计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法技术方案

本发明专利技术涉及计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法，包括步骤：输入电力系统参数；以最大化恢复系统的发电容量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型；确定计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型的约束条件；基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标，来优化待恢复机组的恢复路径；联合采用蜂群算法与量子理论相结合求解模型。本发明专利技术提出的采用含高比例可再生能源的微网作黑启动电源的网架重构策略，具有一定的可行性与有效性。在系统常规黑启动资源不足的情况下，用微网作为黑启动电源能够为非黑启动机组提供启动功率，较快地恢复非黑启动机组，达到网架重构的目的。

Optimization method of grid frame reconstruction with micro network as a black start power supply

The present invention relates to a meter and micro grid as power system optimization of network reconfiguration method, black start power supply comprises the following steps: the input parameters of the power system; to maximize recovery system generation capacity and minimizing the loss of load in microgrid to build and micro network as network reconfiguration optimization model of black start power source; determining meter and the micro grid as a constraint optimization model of network reconfiguration black start source; node importance and path recovery time to construct a comprehensive evaluation index based on the path, to optimize the recovery path to recovery unit; combined with the bee colony algorithm with the combination of quantum theory to solve the model. The proposed method of network frame reconstruction using a micro network containing a high proportion of renewable energy as a black start power supply has a certain feasibility and effectiveness. Under the condition of insufficient conventional black start system, microgrid as a black start power can provide start-up power for non black start units, and recover the non black start units quickly, so as to achieve the purpose of reconstructing grid.

【技术实现步骤摘要】
计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法
本专利技术涉及电力系统领域，特别是涉及计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法。
技术介绍
随着计算机控制技术的发展和各种电力系统自动装置的应用，电力系统的自动化水平和智能化程度得到了较大提高，系统抗干扰和应对故障的能力显著增强。大量间歇性可再生能源如风电、光伏等接入电力系统，显著提高了系统的装机容量。由于可再生能源具有间歇性和波动性的特点，随着其在发电容量和发电量中的占比越来越高，电力系统的运行环境更加复杂，不确定性因素更多、程度更强，从而加大了电力系统发生大停电的风险。电力系统大停电后网架重构阶段的主要任务是利用黑启动机组为非黑启动机组提供厂用电，尽快恢复失电机组，建立一个稳定的输电网络架构，为下一阶段的负荷恢复做准备。目前已有少量研究开始考虑分布式能源在系统恢复中的作用，但关于分布式能源以微网形式聚合在一起并作为整体参与电力系统大停电后的系统恢复还有待进一步研究。微网是一种由分布式电源、储能系统、能量转换装置、负荷和检测保护装置等组成的小型电力系统。微网利用其自身的控制技术，具有并网或孤岛运行能力。微网能够容纳较多分布式本文档来自技高网...

【技术保护点】
计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法，其特征在于，包括步骤：S1.分析含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性，提出计及微网作为黑启动电源恢复非黑启动机组的操作流程；S2.以最大化恢复系统的发电容量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型；S3.根据电力网络的拓扑参数和电气参数，基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径，进而重构电力网架；S4.联合采用蜂群算法与量子理论相结合求解所构建的计及含高比例可再生能源的微网作为黑启动电源的网架重构模型。

