孤網(wǎng)全黑狀態(tài)的恢復(fù)網(wǎng)架和分區(qū)優(yōu)化算法

陳祺煒， 吳 熙， 李海峰， 羅凱明， 劉 林

(1. 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096;2. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司調(diào)度控制中心，江蘇 南京 210024)

孤網(wǎng)全黑狀態(tài)的恢復(fù)網(wǎng)架和分區(qū)優(yōu)化算法

陳祺煒1， 吳 熙1， 李海峰2， 羅凱明2， 劉 林2

(1. 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096;2. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司調(diào)度控制中心，江蘇 南京 210024)

電網(wǎng)故障后解列出的孤網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，優(yōu)先恢復(fù)系統(tǒng)中的孤立電網(wǎng)具有簡(jiǎn)化計(jì)算、加速電網(wǎng)恢復(fù)和及時(shí)帶動(dòng)重要負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)。文中針對(duì)恢復(fù)的快速性和穩(wěn)定性，綜合考慮了孤網(wǎng)全黑狀態(tài)的分區(qū)策略和各分區(qū)的恢復(fù)網(wǎng)架，引入最短啟動(dòng)時(shí)間算法和整數(shù)條件下的線性規(guī)劃法，提出一種全新的孤網(wǎng)分區(qū)優(yōu)化算法。該算法以機(jī)組、負(fù)荷最短啟動(dòng)時(shí)間為目標(biāo)函數(shù)，以分區(qū)內(nèi)的機(jī)組穩(wěn)態(tài)有功、無(wú)功功率平衡為約束，將復(fù)雜的多目標(biāo)非線性規(guī)劃問題化簡(jiǎn)為單目標(biāo)多約束的線性規(guī)劃問題。文末以新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)作為算例驗(yàn)證本文算法的有效性。

黑啟動(dòng)；孤網(wǎng)分區(qū)；并行恢復(fù)；恢復(fù)網(wǎng)架

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交直流輸電和電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)不斷進(jìn)步。系統(tǒng)中大量引入各種高壓電氣設(shè)備、大容量機(jī)組，導(dǎo)致現(xiàn)代電力系統(tǒng)日趨復(fù)雜化。分布式電源等接入電網(wǎng)供應(yīng)電源的同時(shí)，電網(wǎng)抵抗大擾動(dòng)能力卻在不斷被弱化。大規(guī)模電力系統(tǒng)中，當(dāng)局部電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，一旦調(diào)度人員操作不當(dāng)或保護(hù)裝置不正確動(dòng)作，將會(huì)引發(fā)電力系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，擴(kuò)大故障影響，導(dǎo)致大范圍停電甚至是全網(wǎng)的崩潰[1]。如果能在大停電事故時(shí)，采取合理快捷的黑啟動(dòng)措施，及時(shí)排除故障，減小對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、民生的不良影響，具有非常重要的意義。

電網(wǎng)故障后繼電保護(hù)相繼動(dòng)作，解列出的多個(gè)孤網(wǎng)成為電力系統(tǒng)的主要組成部分。孤網(wǎng)黑啟動(dòng)就是指在全黑狀態(tài)下，不依靠大電網(wǎng)幫助，僅通過孤網(wǎng)內(nèi)部的黑啟動(dòng)機(jī)組帶動(dòng)待啟動(dòng)機(jī)組，逐步實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)的恢復(fù)[2]。孤網(wǎng)黑啟動(dòng)的恢復(fù)策略主要分為兩類[3]：串行恢復(fù)和并行恢復(fù)。串行恢復(fù)對(duì)孤網(wǎng)內(nèi)的待啟動(dòng)機(jī)組依次恢復(fù)，屬于接力模式，過程冗雜繁瑣，恢復(fù)速度慢。并行恢復(fù)在技術(shù)允許的情況下將孤網(wǎng)的復(fù)雜機(jī)組分解為若干個(gè)分區(qū)同時(shí)黑啟動(dòng)。在分區(qū)內(nèi)部，一般先恢復(fù)待啟動(dòng)機(jī)組和輸電線路，形成特定的恢復(fù)網(wǎng)架，加快全網(wǎng)恢復(fù)進(jìn)程。本文的黑啟動(dòng)分區(qū)方案將建立在并行恢復(fù)的基礎(chǔ)上。

