一种基于广度优先的直流换流站恢复路径生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于广度优先的直流换流站恢复路径生成方法，以直流换流站的恢复时间最短为目标，基于迪杰斯特拉最短路径法搜索待恢复电源的局部最优送电路径，基于广度优先法优化直流换流站的恢复路径。该方法包括：1、采用迪杰斯特拉算法搜索带电系统至待恢复电源的最短路径；2、待恢复电源及其恢复路径的技术校验：包括机组启动时间和启动功率约束、无功和自励磁约束、潮流和节点电压约束、直流启动条件约束；3、基于广度优先的原则搜索待恢复电源，优化直流换流站的恢复路径。该方法以直流换流站的恢复时间最短为目标，优先启动直流换流站，能为停电电网的后续恢复提供大容量的有功功率，加速停电系统的恢复进程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统分析控制领域，特别是一种基于广度优先的直流换流站恢复 路径生成方法。
技术介绍
近年来，全世界范围内陆续发生的多起大规模停电事故(如2003年8月的美加大停 电、2005年9月的海南大停电、2006年11月的西欧大停电、2012年7月的印度大停电事故等）， 给各个国家造成了巨大的经济损失和社会影响。因此，电力部门除了需要通过可靠的技术 保障和科学严谨的生产管理防范大停电的发生外，还必须在大停电发生后能快速有效地实 现电源重新启动和电网恢复供电，从而将事故损失控制在最小范围内。在目前的电网黑启动方案中，普遍的做法是利用本地区具有自启动能力的燃油机 组、水电机组作为黑启动电源，逐步启动其它大型常规发电机组，采用交流输电方式带动电 网恢复。由于大型常规发电机组尤其是火电机组的自身特性，具有启动速度慢、启动时间 长、功率提升速率慢、辅机启动冲击等不足，导致黑启动初始阶段系统电源少，影响电网负 荷恢复速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。 实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于广度优先的直流换流站恢复路径生 成方法，包括以下步骤： 步骤1，将待恢复机组和直流换流站组成待恢复电源，将黑启动电源加入已恢复小 系统S1，初始化31当前时刻。=0; 步骤2，统计本层已恢复小系统数量m、每个小系统Si恢复所消耗的时间ti，i = 1， 2，···，πι，设置下一层已恢复小系统数量q = 0; 步骤3，对已恢复小系统Si，根据其已消耗的时间t i，筛选出m个满足启动时间约束 的待恢复电源Gi j，j = 1，2，…，m;具体为： 步骤3-1，确定电源j的最大临界热启动时间TCH, j和最小临界冷启动时间Tcc, j; 步骤3-2,如果ti〈TCH,j或ti>Tcc,j，则电源为待恢复电源。 步骤4,调用迪杰斯特拉算法，搜索已恢复小系统S1到待恢复电源Glj的最短恢复路 径Pij，j = l，2,…，m;具体为： 步骤4-1，将不带电的线路的支路权值设为高抗或低抗补偿后的充电功率： WLi=max{ |Qci|_|QLi|，〇} 式中，Qci--支路充电功率； Qli--高压电抗器容量；步骤4-2,将不带电的变压器的支路权值设为最大支路权值的100倍，使其优先级 低于线路； 步骤4-3，将已恢复小系统已带电支路权值设为0，使得小系统内任一节点至待恢 复电源的最短路径，即小系统至待恢复电源的最短路径； 步骤4-4,调用迪杰斯特拉算法求解已恢复小系统S1到待恢复电源Glj的最短恢复 路径P lj。 步骤5,对小系统Si的所有待恢复电源Gij及其对应启动路径Pij逐一进行技术校验， 如果通过校验，q = q+l，将待恢复电源Glj和对应启动路径Plj加入已恢复小系统S1B成新的 已恢复小系统S q，如果未能通过校验，取下一条路径进行校验，至小系统Sdt应的恢复路径 均校验完毕;判断该层所有小系统的待恢复电源是否均已搜索完毕，如果未全部搜索，转到 步骤3，搜索下一个小系统;如果该层小系统已经全部搜索过，转到步骤6; 对小系统Si的所有待恢复电源Gij及其对应启动路径Pij进行技术校验，当约束条件 全部满足时，待恢复电源才能通过该路径启动，否则技术校验不通过，所述技术校验内容包 括： (1)启动时间约束校验，电源i的实际启动时间Tm应小于其最大临界热启动时间 Tch, i或大于其最大冷启动时间TCC, i;否则校验不通过； (2)启动功率约束校验，已恢复小系统在当前时刻所能提供的总功率，应大于待恢 复电源所需的启动功率，机组i的启动功率约束为： XPG(t)-Pcr,i>〇 式中，XPc(t)--当前时刻系统具有的可供发电机组启动用的总功率； Pcr.i--机组i启动过程所需的机组启动功率；否则，校验不通过； (3)无功约束校验，恢复路径上的充电无功功率之和，应小于已恢复小系统中已并 