【技术特征摘要】
1.计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法，其特征在于，包括步骤：S1.分析含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性，提出计及微网作为黑启动电源恢复非黑启动机组的操作流程；S2.以最大化恢复系统的发电容量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型；S3.根据电力网络的拓扑参数和电气参数，基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径，进而重构电力网架；S4.联合采用蜂群算法与量子理论相结合求解所构建的计及含高比例可再生能源的微网作为黑启动电源的网架重构模型。2.根据权利要求1所述的计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法，其特征在于，提出了计及微网作为黑启动电源恢复非黑启动机组的操作流程，包括：①系统大停电的确认；在正常运行时，微网处于并网运行状态，当微网中央控制器检测到主网故障后，通过无缝切换自动脱网进入孤岛运行状态，微网中央控制器控制储能系统和可调度机组的微源控制器将逆变器控制模式切换为Vf控制，经微网调度人员与主网调度人员通信联络，确认是否发生大停电，若未发生大停电，微网通过无缝切换技术切换至并网运行模式；若发生大停电，记t＝0，并执行步骤②、③、④和⑤；②输入和更新微网中央控制器存储的主网各元件状态，判定是否需要微网为主网内待恢复机组提供启动功率，当主网系统全黑时或已恢复机组的输出功率不足以启动下一台待恢复机组时，微网将作为黑启动电源为非黑启动机组提供启动功率；③微网中央控制器对微网内部元件状态进行检测，包括储能系统电能、可调度机组出力状态；同时，微网中央控制器对短期时段Tp内可再生能源出力以及负荷大小进行预测；判断Tp内微网不计及内部自身负荷的净功率是否满足目标非黑启动机组启动功率要求；Tp的确定和当前目标非黑启动机组的启动时间相关，所述的微网出力至少应保证一台非黑启动机组能够持续获得启动功率直至其并网；④若Tp内微网的净功率满足要求，则微网整体可以作为黑启动电源为主网非黑启动机组提供启动功率，同时，计算负荷损失量，若微网净功率能满足自身负荷和非黑启动机组启动功率，则无需切除微网内的负荷，即微网的负荷损失量为0；否则，微网内将会产生一定的负荷损失，若此时微网净功率不能满足非黑启动机组启动功率的要求，则微网将保持孤岛运行状态；⑤若微网未向主网提供功率，则令t＝t+1；否则，令t＝t+txi，txi为目标非黑启动机组的启动时间，继续执行步骤②、③和④，直至所有机组均已恢复为止。3.根据权利要求1所述的计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法，其特征在于，以最大化恢复系统的发电容量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型，包括：本发明以最大化恢复系统的发电容量为目标，即式中：SNBS为非黑启动机组节点集合；Psyn，i，t和Pst，i，t分别为时刻t节点i的非黑启动机组已恢复的出力及其启动功率；PM，t为时刻t微网提供的功率；ui，t为二值变量，当节点i的非黑启动机组在时刻t获得启动功率时其值为1，否则为0；计及微网内关键负荷和普通负荷的重要程度不同，微网内部的负荷损失量可表示为式中：NT为网架重构所用的时间；和分别表示所切除的普通负荷和关键负荷的有功功率随时间变化的函数；ψ为负荷系数，表示关键负荷相对普通负荷的重要程度；可通过计算矩形面积之和来近似计算其定积分值，即式中：和分别为时刻t切除的普通负荷和关键负荷的有功功率；计及网架重构过程中微网的负荷损失量，将该式作为惩罚项，得到本发明计及含高比例可在能源的微网作为黑启动电源的网架重构优化策略的目标函数，即式中：η为惩罚系数，表示对微网负荷损失量的惩罚程度。4.根据权利要求1所述的计及微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化方法，其特征在于，以最大化恢复系统的发电容量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型，包括：确定计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型的约束条件；1)微网约束微网中的微源用下标w表示，SRES为风电机组和光伏阵列集合，SESS为储能系统集合，SDU为可调度机组集合。微网在时刻t需满足如下约束：式中：和分别为微网输出的最小和最大有功功率，为微网输出的最大无功功率；和分别为微源输出的最小和最大有功功率，为微源输出的最大无功功率；PM,w,t为DU在时刻t输出的有功功率，UM,w和DM,w分别为DU的上行爬坡率和下行爬坡率；和分别为时刻t的ESS的充电功率和放电功率，和分别为ESS的最大充电功率和最大放电功率，EM,w,t为ESS在时刻t储存的电能，和分别为ESS所储存的电能的最大值和最小值，和分别为ESS的充电效率和放电效率，τ为时刻t–1到时刻t的时间间隔；PDL(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙霏，林建熙，李力，赵昱宣，韩畅，林振智，文福拴，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：广东,44