[发明专利]一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法

说明书

本发明公开了一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法，该方法针对自然灾害可能会导致大范围停电并给电力元件带来的潜在损坏，采用时序恢复策略进行电力网架恢复。在每一个恢复时段内，分步进行机组启动顺序优化和路径恢复顺序优化。第一步以网架恢复时间内系统发电能力最大为目标优化机组启动顺序；第二步优化路径恢复顺序，建立输电元件损坏概率模型和恢复时间模型。第一步机组启动顺序优化和第二步路径恢复顺序优化通过路径操作时间相关联，有效的实现了两个目标的一致性优化。本发明考虑线路、变压器等输电元件存在不同程度的潜在损坏概率情况，同时形成了时序的网架恢复方案用以指导实践，更具有现实意义。

技术领域

本发明属于电力系统安全防御与恢复控制领域，尤其涉及考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法。

背景技术

当前电力系统的恢复方案主要应对短路故障带来的系统崩溃问题，此时电力元件虽然从系统中切除，但元件本身是完好的，可以伴随调度指令很快重新投入到运行中。近年来，受台风、冰灾、海啸、地震自然灾害的影响，世界范围内大停电事故时有发生，带来了严重的经济损失并造成了恶劣的社会影响。自然灾害引起的大停电事故，往往伴随着电力系统中大量的线路、变压器等输电元件不同程度的潜在损坏，此时元件需要经过一段时间的修复或者更换，才能投入到运行中。因此，有必要研究输电元件存在潜在损坏场景下的电力网架恢复策略。

根据所需恢复时间的不同，整个电力系统恢复过程可划分为黑启动阶段(约30～60分钟)、网架恢复阶段(约3～4小时)、负荷恢复阶段(约8～12小时)。网架恢复阶段包含机组启动顺序优化和路径恢复顺序优化两个核心任务。机组能否按照预先优化的顺序在预计时间内顺利启动，受机组启动路径操作时间和启动路径可靠性的影响。这两个核心环节通常相互影响，应统一进行考虑。当前大多数电力网架恢复方案仅给出了恢复的路径，而为提高方案的可操作性，同时应该给出各元件的恢复时序时刻。

综上所述，当前研究大多未能够很好的考虑线路、变压器等输电元件存在不同程度的潜在损坏情况，同时具体网架恢复策略最好能有时序的安排以指导实践。

发明内容

为了克服上述现有技术不足，本发明提出了一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法，根据线路、变压器等输电元件存在不同程度的潜在损坏情况，通过路径操作时间将机组启动顺序优化和路径恢复顺序优化关联，以得到更为合理的网架恢复策略。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1)通过引入隶属度函数，对不同概率的潜在损坏元件进行处理；

2)以整个电力网架恢复时间内机组发电能力最大为目标函数，通过求解目标函数，获得机组启动时刻，按照机组启动时刻由小到大的顺序，逐个启动机组；

3)根据步骤2)所得的机组启动顺序，调用Dijkstra算法，求得当前阶段已带电区域到待恢复机组的恢复路径；

4)计算通过步骤3)所得的恢复路径，计算恢复路径操作时间，若求得的恢复路径操作时间大于通过步骤2)求得的机组启动时刻，则更新机组启动时刻，使其启动时刻大于恢复路径操作时间，返回步骤2)重新优化机组启动顺序，直至系统所有机组启动时刻大于恢复路径操作时间；

5)进行潮流校验，如果节点电压幅值在0.9～1.1倍额定值范围内，线路输电功率小于1.1倍额定值，则恢复方案可行；

6)若全部机组启动完毕，调用Prim算法,进行电力主网架的恢复，输出最终恢复结果；若仍有未启动机组，则进入步骤3)。

隶属度函数V(p)的表达式为，当输电元件损坏概率p大于a时，V(p)取值为V(p)＝e^-b(p-a),否则V(_p)取值为1，其中a，b为大于零的常数。