電力系統(tǒng)黑啟動(dòng)問題一直是電力系統(tǒng)安全防御的重要課題之一，備受中外學(xué)者關(guān)注。文獻(xiàn)[4]提出了一種基于有序二元決策圖的分區(qū)方法，將分區(qū)模型轉(zhuǎn)換為布爾函數(shù)。文獻(xiàn)[5]提出了一種以節(jié)點(diǎn)恢復(fù)成功率為目標(biāo)的分區(qū)優(yōu)化方案，并采用交叉粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行求解，提高了黑啟動(dòng)成功率。文獻(xiàn)[6]考慮了黑啟動(dòng)過程中設(shè)備投運(yùn)失敗的可能性，建立了以路徑轉(zhuǎn)移系數(shù)為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)函數(shù)，以此對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)。文獻(xiàn)[7]采用圖論的傳統(tǒng)方法對(duì)電力系統(tǒng)拓?fù)溥M(jìn)行優(yōu)化分區(qū)。文獻(xiàn)[8]則采用節(jié)點(diǎn)電壓相近度進(jìn)行作為黑啟動(dòng)機(jī)組分區(qū)依據(jù)，根據(jù)潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)電壓、黑啟動(dòng)電源的數(shù)目以及黑啟動(dòng)電源所在節(jié)點(diǎn)的電壓獲得電壓閾值進(jìn)行分區(qū)。文獻(xiàn)[9]以恢復(fù)電網(wǎng)中盡可能多的發(fā)電能力為目標(biāo)，采用遺傳算法求解電網(wǎng)黑啟動(dòng)分區(qū)。

可見，常規(guī)黑啟動(dòng)方案只研究單個(gè)黑啟動(dòng)機(jī)組的恢復(fù)方法，無(wú)法同時(shí)啟動(dòng)多臺(tái)機(jī)組，浪費(fèi)了啟動(dòng)時(shí)間[10]。此外，近年來不斷引入智能算法求解電力系統(tǒng)的恢復(fù)網(wǎng)架及分區(qū)方案，存在計(jì)算量較大，結(jié)果穩(wěn)定性較差等問題，難以應(yīng)用于工程實(shí)踐。對(duì)此，文中綜合考慮孤網(wǎng)恢復(fù)網(wǎng)架和分區(qū)策略，以恢復(fù)時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù)，使盡可能多的機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，并使得每個(gè)分區(qū)都有且只有一個(gè)黑啟動(dòng)機(jī)組，以該機(jī)組為核心構(gòu)建孤網(wǎng)各分區(qū)的恢復(fù)網(wǎng)架，為黑啟動(dòng)后期的網(wǎng)架重構(gòu)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)建模

1.1 目標(biāo)函數(shù)

孤網(wǎng)內(nèi)含有黑啟動(dòng)機(jī)組、待啟動(dòng)機(jī)組和負(fù)荷三類節(jié)點(diǎn)。分區(qū)可以將這三類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理的劃分和規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)主要目標(biāo)：(1) 以最短時(shí)間恢復(fù)電力系統(tǒng)中的重要輸電線路。(2) 以最短時(shí)間恢復(fù)電網(wǎng)的發(fā)電能力。(3) 以最短時(shí)間建立恢復(fù)網(wǎng)架。因此需要將相關(guān)線路所需的恢復(fù)時(shí)間設(shè)定為線路權(quán)重(詳見1.3)，使用最短恢復(fù)時(shí)間算法對(duì)線路加權(quán)進(jìn)行計(jì)算，確定黑啟動(dòng)電源到任意節(jié)點(diǎn)的最短恢復(fù)時(shí)間。綜上所述，以任意一個(gè)待啟動(dòng)機(jī)組到黑啟動(dòng)機(jī)組所需的恢復(fù)時(shí)間最短為目標(biāo)，待啟動(dòng)機(jī)組最優(yōu)分組問題的目標(biāo)函數(shù)可以描述為：

(1)

其中，m為待啟動(dòng)機(jī)組數(shù)量； [s1g，s2g，…，sng]T表示編號(hào)為g的待啟動(dòng)機(jī)組是否屬于黑啟動(dòng)機(jī)組的布爾變量。例如，當(dāng)scg=0(1

