一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法，它包含如下步骤：1)建立电网的无向图模型，划分已带电网络和停电网络；2)设置搜索深度为整数D，在此深度范围内找到停电的母线集合；3)对步骤2)中母线集合中的非黑启动机组及关键负荷进行排序；4)找到从已带电网络到步骤3)中优先级最高的非黑启动机组所在母线的路径；5)将步骤4)的路径设置为已恢复供电，将步骤3)中优先级最高的非黑启动机组设置为“已恢复”；6)重复步骤2)‑5)直至所有非黑启动机组和关键负荷恢复供电；7)搭建Q‑learning框架，优化步骤1)‑6)所获得的机组启动次序方案。本发明专利技术解决了现有的最优机组恢复次序决策过程中计算效率的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法
本专利技术涉及电力系统
，尤其是电力系统大停电事故后的黑启动过程(即恢复非黑启动机组及关键负荷)，具体是一种基于强化学习的电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法。
技术介绍
电力系统的互连提高了运行的可靠性和经济性，同时提高了一些潜在的危险。其中一个主要问题是本地系统的故障可能由于不正确的保护或自动设备操作而导致大规模停电。它甚至导致整个电网瘫痪。一系列停电事件为电力系统的安全运行发出了警示。虽然这种大规模停电的可能性非常小，但从根本上讲，停电是不可避免的。系统结构的加强，保护装置和白动装置的改进，只能在一定程度上降低此类事故发生的概率，但不能完全避免停电的发生。供电，以减少停电带来的损失，就成了各大电网所面临的问题之一。为在电网大面积停电或全部停电后能快速而有序地恢复，事先必须制定有关方案，即“黑启动”方案，以最大限度地加快恢复速度，从而最大限度地减少因停电而带来的经济损失。电力系统发生大停电事故后，通过启动具有自启动功能的发电机组(水电机组，煤油机组等，称为“黑启动机组”)，给无自启动能力的发电机组(例如火电机组，称为“非黑启动机组”)和关键负荷(例如政府，医院等关键企事业单位)进行供电，可以逐步恢复电力系统的供电范围，最终恢复整个电力系统的供电。这一过程也简称为“黑启动”。随着理论研究与工程实践的深入，研究出了各种黑启动的方法，例如：利用网络拓扑分析技术和专家系统对黑启动方案生咸问题进行了分析，并在黑启动决策支持系统下开发了黑启动方案的自动生咸与评估系统。该系统可以针对某一实际电网的具体状态自动生成一组黑启动方案，利用层次分析法和由专家经验建立的知识库进行分析推理，对方案组中各个方案进行评估排序，为调度人员进行黑启动恢复提供一个科学、直观的决策参考。现行的黑启动决策系统往往偏向于保证黑启动的成功率而牺牲了黑启动的计算速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决现行的黑启动决策系统在保证黑启动的成功率的同时却牺牲了黑启动的速度的问题。因此，在黑启动中应用强化学习以提高黑启动速度，效率，从而达到在保证成功率的同时，大大提高速度。通过前期的大量算例积累，当真正的黑启动动作时，将直接地产生最优方案的电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术是采用以下技术方案：一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法，它包含如下步骤：(1)建立电网的无向图模型，划分已带电网络和停电网络；(2)设置搜索深度为整数D，例如(D＝2)，在此深度范围内找到停电的母线集合；(3)根据技术经济指标对步骤(2)中母线集合中的非黑启动机组及关键负荷进行排序；(4)通过最短路径算法(例如但不局限于Dijstra算法)找到从已带电网络到步骤3)中优先级最高的非黑启动机组(或关键负荷)所在母线的路径；(5)将步骤(4)的路径设置为已恢复供电，并将该路径上的母线设置为“带电”，将步骤3)中优先级最高的非黑启动机组(或关键负荷)设置为“已恢复”，并将该路径划分到带电网络中；(6)重复步骤(2)-(5)直至所有非黑启动机组和关键负荷恢复供电；(7)搭建Q-learning框架，采用值迭代算法离线训练框架模型，优化步骤(1)-(6)所获得的机组启动次序方案，并获得在线决策所需的Q矩阵。采用上述技术方案后，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过强化学习，提出了一种更优异的“黑启动”方法，强化学习(ReinforcementLearning)是一种重要的机器学习方法，它在智能机器人控制、分析和预测等方面有着广泛的应用。本专利技术应用强化学习的Q-1earning算法后，对比现有技术，有以下优点：1、保证“黑启动”的成功率。2、保证“黑启动”策略的计算速度，即通过查表9即可确定下一步需要启动的非黑启动机组，无需再次进行繁琐的拓扑搜索与计算。3、Q-1earning的学习过程(即本专利技术方案的步骤(7))可以离线进行，而查表的过程可以进行在线决策，提高了“黑启动”的决策的效率。