考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法，将分区问题与机组恢复路径的恢复问题耦合成一个协同优化问题进行处理，并建模为混合整数规划模型进行求解；通过决策机组的恢复路径，并对机组的分区情况与恢复时间进行优化，使得系统整体的恢复时间缩短，系统恢复效率提高；该方法主要包括：建立考虑节点恢复时间的线性分区模型；将机组启动分段模型线性化；将上述模型耦合建立考虑路径恢复的分区优化模型；处理模型中的非线性量。该方法通过对节点恢复线路与机组恢复时间的决策，实现了停电系统分区与机组恢复路径的同步优化，使停电系统可以最大效率的并行恢复系统可用有功功率，提高停电恢复效率，具有一定的理论价值和工程价值。理论价值和工程价值。理论价值和工程价值。

【技术实现步骤摘要】
考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法


[0001]本专利技术属于电网
，特别是一种考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法。

技术介绍

[0002]伴随新型电力系统的构建，高可再生能源占比和高比例电力电子设备的接入的双高特征凸显，电网特征复杂程度和运行难度骤升，增加了停电事故发生的风险。自然灾害、网络攻击、线路老化和人为操作失误等都可能引发故障，且由于各个区域的紧密互联小范围事故在严重的情况下可能会导致大面积全网停电，影响国民生产生活、危害国民安全。尽管日趋成熟完善的保护、稳定与控制理论与技术使电力系统在安全稳定方面取得了较大进展，但停电事故仍然无法避免。当停电事故发生后，随着时间的推移，停电造成的损失将不断扩大，甚至威胁到居民的生命安全。
[0003]由上述具有严重破坏性的大停电事故可知，一旦发生停电事故，将会造成严重的经济损失和社会影响，为了在大停电事故后尽快恢复供电，各级电力调度部门应及早制定相应的应急预案和停电恢复策略，最大限度地降低停电破坏性，研究电力系统停电恢复策略，制定合理的电力系统停电恢复方案对整个系统的安全运行具有重要意义。
[0004]电力系统恢复受系统规模与网络复杂度影响，通常需要很长的时间。对于含有多个自启动电源的停电系统，可以将电力网络划分为多个子系统再分别进行恢复，这样的恢复方法通常称为并行恢复。并行恢复可以实现以下两个目的：一方面，通过将电网划分为多个子系统，可以缩短整个系统的恢复时间，加快电网恢复进程。另一方面，恢复初期的电网相对脆弱，存在二次故障的可能性，以更小的规模恢复可以降低二次故障发生后的影响规模，恢复失败的子系统不会对其他子系统产生影响，从而使整个电网的恢复过程更加可靠。因此，研究电力系统的并行恢复策略可以加快恢复进程，提高恢复的可靠性，降低大停电对社会造成的巨大损失。
[0005]现有研究提出了许多停电系统分区的方法，包括GN算法、有序二叉决策图理论、谱聚类算法等方法，但是现有方法主要关注电网内部拓扑特性，较少考虑分区结果对于后续恢复的影响。已有学者考虑将停电系统的分区与恢复路径协同优化，并建立非线性两阶段优化模型，使分区的结果更利于后续的机组与路径恢复，从而整个系统的恢复时间缩短，提高恢复效率。然而，非线性模型求解较为困难，求解效率较低，且无法保证解的最优性。因此，本专利技术将分区问题与机组恢复路径优化的问题相耦合，提出了一种考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法。首先，基于虚拟通电代理方法建立了考虑恢复路径的分区优化线性模型。然后，考虑机组的恢复时间，找到上述线性分区模型与机组恢复顺序优化的耦合关系。最后，处理协同优化模型中的非线性变量，建立考虑路径恢复的分区线性优化，该模型采用商用CPLEX求解，从而最大化提高停电系统恢复效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、建立考虑节点恢复时间的线性分区模型；
[0009]步骤2、建立火电机组启动爬坡模型，并将其线性化；
[0010]步骤3、将考虑节点恢复时间的线性分区模型与火电机组启动爬坡线性模型耦合建立考虑机组恢复路径的停电系统分区优化模型；
[0011]步骤4、处理模型中的非线性量，建立考虑机组恢复路径的停电系统分区线性优化模型。
[0012]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法。
[0013]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)该方法考虑了分区结果对于后续恢复过程的影响，使分区结果更利于后续的路径恢复优化，从而缩短各机组恢复时间，从而提高系统恢复效率；2)该模型为线性化模型，相较于非线性方法求解更加方便且可以保证所得恢复方案，且能保证所得方案的最优性。
[0015]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0016]图1为本专利技术考虑路径恢复的分区线性优化方法流程图。
[0017]图2为IEEE39电网拓扑图。
[0018]图3为分区结果拓扑图。