1.2 約束條件

黑啟動(dòng)分區(qū)策略必需保證后續(xù)系統(tǒng)恢復(fù)過程中的安全穩(wěn)定，因此在分區(qū)過程中需要注意相關(guān)的約束條件。具體包含如下三部分：

(1)黑啟動(dòng)機(jī)組約束，即黑啟動(dòng)機(jī)組需要分入不同的分區(qū)中，此外，待啟動(dòng)機(jī)組需要平均分入不同的分區(qū)中，保證各個(gè)分區(qū)的機(jī)組容量平衡。

(2)

(2)功率平衡約束，各分區(qū)內(nèi)的黑啟動(dòng)機(jī)組容量、待啟動(dòng)機(jī)組容量以及重要負(fù)荷供需平衡。

(3)

式(3)中：PGa為分區(qū)a中機(jī)組的有功容量之和；pk為負(fù)荷消耗的有功功率；α1和β1為約束系數(shù)；yak表示k號(hào)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)與a號(hào)黑啟動(dòng)機(jī)組的從屬關(guān)系。

(3)無(wú)功平衡約束，各分區(qū)內(nèi)線路的充電無(wú)功總和不應(yīng)大于黑啟動(dòng)機(jī)組的進(jìn)相無(wú)功上限，以保證系統(tǒng)的電壓平衡，此外系統(tǒng)中多余的無(wú)功需要進(jìn)行補(bǔ)償或消耗。

(4)

式中：QGa為分區(qū)a中機(jī)組的無(wú)功容量之和；qk為負(fù)荷消耗的有功功率。

1.3 輸電線路啟動(dòng)時(shí)間

結(jié)合文獻(xiàn)[11]所引入的時(shí)間參數(shù)，可以為電力系統(tǒng)中每一條線路設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間，以此作為線路的權(quán)重，進(jìn)行1.1的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算。

線路操作人員基于經(jīng)驗(yàn)，將線路的恢復(fù)時(shí)間劃分為樂觀估計(jì)時(shí)間tA，悲觀時(shí)間tB和最可能的估計(jì)時(shí)間tM，故線路恢復(fù)時(shí)間的均值和方差為：

tr=(tA+4tM+tB)/6

(5)

σr=(tB-tA)/6

(6)

假設(shè)黑啟動(dòng)電源n到待啟動(dòng)機(jī)組m之間由j條線路組成，則恢復(fù)時(shí)間的均值和方差為：

(7)

(8)

將啟動(dòng)時(shí)間作為輸電線路的加權(quán)函數(shù)應(yīng)用于目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算中。

2 分區(qū)算法的設(shè)計(jì)

2.1 黑啟動(dòng)分區(qū)個(gè)數(shù)

文獻(xiàn)[12]已經(jīng)提出了黑啟動(dòng)分區(qū)個(gè)數(shù)的考慮原則，即在電力系統(tǒng)解列后產(chǎn)生的孤網(wǎng)中，當(dāng)黑啟動(dòng)機(jī)組個(gè)數(shù)n小于待啟動(dòng)機(jī)組個(gè)數(shù)m時(shí)，分區(qū)數(shù)s等于黑啟動(dòng)機(jī)組個(gè)數(shù)，反之等于待啟動(dòng)機(jī)組個(gè)數(shù)，在此不進(jìn)行證明。

s=min(n，m)

(9)

2.2 最短啟動(dòng)時(shí)間算法

根據(jù)1.1的目標(biāo)函數(shù)可知，孤網(wǎng)分區(qū)算法求解需要每一個(gè)機(jī)組、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)相對(duì)于任意一個(gè)黑啟動(dòng)機(jī)組的最短啟動(dòng)時(shí)間，因此文中擬采用最短啟動(dòng)時(shí)間算法進(jìn)行計(jì)算，詳細(xì)步驟如下：

(1) 初始化：起始點(diǎn)設(shè)置為ds=0，集合ps為空，并標(biāo)記起始點(diǎn)s，記k=s，連通圖中其他所有節(jié)點(diǎn)設(shè)為未標(biāo)記點(diǎn)。

(2) 檢驗(yàn)從所有已標(biāo)記的點(diǎn)k到其直接連接的未標(biāo)記的點(diǎn)j的距離，并設(shè)置：

dj=min[dj，dk+lkj]

(10)

其中，lkj為從點(diǎn)k到j(luò)的直接連接距離。

(3) 選取下一個(gè)點(diǎn)：從所有未標(biāo)記的節(jié)點(diǎn)中，選取dj中最小的一個(gè)j，并將該點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。