因此，本专利技术解决了现行的“黑启动”决策系统在保证“黑启动”的成功率的同时却牺牲了黑启动的速度的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的5总线标准系统结构图；图2为本专利技术中步骤3的启动机组示意图；图3为本专利技术中步骤4的启动机组示意图；图4为本专利技术中步骤5的启动机组示意图；图5为本专利技术中步骤6的启动机组示意图；图6为本专利技术中强化学习框架的结构图；图7为本专利技术中的奖励路径图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合IEEE-5母线系统(参见附图)及具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式示例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。示例用IEEE-5母线系统请参阅图1-图7，本具体实施方式采用以下技术方案：一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法，它包含如下步骤：(1)建立IEEE-5母线系统的无向图模型。该系统的母线集合为{73107，73106，73105，73103，73103}，有一个具有黑启动能力的机组(位于母线73107)，三个非黑启动机组(即位于母线73106，73105，和73103)和一个关键负荷(位于母线73104)。该系统的连接图如图1所示。具体参数如表1-表4所示。(2)设置搜索深度D＝2，在此范围内找到未通电的总线集。总线集合为{73103，73104，73106，73105}通过检查可行性，仅有总线73106(启动要求20MW)和73105(启动要求10MW)的非黑启动机组可在下一步启动，参见表5。通过技术经济指标分析，具有较少启动容量且爬坡率较高的非黑启动机组将以较高的优先级启动。也就是说，下一步将尝试在母线73105上启动非黑启动机组。(3)启动在母线73105上的非黑启动机组。通过Dijstra算法找到连接总线73105的路径。计算后的路径通过母线3，4(73107-73106-73105)，启动连接在73105的机组，带电部件在图2中以加粗线条显示。(4)搜索深度D＝2。在该邻域内，找到两个非黑启动机组(即73106和73103)和一个关键负荷(即73104)。关键负荷被认为是爬坡率等于零。基于技术经济指标分析，应在非黑启动机组启动后(除非为关键负荷设置了用户定义的优先级)，再启动关键负荷。同时，73103上的非黑启动机组比73106爬坡率更大，见表6。因此，将在这个步骤上启动73103上的非黑启动机组。在图3中，带电组件在图中以加粗线条显示。(5)搜索深度＝2。在该邻域内，找到一个非黑启动机组(即73106)和一个关键负荷(即73104)。将在此步骤启动73106上的非黑启动机组。见表7。恢复供电的元件在图4中以加粗线条显示。(6)最后启动73104上的关键负荷。路径73103-73104成立，通电元件在图5以加粗线条表示，至此整个黑启动过程结束。(7)搭建Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)建立电网的无向图模型，划分已带电网络和停电网络；(2)设置搜索深度为整数D，在此深度范围内找到停电的母线集合；(3)根据技术经济指标对步骤(2)中母线集合中的非黑启动机组及关键负荷进行排序；(4)通过最短路径算法找到从已带电网络到步骤(3)中优先级最高的非黑启动机组或关键负荷所在母线的路径；(5)将步骤(4)的路径设置为已恢复供电，并将该路径上的母线设置为“带电”，将步骤(3)中优先级最高的非黑启动机组或关键负荷设置为“已恢复”，并将该路径划分到带电网络中；(6)重复步骤(2)‑(5)直至所有非黑启动机组和关键负荷恢复供电；(7)搭建Q‑learning框架，采用值迭代算法离线训练框架模型，优化步骤(1)‑(6)所获得的机组启动次序方案，并获得在线决策所需的Q矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统大停电后最优机组启动次序计算方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)建立电网的无向图模型，划分已带电网络和停电网络；(2)设置搜索深度为整数D，在此深度范围内找到停电的母线集合；(3)根据技术经济指标对步骤(2)中母线集合中的非黑启动机组及关键负荷进行排序；(4)通过最短路径算法找到从已带电网络到步骤(3)中优先级最高的非黑启动机组或关键负荷所在母线的路径；(5)将步骤(4)的路径设置为已恢复供电，并将该路径上的母线设置为“带电”，将步骤(3)中优先级最高的非黑启动机组或关键负荷设置为“已恢复”，并将该路径划分到带电网络中；(6)重复步骤(2)-(5)直至所有非黑启动机组和关键负荷恢...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃智君，
申请(专利权)人：南京铭越创信电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32