[0019]图4为系统可用有功对比图。
[0020]图5为系统发电总量对比图。
具体实施方式
[0021]一种考虑机组恢复路径的停电系统线性分区优化方法，能解决传统分区方法无法考虑后续恢复过程的问题，包括如下步骤：
[0022]步骤1、建立考虑节点恢复时间的线性分区模型：
[0023]首先需要保证所有恢复路径都从黑启动点开始：
[0024][0025]式中，——表示分区k中的节点a为黑启动节点；
[0026]V
B
——表示含有黑启动机组的节点集合。
[0027]为了保证恢复路径不重复，规定路径的恢复只有一个方向：
[0028][0029]式中，——表示分区k中由节点a到节点b的恢复路径。
[0030]需要保证两个节点之间联通才能恢复：
[0031][0032]式中，L
ab
——表示节点a与节点b之间是否存在连接线。
[0033]需要保证网络中的节点智能被一条路径恢复：
[0034][0035]需要保证一个节点不能同时属于多个分区：
[0036][0037]需要保证恢复路径的起点节点已被恢复才能恢复路径的终点节点：
[0038][0039]式中，|V|——总共有多少节点。
[0040]需要限制各分区黑启动点的恢复时间：
[0041][0042]式中，T
aa
——表示黑启动点开始出力的时间；
[0043]式中，M——表示大M法中的添加的惩罚因子，用于限制的范围；
[0044]式中，——表示节点a的恢复时间。
[0045]未被恢复的节点将会赋予一个极大的恢复时间：
[0046][0047]式中，T
M
——是一个极大值，限制未恢复节点的时间。
[0048]被恢复的节点需要计算节点的恢复时间：
[0049][0050]步骤2、将机组启动分段模型线性化
[0051]步骤2
‑
1，根据机组的启动特性，可以将其启动过程描述为以下形式：
[0052][0053]式中，P
Gg
(t)——表示发电机随时间t变化的出力曲线；
[0054]P
Cg
——表示机组g启动时消耗的有功功率；
[0055]K
g
——表示机组g的最大爬坡速率；
[0056]P
Mg
——表示机组g最大的有功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立考虑节点恢复时间的线性分区模型；步骤2、建立火电机组启动爬坡模型，并将其线性化；步骤3、将考虑节点恢复时间的线性分区模型与火电机组启动爬坡线性模型耦合建立考虑机组恢复路径的停电系统分区优化模型；步骤4、处理模型中的非线性量，建立考虑机组恢复路径的停电系统分区线性优化模型。2.根据权利要求1所述的考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法，其特征在于，步骤1中所述的建立考虑节点恢复时间的线性分区模型：首先需要保证所有恢复路径都从黑启动点开始：式中，表示分区k中的节点a为黑启动节点，V
B
表示含有黑启动机组的节点集合；为了保证恢复路径不重复，规定路径的恢复只有一个方向：式中，表示分区k中由节点a到节点b的恢复路径；需要保证两个节点之间联通才能恢复：式中，L
ab
表示节点a与节点b之间是否存在连接线；需要保证网络中的节点智能被一条路径恢复：需要保证一个节点不能同时属于多个分区：需要保证恢复路径的起点节点已被恢复才能恢复路径的终点节点：式中，|V|表示总共有多少节点；需要限制各分区黑启动点的恢复时间：式中，T
aa
表示黑启动点开始出力的时间；M表示大M法中的添加的惩罚因子，用于限制的范围；表示节点a的恢复时间；未被恢复的节点将会赋予一个极大的恢复时间：式中，T
M
是一个极大值，限制未恢复节点的时间；
被恢复的节点需要计算节点的恢复时间：3.根据权利要求1所述的考虑路径恢复的停电系统分区线性优化方法，其特征在于，步骤2中，建立火电机组启动爬坡模型，并将其线性化，具体步骤为：步骤2
‑
1，根据机组的启动特性，可以将其启动过程描述为以下形式：式中，P
Gg
(t)表示发电机随时间t变化的出力曲线，P
Cg
表示机组g启动时消耗的有功功率，K
g
表示机组g的最大爬坡速率，P
Mg
表示机组g最大的有功出力，t
Ag
表示机组g的启动时刻，T
Bg
表示机组g从启动到出力所消耗的时间，T
Cg
表示机组g从开始出力到达到最大有功出力所消耗的时间；步骤2
‑
2，为了建立线性化模型，需要将该分段模型线性化：2，为了建立线性化模型，需要将该分段模型线性化：2，为了建立线性化模型，需要将该分段模型线性化：2，为了建立线性化模型，需要将该分段模型线性化：2，为了建立线性化模型，需要将该分段模型线性化：t
Ai
∈Z
+
,t
j
≥0,式中，M
S
表示大M法中的添加的惩罚因子，其中S＝{1,2...5,6}；是一个表示分段的辅组变量，将发电机曲线分成4个时段；z
ij
是一个辅组变量，表示发电机只会处于4个时段其中一个。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢云云，罗瑞丰，王振刚，蔡胜，王洁，吴昊，时涵，殷明慧，卜京，邹云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：