(4) 檢查是否所有的點(diǎn)都已經(jīng)標(biāo)記，如果都標(biāo)記，則退出算法，dj為所求的最短啟動(dòng)時(shí)間，否則重復(fù)步驟2，3。

2.3 節(jié)點(diǎn)分區(qū)算法

本文1.1節(jié)的目標(biāo)函數(shù)可以用線性規(guī)劃的方法進(jìn)行求解，再考慮到充當(dāng)變量的分區(qū)機(jī)組矩陣Sg取值非0即1，故采用0-1線性規(guī)劃法進(jìn)行求解。0-1型整數(shù)線性規(guī)劃是一類特殊的整數(shù)規(guī)劃，它的變量取值僅為0或1，其模型如下：

min f=cTx

(11)

(12)

此時(shí)的決策變量被稱為為0-1變量，或布爾變量。在實(shí)際問題中，如果引進(jìn)0-1變量，就可以把各種需要分別討論的線性、非線性規(guī)劃問題統(tǒng)一在一個(gè)問題中進(jìn)行討論了。

2.4 分區(qū)算法的實(shí)現(xiàn)步驟

孤網(wǎng)黑啟動(dòng)分區(qū)算法要求嚴(yán)格按照目標(biāo)函數(shù)和約束條件對(duì)系統(tǒng)中的黑啟動(dòng)機(jī)組、待啟動(dòng)機(jī)組和負(fù)荷三類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合理分區(qū)。本節(jié)重點(diǎn)旨在綜合前文的思路，建立一套完整的數(shù)學(xué)分區(qū)模型，求解各個(gè)分區(qū)的最優(yōu)恢復(fù)網(wǎng)架，使得分區(qū)內(nèi)的待啟動(dòng)機(jī)組、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)從黑啟動(dòng)機(jī)組中獲取啟動(dòng)功率的時(shí)間最短，并考慮黑啟動(dòng)機(jī)組約束，使各分區(qū)的容量達(dá)到平衡。

假設(shè)孤網(wǎng)中含有n臺(tái)黑啟動(dòng)機(jī)組，m臺(tái)待啟動(dòng)機(jī)組，l個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。為搭建分區(qū)模型，首先構(gòu)造n行m列的分區(qū)機(jī)組矩陣S和n行l(wèi)列的分區(qū)負(fù)荷矩陣Y，矩陣S由m個(gè)n維向量Sg組成，其中Sg=[s1g，s2g，…，sng]T；矩陣Y由l個(gè)n維向量組成其中Yk=[y1k，y2k，…，ylk]T。其中g(shù)和k分別為任意待恢復(fù)機(jī)組編號(hào)和任意負(fù)荷節(jié)點(diǎn)編號(hào)(1≤g≤m;1≤k≤l)；向量中的元素分別表示待啟動(dòng)機(jī)組、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)是否屬于黑啟動(dòng)機(jī)組的布爾變量，即孤網(wǎng)中所有黑啟動(dòng)機(jī)組和g號(hào)待啟動(dòng)機(jī)組、k號(hào)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的從屬關(guān)系?？梢娋仃嘢和Y能充分反映孤網(wǎng)內(nèi)所有待啟動(dòng)機(jī)組、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和黑啟動(dòng)機(jī)組之間的從屬關(guān)系。

再構(gòu)造一個(gè)n行m列的機(jī)組恢復(fù)時(shí)間矩陣B和n行l(wèi)列的負(fù)荷恢復(fù)時(shí)間矩陣C，Bg=[b1g，b2g，…，bng]T；Ck=[c1k，c2k，…，cnk]T。其中任意元素表示待啟動(dòng)機(jī)組g和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k到各個(gè)黑啟動(dòng)機(jī)組所需的最短啟動(dòng)時(shí)間，該矩陣中數(shù)值的計(jì)算方法可以運(yùn)用2.2中描述的最短啟動(dòng)時(shí)間算法。

綜上所述，待啟動(dòng)機(jī)組最優(yōu)分組問題可描述為：

(13)

