[发明专利]一种考虑发电机组恢复时间模型的电网快速恢复方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行和控制技术领域，尤其涉及一种考虑发电机组恢复时 间模型的电网快速恢复方法。

背景技术

大规模的电网互联是世界范围内电力系统发展的必然趋势，我国电力系统 发展迅猛，电力负荷急剧增加，超、特高压交流和直流输电线路建成投运，电 网的动态特性也变得越来越复杂。正是由于电力系统的联网特性和电力的公用 性，电网事故传播速度快、影响范围大，而且后果严重。大面积停电事故一旦 发生，国民经济的生产建设和人民群众的生活秩序将受到严重影响，带来的不 仅仅是巨大的经济损失，还会危害社会的和谐稳定发展。

虽然大面积的停电事故是不能完全避免的，但是加强对大停电后电网的恢 复研究是很有意义的，制定详细且契合实际的恢复计划，能够最大程度上减少 停电事故带来的经济损失。目前国内外的许多学者对电网的恢复过程做了大量 的研究，并根据系统恢复过程的时间节点和恢复操作目标的不同，将恢复过程 分为了三个阶段：准备阶段、网架恢复阶段和负荷恢复阶段。其中，恢复过程 中的重点是网架恢复阶段，主要是指系统开始恢复后的第2到第8小时，主要 目的是通过在事故后残存的孤网或具备自启动能力的黑启动机组，选择最优的 送电路径，对不具备自启动能力的机组进行送电，使发电机带电及并网，在这 个过程中投入适当的负荷以维持系统的频率和电压稳定，最终形成能够稳定运 行的基本网架。而负荷恢复阶段是在电网形成基本网架后，以快速恢复所有负 荷为目的的将所有失电的区域重新带电。因此，从数学角度来看电力系统恢复 是一个多目标、多约束、非线性、多阶段的数学问题。

网架恢复阶段的整体目标是安全、快速地恢复所有的失电发电机，形成足 够稳定的主网网架。其中涉及的主要问题要：发电机启动顺序的确定、目标发 电机送电路径的最优选择、目标函数的确定、约束条件的限定及计算效率的最 优化等。

在现有黑启动策略的制定过程中，发电机采用的多为统一模型，但是在实 际电网中，发电机类型众多，从所利用资源的不同上分类，包括火电机组、水 电机组及核电机组等。从启动特性上分类包括黑启动机组、不具备其启动能力 的机组、以及具备FCB能力的机组，其中常见的黑启动机组包括水电机组、小 部分火电机组，而具备FCB功能的机组是指发电机具备在电网发生大事故后， 机组主动与电网解列，甩去大部分负荷，并带厂用电孤网运行，当电网事故解 除后又能快速并网进行功率输出。由于系统内机组种类的繁杂，及功能的提升， 单一的采用统一发电机模型势必会造成结果的不合理，影响电网恢复过程的效 率，甚至会造成电网恢复的失败，造成二次冲击。

因此，建立详细的发电机启动时间模型，考虑送电路径的启动时间，并且 设置以恢复时间最短为目标函数，可以实现在最短的恢复操作时间内，在安全 稳定的前提下，最大程度上提高系统的负荷恢复量。

本发明很好的解决了系统在大停电事故后，因为发电机时间模型不精确带 来的方案不合理的问题，通过建立了详细的发电机恢复时间模型，并考虑送电 路径的时间模型，得到一套高效的动态发电机排序方案。

发明内容

本发明涉及一种考虑发电机组恢复时间模型的电网快速恢复方法，包括如 下步骤：

步骤1：建立计及发电机组状态的详细发电机时间模型以及确定作为黑启动 电源的发电机组；

步骤2：建立支路启动时间模型，在考虑支路的启动时间的前提下，加入支 路的充电功率、高压电抗器容量来表征无功功率对高压线路充电的影响；

步骤3：通过改进的迪杰斯特拉算法搜索出所有发电机的最优启动路径，然 后对所有未启动的发电机组进行排序，确定目标发电机；

步骤4：设置目标函数，以已启动的发电机中所需调节时间最长的那一台相 较于其它方案时间最短为目标；

步骤5：利用原对偶内点最优潮流算法求解目标函数，若结果收敛，则表示 目标发电机可以启动；

步骤6：发电机启动路径的暂态校验，包括自励磁和过电压校验；

步骤7：将刚刚启动的发电机组从未启动发电机组中删除，并将带电输电线 路的权重值修改为原来的五分之一，并增加已启动发电机之间的虚拟支路，然 后重复步骤3-7；

步骤8：根据优化目标的不同选择最终的启动方案。

发电机组包括具备自启动能力的机组、不具备自启动能力的机组和具备FCB 功能的机组，所述具备自启动能力的机组包括水电机组和部分火电机组。

水电机组在系统恢复阶段的启动时间模型为：