专利名称：一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法
技术领域：
本发明一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，涉及电力系统领域。
背景技术：
随着社会的发展和进步，人们对生产和生活质量要求越来越高，对电能的依赖程度越来越大，必然要求电网有较高的供电安全可靠性。从上个世纪六十年代以来，各国相继发生了多起大停电事故，给人们的社会经济活动造成了严重的影响。尽管经过几十年的发展，电力系统在安全稳定技术方面取得了很大进展，但由于影响电力系统安全稳定运行的因素极为复杂，一些偶然因素、如自然灾害；人为因素、如误操作、战争、恐怖活动等的相互叠加总是超出了人们的预测和防范。近几年来，无论是国内还是国外，大停电事故仍时有发生。当发生电网大面积停电或电网全停电事故，系统的恢复过程将变得空前的繁琐，若没有任何黑启动措施，运行人员的束手无策将导致电网的恢复非常缓慢，这将使停电的损失和影响难以估计。若事先采取相应措施，制定适当的启动程序，可尽快恢复系统运行和大大减少停电时间。如今电网的建设驶入了快车道，电网网络结构日新月异。如每增加一座水/火电厂、500kV及220kV变电站或输电线路，都极大地改变了电网的运行特点；同时引起地区电网运行方式的重大调整，重要电力负荷供电方式也随之变化。由此可以看出，黑启动方案中目标网络必然有所改变，所定快速通道也将不切实际。而每次新设备投运后都由省调组织相应黑启动方案的修编，无论从时间或人力考虑都是来不及、不可能的，甚至新的方案尚未完成，更新的电网结构又已呈现。同时，黑启动过程中发电设备、输变电设备的可用情况复杂多变，加上现有的黑启动方案仅做了基本的安全稳定校核，而机组黑启动过程中自励磁判据、空载变压器励磁涌流判据，大型电动机启动冲击，负荷恢复冲击等问题校核均未涉及。如果黑启动过程中发生这样的事故或小系统躲不过冲击将导致所恢复系统再次崩溃、极大延误事故恢复。因此，一个切实可用的黑启动方案需要实时滚动修编，并能够根据当时的设备可用状态和运行环境进行在线调整，实现多电源全面启动、并能重新搜索可用通道向重要负荷供电。如电网事故处理指挥机构、党政机关、电铁及其他一些基础市政设施等，帮助调度员正确判断和及时处理故障，保证社会稳定。
发明内容
本发明提供一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，以大面积停电事故快速恢复优化算法为核心，利用黑启动优化算法提出黑启动优化方案。将省级电网的黑启动分成两个阶段即子系统独立恢复阶段和互联、协作恢复阶段。启动电源的选择按照综合技术指标最优原则，允许调度人员自行选择各项指标权重，灵活实现多项目标优化。采用基于最短路算法的黑启动路径寻优算法，找出黑启动电源与被启动机组、重要负荷间最佳路径，用于大系统实时寻优。结合安全稳定校核算法，将黑启动稳定极限转换成物理量判据表示并制定出对应的限值指标以及实现在线匹配。
本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，将省级电网的黑启动分成两个阶段，第一个阶段满足黑启动电源和其他约束条件的情况下生成几个子系统黑启动方案，各子系统黑启动方案间相对独立，具备同时进行恢复的可能；第二个阶段各子系统恢复后，对目标电网剩余未送电节点进行送电，此时电源点为系统中带电节点，送电路径进行了寻优计算，而不一定是黑启动机组。所述黑启动方案包括黑启动电源的选择启动电源的选择按照综合技术指标最优原则，允许调度人员自行选择各项指标权重，离线制定方案时，可以将水电厂、500kV变电站、邻近电网的并列点设为黑启动电源，分别制定黑启动方案；被启动电源的选择考虑机组容量、启动特性、备用状态、离黑启动机组远近等因素，按恢复期间发电容量最大为主要目标，选取合适机组；启动路径的选择采用基于最短路算法的黑启动路径寻优算法，找出黑启动电源与被启动机组、重要负荷间最佳路径。安全性校验离线计算各限值，在线校核；方案在线调整功能将黑启动稳定极限转换成物理量判据表示，制定出对应的限值指标，在线制定黑启动方案时，在线匹配，调度人员还可自行设定黑启动电源、系统各元件状态、运行本程序及时生成新的黑启动方案。所述黑启动方案c中，最短路算法如下对于无向网络N=(V，A, W)，其中弧(i，j) G A对应的权Wij有称为弧长或费用,Uj为距离标号,记录的是从起点I到该顶点的最短路长度上界；pred(j)是前趋标号，记录的是当起点I到该顶点j的一条路长取到该上界Uj时，该条路中顶点j前面的那个节点。当迭代结束时，从Pred数组记录的中间信息可以确定最短路，