首先求解式(13)，其中加入了黑啟動(dòng)機(jī)組約束條件，即1.2中所提及的約束條件1。這樣可避免待啟動(dòng)機(jī)組的分配不均勻問題，同時(shí)初步保證各分區(qū)機(jī)組容量的平衡。式(9)采用0-1線性規(guī)劃法求解，解得黑啟動(dòng)機(jī)組和待啟動(dòng)機(jī)組的從屬情況。

(14)

其次求解式(14)，通過負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的合理分配滿足孤網(wǎng)分區(qū)的有功功率平衡和無(wú)功功率相對(duì)平衡，即1.2中所提及的約束條件2和3。文中先對(duì)待啟動(dòng)機(jī)組分區(qū)后再計(jì)算每個(gè)分區(qū)的有功和無(wú)功容量，按需求對(duì)各個(gè)分區(qū)劃入負(fù)荷節(jié)點(diǎn)以平衡相關(guān)功率, 得到所有負(fù)荷的分區(qū)結(jié)果。該方程同樣可使用0-1線性規(guī)劃求解。詳細(xì)流程如圖1所示。

圖1 分區(qū)算法

3 算例分析

在Matlab平臺(tái)上編寫程序，算例采用ieee39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。假設(shè)節(jié)點(diǎn)30，31和34為黑啟動(dòng)機(jī)組節(jié)點(diǎn)，32，33，35，36，37，38，39為待啟動(dòng)機(jī)組，剩下的節(jié)點(diǎn)即為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。

圖2 新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分區(qū)結(jié)果

3.1 分區(qū)個(gè)數(shù)

比較黑啟動(dòng)機(jī)組和待啟動(dòng)機(jī)組的個(gè)數(shù)，取兩者中的最小值3為黑啟動(dòng)分區(qū)個(gè)數(shù)。

3.2 機(jī)組分區(qū)

以節(jié)點(diǎn)30，31，34分別為分區(qū)1、分區(qū)2、分區(qū)3的源節(jié)點(diǎn)。針對(duì)7臺(tái)待啟動(dòng)機(jī)組構(gòu)造7個(gè)恢復(fù)時(shí)間矩陣。分別以節(jié)點(diǎn)32，33，35，36，37，38，39為末節(jié)點(diǎn)進(jìn)行最短啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算，求解數(shù)值放入7個(gè)3維恢復(fù)時(shí)間矩陣B1，B2，…，B7中。對(duì)于系統(tǒng)中任意一個(gè)待啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)37，從3個(gè)分區(qū)的黑啟動(dòng)機(jī)組獲取啟動(dòng)功率的時(shí)間分別為6 min，20 min，19 min，這樣節(jié)點(diǎn)37所對(duì)應(yīng)的恢復(fù)時(shí)間矩陣為[6，20，19]T，待啟動(dòng)機(jī)組的恢復(fù)時(shí)間向量如表1所示。

表1 新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中待恢復(fù)機(jī)組的恢復(fù)矩陣

將求解得到的恢復(fù)時(shí)間矩陣代入公式12，可以求得分區(qū)機(jī)組矩陣為：

(15)

由求解得到的分區(qū)機(jī)組矩陣可得，節(jié)點(diǎn)37，38，39與黑啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)30同屬于分區(qū)1；節(jié)點(diǎn)33，35，36與黑啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)34同屬于分區(qū)2；節(jié)點(diǎn)32與黑啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)31同屬于分區(qū)3。

3.3 負(fù)荷分區(qū)

在得到待啟動(dòng)機(jī)組分區(qū)后，可以繼續(xù)進(jìn)行負(fù)荷分區(qū)的計(jì)算。負(fù)荷分區(qū)計(jì)算與待啟動(dòng)機(jī)組分區(qū)相類似，取系數(shù)α1，β1為0.8，α2，β2為1.2，分別以3個(gè)黑啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)為源點(diǎn)，29個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)為末端進(jìn)行最短啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算，構(gòu)造29個(gè)3維恢復(fù)時(shí)間矩陣，代入式(14)計(jì)算，得到的分區(qū)結(jié)果如表2所示。

表2 新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)分區(qū)結(jié)果

對(duì)所求節(jié)點(diǎn)進(jìn)行整理劃分，可知負(fù)荷節(jié)點(diǎn)1，2，3，25，26，27，28，29屬于黑啟動(dòng)機(jī)組30所在的分區(qū)1；負(fù)荷節(jié)點(diǎn)4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14屬于黑啟動(dòng)機(jī)組31所在的分區(qū)2；負(fù)荷節(jié)點(diǎn)15，16，17，18，19，20，21，22，23，24。得到如圖2所示的分區(qū)結(jié)果。