网电源的总吸收无功量：式中，nL-一恢复路径的线路总数； Qlj 考虑尚抗或低抗补偿后线路j上剩余的无功功率； ΠΒ一一系统内已并网电源的个数； Qrmax 电源机组r能吸收的最大无功功率；否则，校验不通过； (4)自励磁约束校验，恢复路径上的充电无功功率之和，应小于已恢复小系统内所 有发电机的额定容量与短路比之积： 式中，KCBr-一机组r的短路比； Ser--机组r的额定容量；否则，校验不通过； (5)潮流和节点电压约束校验;发电机有功、无功出力均要小于最大出力，大于最 小出力，线路有功要小于有功限值，节点电压在安全范围内：式中，Pci--发电机i发出的有功功率； Qci--发电机i发出的无功功率； nc一一已恢复系统的发电机台数； Pi--支路i上流过的有功功率； nL一一已恢复系统内线路的条数； Ui--节点电压； nb一一已恢复系统包含的节点个数；否则，校验不通过； (6)对直流换流站的启动，校验直流换流站启动约束，短路容量和转动惯量需要满 足以下条件： Ssc > HQfiler Hdc > 20s式中，Ssc-一换流站交流母线的短路容量； Hdc--已启动交流系统的转动惯量； Qfilter 单组滤波器容量； 否则，校验不通过。步骤6,统计该层所有新生成的已恢复小系统ShS2r^Sq中含直流换流站的小系 统数量k，如果k小于阈值f，采用新一层的已恢复小系统ShS2,替换上一层已恢复小系 统，并转到步骤2;如果k不小于阈值f，按恢复消耗时间排序，输出含直流换流站已恢复系统 内电源启动顺序、恢复路径、恢复消耗时间，完成对直流换流站恢复路径的搜索。阈值f的取 值为3~8。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为:本专利技术结合广度优先法和迪杰斯特拉算 法对直流换流站的恢复路径进行优化，以直流换流站的恢复时间最短为目标，全面考虑恢 复过程中机组的启动条件、直流输电系统启动条件和系统的网络约束条件，保证系统恢复 过程中的安全与稳定。在黑启动初期快速启动直流，能快速地为停电电网提供大容量的有 功功率支持，加速恢复进程。【附图说明】图1为本专利技术的基于广度优先的直流换流站恢复路径生成方法流程图。图2为机组出力曲线图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步描述。如图1所示，本专利技术的，包括以 下步骤：步骤一，将待恢复机组和直流换流站组成待恢复电源，黑启动电源加入已恢复小 系统S1，初始化31当前时刻。=0;所述的已恢复小系统，指已带电的发电机和支路的集合;停电时刻记为0时刻，系 统的当前时刻，指停电时刻到系统当前恢复状态所消耗的时间。 步骤二，统计本层已恢复小系统数量m、每个小系统恢复51所消耗的时间1，? = 当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于广度优先的直流换流站恢复路径生成方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，将待恢复机组和直流换流站组成待恢复电源，将黑启动电源加入已恢复小系统S1，初始化S1当前时刻t1＝0；步骤2，统计本层已恢复小系统数量m、每个小系统Si恢复所消耗的时间ti，i＝1,2,…,m，设置下一层已恢复小系统数量q＝0；步骤3，对已恢复小系统Si，根据其已消耗的时间ti，筛选出ni个满足启动时间约束的待恢复电源Gij，j＝1,2,…,ni；步骤4，调用迪杰斯特拉算法，搜索已恢复小系统Si到待恢复电源Gij的最短恢复路径Pij，j＝1,2,…,ni；步骤5，对小系统Si的所有待恢复电源Gij及其对应启动路径Pij逐一进行技术校验，如果通过校验，q＝q+1，将待恢复电源Gij和对应启动路径Pij加入已恢复小系统Si形成新的已恢复小系统Sq，如果未能通过校验，取下一条路径进行校验，至小系统Si对应的恢复路径均校验完毕；判断该层所有小系统的待恢复电源是否均已搜索完毕，如果未全部搜索，转到步骤3，搜索下一个小系统；如果该层小系统已经全部搜索过，转到步骤6；步骤6，统计该层所有新生成的已恢复小系统S1，S2,…，Sq中含直流换流站的小系统数量k，如果k小于阈值f，采用新一层的已恢复小系统S1，S2,…，Sq替换上一层已恢复小系统，并转到步骤2；如果k不小于阈值f，按恢复消耗时间排序，输出含直流换流站已恢复系统内电源启动顺序、恢复路径、恢复消耗时间，完成对直流换流站恢复路径的搜索。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢云云，郑冉，林莎，许辉，石屹岭，夏方涛，殷明慧，邹云，周前，刘建坤，汪成根，
申请(专利权)人：南京理工大学，国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32