M P = 0U = W1J , j 半 Iwf+1) = min{wf), min( /ffr) + Wij))
J j參i其中1^ k ^ n-2,1 ^ j, i ^ n通过迭代求解上面的方程，《f是第k次迭代得到的顶点j的临时标号，最后得到的ii, =^r4即为从起点I到顶点j的最短路路长。本发明一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，可以适应电网结构变化的情况，补充必要的电网参数和运行数据后，可以生成新黑启动方案。并能够根据当时的设备可用状态和运行环境进行在线调整，同时也可实现多电源全面启动、并能重新搜索可用通道向重要负荷供电，其优化程序帮助调度人员选择优化的黑启动方案，优化目标函数也可以通过设定技术指标权重的方式来控制，使黑启动方案的制定更加系统科学。
具体实施例方式本发明一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，包括以下内容将省级电网的黑启动分成两个阶段第一个阶段满足黑启动电源和其他约束条件的情况下生成几个子系统黑启动方案，各方案间相对独立，因此具备齐头并进，同时进行恢复的可能；第二个阶段各子系统恢复后，对目标电网剩余未送电节点进行送电，此时电源点为系统中带电节点，送电路径进行了寻优计算，而不一定是黑启动机组。所述黑启动方案制定包括以下几个内容a.黑启动电源的选择启动电源的选择按照综合技术指标最优原则，允许调度人员自行选择各项指标权重，可灵活实现多项目标优化。离线制定方案时，可以将水电厂、500kV变电站、邻近电网的并列点设为黑启动电源，分别制定黑启动方案。b.被启动电源的选择考虑机组容量、启动特性、备用状态、离黑启动机组远近等因素，按恢复期间发电容量最大为主要目标，选取合适机组。c.启动路径的选择采用基于最短路算法的黑启动路径寻优算法，找出黑启动电源与被启动机组、重要负荷间最佳路径。开关操作次数少、空冲变压器容量小、线路路径短等。最短路算法用迭代方程表示如下对于无向网络N=(V，A，W)，其中弧(i，j) G A对应的权Wij有称为弧长或费用。Uj为距离标号，记录的是从起点I到该顶点的最短路长度上界；pred(j)是前趋标号，记录的是当起点I到该顶点j的一条路长取到该上界Uj时,该条路中顶点j前面的那个节点。当迭代结束时，从Pred数组记录的中间信息可以确定最短路。 ,(1) = 0 uf+l> =inin iuT - + )}其中1彡k彡n-2,1彡j，i彡n通过迭代求解上面的方程《 n是第k次迭代得到的顶点j的临时标号，最后得到的即为从起点I到顶点j的最短路路长。假如在第一阶段，需要依次向Vnl，Vn2…Vng共g个点送电，Ve0为最初的电源点，则可以Vnl为起点，调用一次Bellman — Ford算法，找出V6tl与Vnl之间的最短路，并把这条路上能向其它节点送电的点归到集合Ve中去，Ve表示有电且能向其它节点送电的点集合。下一步以Vn2为起点，调用一次Bellman — Ford算法，找出Vn2与Ve集合中点之间的最短路，并在这些最短路中选出路长最短的一条作为向Vn2送电的路径，依次可得Vnl，Vn2…Vng的送电路径。Bellman — Ford算法的计算复杂度为0(mn) [4],其中m、n分别为边和顶点的个数，因此第一阶段寻优算法总的计算复杂度为0(mng) ( 0(mn2)。d.安全性校验离线计算各限值，如允许空冲的最大变压器容量，空载线路长度、电动机容量等，在线校核。e.方案在线调整功能将黑启动稳定极限转换成物理量判据表示，制定出对应的限值指标，在线制定黑启动方案时，在线匹配。调度人员还可自行设定黑启动电源，如事故后成功解列的火电机组，系统各元件状态，当原定启动路径中有线路或变压器损坏无法运行时，可设为退出，运行本程序及时生成新的黑启动方案。实施例对湖南东江机组经长距离高压线路对耒阳厂的黑启动方案的黑启动过程做详细仿真计算和分析，其计算报告如下I)、自励磁校验机组的自励磁问题是一种谐振现象。当输电线的长度增加时，线路的容抗XC变小，如果XC〈Xd时，即使发电机的励磁电流为零，由剩磁激发的发电机的机端电压也会逐渐增大而稳定在某一定值，所建立的电压的大小与线路长度和发电机参数有关。