為證明本算法的有效性，將文中方法與文獻(xiàn)[13]所求得的分區(qū)恢復(fù)網(wǎng)架進(jìn)行比較分析。文獻(xiàn)[13]將39號(hào)待啟動(dòng)機(jī)組劃入黑啟動(dòng)機(jī)組31所在的分區(qū)，啟動(dòng)所需時(shí)間為15 min，而文中將39號(hào)機(jī)組劃劃入黑啟動(dòng)機(jī)組30所在的分區(qū)，啟動(dòng)所需時(shí)間為10 min。除此以外，文獻(xiàn)[13]所求得的分區(qū)1中負(fù)荷消耗有功功率超過機(jī)組發(fā)出有功17%，分區(qū)2機(jī)組發(fā)出的無(wú)功功率較負(fù)荷高出13%；文中采用了相關(guān)的約束條件進(jìn)行計(jì)算，功率不平衡量可以保證在5%以內(nèi)。因此采用文中的分區(qū)方法和恢復(fù)網(wǎng)架更有利于孤網(wǎng)黑啟動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

將最短啟動(dòng)時(shí)間算法和整數(shù)線性規(guī)劃法相結(jié)合應(yīng)用于孤網(wǎng)黑啟動(dòng)分區(qū)優(yōu)化，將孤網(wǎng)中機(jī)組的恢復(fù)時(shí)間和分區(qū)的負(fù)荷容量統(tǒng)一考慮，提出一套完整的孤網(wǎng)全黑狀態(tài)下的恢復(fù)網(wǎng)架和分區(qū)優(yōu)化算法。該算法以最短時(shí)間恢復(fù)孤網(wǎng)中的重要輸電線路、發(fā)電能力、恢復(fù)網(wǎng)架為目標(biāo)，求解出各機(jī)組、負(fù)荷以及輸電線路所屬的分區(qū)，構(gòu)建恢復(fù)網(wǎng)架。同時(shí)以分區(qū)內(nèi)的機(jī)組穩(wěn)態(tài)有功功率、無(wú)功功率平衡為約束，充分保證孤網(wǎng)分區(qū)的合理性和系統(tǒng)黑啟動(dòng)的穩(wěn)定性。

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陳祺煒

陳祺煒(1994 —)，男，江蘇南京人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)安全防御和系統(tǒng)恢復(fù)；

吳 熙(1987 —)，男，江蘇靖江人，副研究員，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)低頻振蕩、次同步振蕩、新能源發(fā)電技術(shù)、FACTS建模與分析；

李海峰(1973 —)，男，河北懷安人，研究員級(jí)高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作；

羅凱明(1978 —)，男，貴州惠水人，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作；

劉 林(1985 —)，男，江蘇泰州人，博士，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。

Recovery Network and Partition Optimization Algorithm of Isolated Networks Under the Full Black State

CHEN Qiwei1,WU Xi1,LI Haifeng2,LUO Kaiming2,LIU Lin2

(1. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China;2. State Grid Jiangsu Electric Power Company Dispatch and Control Center, Nanjing 210024, China)

The isolated grid which is splitting after the grid fault has become an important part of the power system. Giving priority to the isolated grid restoration has the advantage of simplifying calculation, accelerating the recovery and restoring the important load in time. It needs to be divided into several partitions in the total black state. This paper is aimed at the rapidity and stability of the restoration, comprehensively considering isolated network partitioning strategy and the restoration skeleton, introducing the shortest path algorithm and integer linear programming, proposing a new optimization algorithm for isolated network partitioning. The algorithm makes the shortest start time of unit as the objective function, constructed by the active power and reactive power balance of the unit to simplify a complex multi objective nonlinear programming problem as a single objective and multi constrained linear programming problem. New England 10-Machine 39-Bus System is used as an example to verify the effectiveness of the proposed algorithm.

black-start; isolated network partition; parallel recovery; recovery network

2016-08-26；

2016-10-12基金項(xiàng)目:國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(電網(wǎng)黑啟動(dòng)過程中利用直流輸電的電網(wǎng)恢復(fù)技術(shù)研究)

TM711

A

2096-3203(2017)01-0074-05