局部自备电网运行发电机组数量有限，可切发电机组不指定优先级，在控 制方案搜索中考虑不同机组组合的所有控制方案。

（4）通过时域仿真迭代求取所有能够满足故障后电网安全稳定要求的控制 方案，形成可行控制方案集合：

1）切机或切、压负荷单一控制方案，基于发电机组或可控负荷的优先级， 通过时域仿真迭代求取所有可行的单一措施组合控制方案；

2）切机和切、压负荷联合控制方案，综合考虑切机和切、压负荷控制后电 网的功率平衡及暂态稳定要求，进行切机和切、压负荷间的组合寻优，搜索所有 可行的控制方案。这种方案特别适合在采用切机或切、压负荷单一控制措施难以 搜到可行解的情况。

步骤6：根据连续快速可调负荷调节代价、非连续快速可调负荷切除代价以 及发电机组切除代价建立控制代价函数。控制代价计算方法如下：

（1）负荷控制代价

1）连续快速可调负荷调节代价

连续快速可调负荷调节代价包括连续快速可调负荷转带代价、压负荷代价及 保持运行的可调负荷在故障解除后重新回到额定运行状态的调节代价。

a）负荷转带代价：

C_{L-transfer-total}=P_L-transfer*C_L-transfer

其中，C_{L-transfer-total}为连续快速可调负荷转带的总代价；P_L-transfer为转带的负 荷功率；C_L-transfer为平均单位功率负荷转带所需的调节费用。

b）压负荷代价：

C_{L-reduce-total}=(P_L-reduce*C_L-produce*T_L-reduce)+(P_L-state1*(1-η)*C_L-produce*T_L-state1)+(P_L-reduce*C_L-reduce)

其中，C_{L-reduce-total}为压负荷的总代价；P_L-reduce为压负荷功率；C_L-produce为平 均功率对应电解铝的生产收益值；T_L-reduce为减负荷运行时间；P_L-state1为压负荷后 剩余连续快速可调负荷中运行状态发生改变的负荷功率（即由于压负荷导致的网 内剩余负荷生产效率下降或使负荷进入保温状态或冷却状态的那部分负荷功 率）；η为压负荷后剩余负荷的生产效率；T_L-state1为连续快速可调负荷改变状态 后的运行时间；C_L-reduce为压减单位功率负荷所需的调节代价。

c）保持运行的连续快速可调负荷在故障解除后重新回到额定运行状态的调 节代价：

C_L-reduction=P_{R-L-reduction}*C_L-reduction*(n-m)

其中，C_L-reduction为保留运行的可调负荷在故障解除后重新回到额定运行状态 的调节总代价；P_{R-L-reduction}为保留运行的可调整流机组要回到额定运行状态时， 平均每台机组需要调节的功率；C_L-reduction为可调整流机组平均单位功率的调节代 价；(n-m)与之前所述意义相同，即为保留运行的可调整流机组台数。

2）非连续快速可调负荷切除代价

C_L-cut-total=(P_L-cut*C_L-produce*T_L-cut)+(P_L-state2*(1-η)*C_L-produce*T_L-state2)+C_{L-cut-restart}

其中，C_L-cut-total为非连续快速可调负荷切除总代价；P_L-cut为被切除的电解 铝负荷功率；C_L-produce与之前所述意义相同，即平均功率对应电解铝生产收益值； T_L-cut为被切除负荷的停运时间；P_L-state2为切除负荷后继续保持运行的负荷中， 非连续快速可调负荷生产状态发生改变的负荷功率（即由于切除部分负荷后导致 网内剩余负荷生产效率下降或使负荷进入保温状态或冷却状态的那部分负荷功 率）；η为切负荷后剩余负荷的生产效率；T_L-state2为非连续快速可调负荷改变状 态后的运行时间；C_{L-cut-restart}为故障后被切除的整流机组的重启代价。

（2）切发电机组控制代价

C_G-cut-total=(P_G-cut*C_G-cut*T_G-cut)+C_G-restart

C_G-cut-total为切机控制总代价；P_G-cut为故障后所切除的发电机组功率，C_G-cut为发电机平均单位电能切机损失，T_G-cut为被切除发电机组的停运时间；C_G-restart为被切除发电机组的重启代价。

