[发明专利]一种电力系统预防调度与恢复调度协调优化策略构建方法

说明书

本发明公开了一种电力系统预防调度与恢复调度协调优化策略构建方法。该方法将建立考虑多种新元件/新特性的预防调度模型和恢复调度模型，同时，将预防调度和恢复调度作为防御者，极端天气作为电力系统攻击者，将两种模型与极端天气的冲击结合在防御者‑攻击者‑防御者多层安全博弈模型中，构建两者共同应对极端天气所带来冲击的协调优化策略。与单独考虑预防调度或恢复调度相比，协调优化后的策略可显著降低极端天气冲击下电力系统总停电损失。

技术领域

本发明涉及电力系统运行与调度技术领域，具体而言，就是通过优化策略对电力系统预防调度与恢复调度进行协调，从而得到应对极端天气所带来冲击的协调优化策略，使得电力系统总体损失最小。

背景技术

世界经济高速发展的背后，离不开大量化石能源的燃烧，给全球气候环境带来了巨大的威胁。全世界范围内由于气候变化造成的极端天气事件频频发生，各国基础设施和人身财产损失严重，这其中，电力系统设备属于重要基础设施，提高其应对极端天气威胁的能力迫在眉睫。

极端天气事件(如干旱、寒潮、山火、强对流天气等)对电网的冲击具有高度的不可预见性，且冲击具有持续性。这就希望电力系统能够主动进行预防调度，待极端天气不再对系统产生影响后，进行恢复调度，尽快恢复电网形态和负荷水平，提升电网应对极端天气的顺应性。

如图1所示，为电力系统调度传统理论体系，状态的被动变化主要由独立偶发事件引起的线路或者变压器等元件的保护跳闸，以及负荷的持续缓慢变化所引发。状态的主动变化主要由调度人员施加预防控制、校正控制和恢复控制来实现。上述控制通常由独立事件进行驱动，当负荷持续变化与继电保护配合失当，或者调度人员的控制措施不得当，有可能造成电网元件相继退出，电网难以维持可靠供电，最终可能导致系统失去完整性。这种级联故障(cascading failure)是发生大面积停电的内因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种电力系统预防调度与恢复调度协调优化策略构建方法，将长时间尺度预防调度与恢复调度分别作为防御者，将极端天气作为电力系统的攻击者，将两种调度之间的协调策略构建防御者-攻击者-防御者多层安全博弈模型求解，获得电力系统应对极端天气的协调优化策略。与单独考虑预防调度或恢复调度相比，协调优化后的策略可显著降低极端天气下电力系统总体停电损失。并且，本发明采用多种解耦算法设计高性能计算方法，以求解大规模协调优化策略，满足电力系统实际应用需求。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电力系统预防调度与恢复调度协调优化策略构建方法，包括如下步骤：

步骤一、建立预防调度模型，将FCB机组出力、HVDC系统线路容量和可调度负荷作为不确定集建模；

步骤二、建立恢复调度模型，恢复调度是一个多阶段决策过程，建立多阶段鲁棒自适应模型，任一阶段的决策受上一阶段不确定集线性函数的约束；

步骤三、将预防调度和恢复调度作为防御者(Defender)，极端天气作为电力系统攻击者(Attacker)，将步骤一和步骤二所建模型与极端天气的冲击结合在防御者-攻击者-防御者(Defender-Attacker-Defender，D-A-D)多层安全博弈模型中，构建预防调度与恢复调度协调优化策略，对预防调度与恢复调度进行协调。该D-A-D多层安全博弈模型的目标函数为最小化整个过程中的负荷损失，包括预防调度中的主动切负荷、极端天气展开过程中的被动切负荷以及恢复调度中的停电负荷；

步骤四、采用嵌套列-约束生成(Column-and-Constraint Generation，CCG)算法对步骤三中D-A-D多层安全博弈模型进行求解；

步骤五、设计高效算法提升算法效率，采用Benders分解对整数变量和连续变量进行解耦，采用最优性条件解耦或拉格朗日松弛解耦进行时段间解耦。