当发电机参数一定时，线路越长，电压越高，甚至达到非常大的电压，从而危及系统的正常运行和设备安全。发电机的自励磁现象可以用工程判据来进行校验当发电机经升压变带空载线路时，计及变压器的漏抗XT，若XC>Xd+XT，则不发生自励磁，反之，发生自励磁现象。本方案中，东江机组经长距离高压线路对耒阳厂220kV母线进行空充Xd+XT=0. 5947+0. 0853=0. 68 (标幺值)，Be = 2* (0. 018682 + 0. 056+0. 004446) =0. 158XC=6. 32 (标幺值)，XC Xd+XT，所以不会发生自励磁。2)、工频过电压校验该方案的送电路径全长117km，线路为220kV LGJ — 400导线，线路充电功率较小，经过塘溪、龙塘变电站，可一次空冲至耒阳220kV母线，以减小充电操作步骤。2-1)、东江125丽机组经塘溪、龙塘变空冲至耒阳220kV母线。计算条件东江125MW机组出口电压设为lpu，机组带10%的厂用及当地负荷。
权利要求
1.一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，其特征在于，将省级电网的黑启动分成两个阶段第一个阶段满足黑启动电源和电网安全约束条件时，生成几个子系统黑启动方案，各子系统黑启动方案间相对独立，具备同时进行恢复的可能；第二个阶段各子系统恢复后，对目标电网剩余未送电节点进行送电，此时电源点为系统中带电节点，送电路径进行了寻优计算，而不一定是黑启动机组。
2.根据权利要求1所述一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，其特征在于，所述黑启动方案包括a.黑启动电源的选择启动电源的选择按照综合技术指标最优原则，允许调度人员自行选择各项指标权重，离线制定方案时，可以将水电厂、500kV变电站、邻近电网的并列点设为黑启动电源，分别制定黑启动方案；b.被启动电源的选择考虑机组容量、启动特性、备用状态、离黑启动机组远近等因素， 按恢复期间发电容量最大为主要目标，选取合适机组；c.启动路径的选择采用基于最短路算法的黑启动路径寻优算法，找出黑启动电源与被启动机组、重要负荷间最佳路径；d.安全性校验离线计算各限值，在线校核；e.方案在线调整功能将黑启动稳定极限转换成物理量判据表示，制定出对应的限值指标，在线制定黑启动方案时，在线匹配，调度人员还可自行设定黑启动电源、系统各元件状态、运行本程序及时生成新的黑启动方案。
3.根据权利要求2所述一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，其特征在于，所述黑启动方案c中，最短路算法如下对于无向网络N=(V，A，W)，其中弧(i，j) e A对应的权有称为弧长或费用，+为距离标号，记录的是从起点I到该顶点的最短路长度上界；pred(j)是前趋标号,记录的是当起点I到该顶点j的一条路长取到该上界Uj时,该条路中顶点j前面的那个节点。当迭代结束时，从pred数组记录的中间信息可以确定最短路，W](,) = OM ;. ) 二 W^j， J # Iu 广+1) = min {u ，mm(n^ + Wjj)}其中1 ^ k ^ η-2,1 < j, i < η ;通过迭代求解上面的方程，是第k次迭代得到的顶点j的临时标号，最后得到的 .； = 疒即为从起点I到顶点j的最短路路长。
全文摘要
一种省级电网黑启动及大面积停电事故处理方法，将省级电网的黑启动分成两个阶段，满足黑启动电源和其他约束条件的情况下生成几个子系统黑启动方案，各子系统黑启动方案间相对独立，具备同时进行恢复的可能；各子系统恢复后，对目标电网剩余未送电节点进行送电，此时电源点为系统中带电节点，送电路径进行了寻优计算，而不一定是黑启动机组。本发明以大面积停电事故快速恢复优化算法为核心，利用黑启动优化算法提出黑启动优化方案。将省级电网的黑启动分成两个阶段即子系统独立恢复阶段和互联、协作恢复阶段，使黑启动方案的制定更加系统科学。
文档编号H02J3/00GK103036227SQ201210497158
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者周云海, 唐立春, 陈浩, 王正纲, 李军, 陈卓, 张彬桥, 粟世玮 申请人:三峡大学, 国家电网公司, 湖南省电力公司