（3）控制总代价

C_total=C_{L-transfer-total}+C_{L-reduce-total}+C_L-reduction+C_L-cut-total+C_G-cut-total

其中，C_total为暂态稳定紧急控制总代价。

步骤7：在可行方案集合中，对控制代价函数进行寻优，找到控制代价最小 的可行方案，作为该方式下发生该故障后的最优控制策略。

相对于现有技术，本发明提供了一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧 急控制优化方法，并给出了其实现步骤。其特点是充分考虑电解铝负荷的特点， 结合时域仿真，制定相应的暂态稳定紧急控制方案，同时能够最小化控制代价， 在满足安全性的前提下实现经济运行。

附图说明

图1为一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧急控制优化方法的实施 流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于 说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员 对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，给出的是一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧急控制优 化方法的实施流程图。

图1中步骤1描述的是根据电解铝自备电网建设进程、模型和参数，结合典 型运行方式，筛选预想故障集。

图1中步骤2描述的是根据预想故障类型及网内电解铝负荷整流方式，判断 该故障后是否能进行负荷转带，若能转带，则首先确定负荷转带的功率分配方法， 再转入下一步，若不能转带则直接进入下一步。判断能否进行负荷转带及负荷转 带功率的确定方法如下：

（1）判断能否进行负荷转带的方法：若所研究的电解铝自备电网中存在晶 闸管整流方式的电解铝负荷，且预想故障是某晶闸管整流方式生产系列中部分整 流机组发生故障，则首先要考虑负荷转带，负荷转带功率分配方法如（2）中所 述。

（2）转带功率确定方法如下：

1）若$m<n-\frac{P_{\mathrm{NS}}}{P_{\mathrm{NR}}},$则$P_{\mathrm{Rincrease}}=\frac{m}{n(n-m)}*P_{\mathrm{NS}},$此时故障整流机组的功率全 部由保留运行的(n-m)台整流机组进行转带，故障后系统不损失负荷。

2）若则即将网内保留运行的(n-m)台整 流机组每台机组的功率均增加至其额定功率，这种情况下由于受到整流机组自身 额定功率的限制，只能转带一部分功率，故障后系统仍会存在一定的负荷损失。

其中，n为故障所在的电解铝系列的整流机组总台数；m为发生故障的整流 机组台数；P_NS为故障所在的整个系列电解铝的额定运行总功率；P_NR为故障所 在的电解铝系列中平均每台整流机组的额定功率；P_Rincrease为保留运行的(n-m) 台整流机组在负荷转带后平均每台机组增加的功率。

图1中步骤3描述的是对预想故障进行时域仿真，评估预想故障后的暂态稳 定性，若系统暂态稳定，则结束，若暂态失稳，则进入下一步。

图1中步骤4描述的是确定可切、可压负荷和可切发电机组集合的形成方法。 将故障后可切、可压负荷按控制后网内剩余电解铝的生产状态（可继续产铝运行 状态、保温运行状态或冷却运行状态）形成3个可切、压负荷集合，将故障后网 内剩余可切发电机组按故障前机组出力由小到大排列形成可切发电机组集合。可 切、可压负荷集合和可切发电机组集合形成方法如下：

（1）根据切除负荷后网内剩余电解铝的运行状态，对能够切除或压减功率 的负荷进行分组，形成三个可切、可压负荷集合，根据不同的负荷类型，形成方 法如下：

1）若故障后网内负荷中仍存在连续快速可调负荷，即晶闸管整流方式的电 解铝负荷，则将网内连续快速可调负荷按压负荷后剩余电解铝的运行状态变化分 为可继续产铝运行状态、保温运行状态及冷却状态三个压负荷区间，即可继续产 铝运行状态的压负荷区间L_c1：(0,P_c1]；保温运行状态的压负荷区间L_c2：(P_c1,P_c2]； 冷却状态的压负荷区间L_c3：(P_c2,P_c3]。

其中，P_c1为保证剩余负荷功率能够维持电解铝继续生产铝时，所能压减的 最大连续快速可调负荷功率；P_c2为保证剩余负荷功率能使电解铝保温但不生产 铝时，所能压减的最大连续快速可调负荷功率；P_c3为保证动力负荷继续运行， 电解铝进入冷却状态时，所能压减的最大连续快速可调负荷功率。

2）若故障后网内负荷中存在非连续快速可调负荷，即采用二极管整流方式 的电解铝负荷，则将保留运行的非连续快速可调负荷按切除整流机组后剩余负荷 状态变化分为可继续产铝运行状态、保温运行状态及冷却状态三个可切负荷组， 即可继续产铝运行状态的可切负荷组L_uc1：{P_uc11,P_uc12,L P_uc1i}；保温运行状态的 可切负荷组L_uc2：{P_uc21,P_uc22,L P_uc2j}；冷却状态的可切负荷组L_uc3： {P_uc31,P_uc32,LP_uc3k}。

其中，i，j，k分别为三个组合中元素个数；P_uc1r(r=1,2,L,i)为一组离散 值，每个元素均对应一个维持电解铝可继续生产运行状态下可切负荷功率大小； P_uc1s(s=1,2,L,j)为一组离散值，每个元素均对应一个维持电解铝保温状态下可 切的负荷功率大小；P_uc1t(t=1,2,L,k)为一组离散值，每个元素均对应一个电解 铝进入冷却状态但保证网内动力负荷正常供电的可切负荷功率大小。

根据1）和2）可以得到连续快速可调负荷压负荷区间和非连续快速可调负 荷切负荷组。当故障后网内负荷仅有连续快速可调负荷时，所述的可切、可压负 荷集合即为1）中形成的三个可调负荷区间；当故障后网内负荷仅有非快速连续 可调负荷时，所述的可切、可压负荷集合即为2）中形成的三个可切负荷组；当 故障后网内负荷中连续快速可调负荷和非连续快速可调负荷均存在时，所述的可 切、可压负荷区间即为1）中形成的三个可调负荷区间和2）中形成的三个可切 负荷组相应的并集。

（2）将故障后网内剩余的可切发电机组按其出力由小到大排列，形成可切 发电机组集合。

图1中步骤5描述的是形成可行方案集合的方法。通过确定可控措施优先级， 并结合时域仿真进行可行控制方案搜索，形成可行控制方案集合，即对可切、可 压负荷和可切发电机组进行组合，通过时域仿真，找出所有满足暂态稳定要求的 切、压负荷、切机或负荷和发电机组联合控制方案，形成暂态稳定控制可行方案 集合。具体的可行暂态稳定控制方案搜索方法如下：

（1）计算预想故障后电网内的功率不平衡量△P=P_g-P_l，计算中考虑负荷 转带后的影响。

其中△P为故障后瞬间网内功率不衡量，P_g为故障后瞬间网内发电机总出 力，P_l为故障后瞬间网内负荷功率。

（2）基于功率不平衡量的大小，初步确定采取的控制方案，包括切机方案 和切、压负荷方案。

（3）确定可控措施优先级。在对可切、可压负荷集合的搜索过程中，优先 级顺序如下：可继续产铝运行状态集>保温状态集>冷却状态集。从优先级高的集 合开始搜索，若在优先级高的可切、可压负荷集合或者在其与可切机组的组合中 能找可行控制方案，则仅在该优先级负荷集合中搜索所有可行方案，不再进入下 一个优先级的负荷集合进行搜索；否则按照同样的方法搜索较低优先级的可切、 可压负荷集合。

因局部自备电网运行发电机组数量有限，可切发电机组不指定优先级，在控 制方案搜索中考虑不同发电机组组合的所有控制方案。

（4）通过时域仿真迭代求取所有能够满足故障后电网安全稳定要求的控制 方案，形成可行控制方案集合。

1）切机或切、压负荷单一控制方案，基于发电机组或可控负荷的优先级， 通过时域仿真迭代求取所有可行的单一措施组合控制方案；

2）切机和切、压负荷联合控制方案，综合考虑切机和切、压负荷控制后电 网的功率平衡及暂态稳定要求，进行切机和切、压负荷间的组合寻优，搜索所有 可行的控制方案。这种方案特别适合在采用切机或切、压负荷单一控制措施难以 搜到可行解的情况。

图1中步骤6描述的是确定控制代价的方法。根据可调负荷调节代价、非可 调负荷切除代价以及发电机组切除代价建立控制代价函数。具体的控制代价计算 方法如下：

（1）负荷控制代价

1）连续快速可调负荷调节代价

连续快速可调负荷调节代价包括连续快速可调负荷转带代价、压负荷代价及 保持运行的可调负荷在故障解除后重新回到额定运行状态的调节代价。

a）负荷转带代价：

C_{L-transfer-total}=P_L-transfer*C_L-transfer

其中，C_{L-transfer-total}为连续快速可调负荷转带的总代价；P_L-transfer为转带的负 荷功率；C_L-transfer为平均单位功率负荷转带所需的调节费用。

b）压负荷代价：

C_{L-reduce-total}=(P_L-reduce*C_L-produce*T_L-reduce)+(P_L-state1*(1-η)*C_L-produce*T_L-state1)+(P_L-reduce*C_L-reduce)

其中，C_{L-reduce-total}为压负荷的总代价；P_L-reduce为压负荷功率；C_L-produce为平 均功率对应电解铝的生产收益值；T_L-reduce为减负荷运行时间；P_L-state1为压负荷后 剩余连续快速可调负荷中运行状态发生改变的负荷功率（即由于压负荷导致的网 内剩余负荷生产效率下降或使负荷进入保温状态或冷却状态的那部分负荷功 率）；η为压负荷后剩余负荷的生产效率；T_L-state1为连续快速可调负荷改变状态 后的运行时间；C_L-reduce为压减单位功率负荷所需的调节代 价。

c）保持运行的连续快速可调负荷在故障解除后重新回到额定运行状态的调 节代价：

C_L-reduction=P_{R-L-reduction}*C_L-reduction*(n-m)

其中，C_L-reduction为保留运行的可调负荷在故障解除后重新回到额定运行状态 的调节总代价；P_{R-L-reduction}为保留运行的可调整流机组要回到额定运行状态时， 平均每台机组需要调节的功率；C_L-reduction为可调整流机组平均单位功率的调节代 价；(n-m)与之前所述意义相同，即为保留运行的可调整流机组台数。

2）非连续快速可调负荷切除代价

C_L-cut-total=(P_L-cut*C_L-produce*T_L-cut)+(P_L-state2*(1-η)*C_L-produce*T_L-state2)+C_{L-cut-restart}

其中，C_L-cut-total为非连续快速可调负荷切除总代价；P_L-cut为被切除的电解铝 负荷功率；C_L-produce与之前所述意义相同，即平均单位功率对应电解铝的生产收 益值；T_L-cut为被切除负荷的停运时间；P_L-state2为切除负荷后继续保持运行的负 荷中，非连续快速可调负荷生产状态发生改变的负荷功率（即由于切除部分负荷 后导致网内剩余负荷生产效率下降或使负荷进入保温状态或冷却状态的那部分 负荷功率）；η为切负荷后剩余负荷的生产效率；T_L-state2为非连续快速可调负荷 改变状态后的运行时间；C_{L-cut-restart}为故障后被切除的整流机组的重启代价。

（2）切发电机组控制代价

C_G-cut-total=(P_G-cut*C_G-cut*T_G-cut)+C_G-restart

C_G-cut-total为切机控制总代价；P_G-cut为故障后所切除的发电机组功率，C_G-cut为发电机平均单位电能切机损失，T_G-cut为被切除发电机组的停运时间；C_G-restart为被切除发电机组的重启代价。

（3）控制总代价

C_total=C_{L-transfer-total}+C_{L-reduce-total}+C_L-reduction+C_L-cut-total+C_G-cut-total

其中，C_total为暂态稳定紧急控制总代价。

图1中步骤7描述的是在可行方案集合中，对控制代价函数进行寻优，找到 控制代价最小的可行方案，作为该方式下发生该故障后的最优控制策略。

综上所述，本发明是一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电网紧急控制优化 方法。根据电解铝自备电网运行方式和模型参数，针对不同的负荷整流方式，结 合典型运行方式及预想故障进行时域仿真，找出所有可行的暂态稳定紧急控制方 案。再根据连续快速可调负荷调节代价、非连续快速可调负荷切除代价以及发电 机组切除代价建立控制代价函数，根据控制代价函数，对可行方案集合进行寻优， 找出代价最小的控制方案。本发明考虑了一种基于暂态安全稳定的电解铝自备电 网紧急控制优化方法，建立了控制代价函数，优化了电解铝自备电网的暂态稳定 紧急控制方法，为其安全、经济运行提供支持。