一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种网架重构方法，具体涉及一种含直流换流站的停电电网电源启动 次序的生成方法，属于电力系统分析控制领域。
【背景技术】
[0002] 电力系统大停电后恢复控制是电力系统控制的重要环节。停电系统的恢复过程主 要可以分为3个阶段：1)黑启动阶段，2)网架重构阶段，3)负荷的全面恢复阶段。前两个 阶段的主要目标是由黑启动电源尽可能快的恢复无自启动能力的机组和重要的负荷，建立 初步的恢复网架，为负荷的全面恢复提供基础。机组启动路径的优化，可以加快机组的启动 速度，对电网的恢复具有重要作用。
[0003]目前，机组启动路径优化的一般流程为：建立单目标或者多目标优化模型，并采用 数学方法求解，优化机组启动顺序和路径。单目标优化时，优化目标主要有：机组全部启动 的时间最短、预定时间内系统发电量最大等；多目标优化时，综合系统发电量、网架铺设和 利于后续机组厂站层恢复、恢复代价、重构效率等因素。机组启动顺序的优化主要采用粒子 群算法、遗传算法等智能优化算法。也有文献按优先级指标数值对发电机进行排序，按优先 级顺序依次恢复目标机组。机组恢复路径主要采用Bellman-ford算法和迪杰斯特拉算法 (Di jkstra' s algorithm)。但现有主要针对的是传统的火电和水电机组，未考虑直流换流 站的启动。
[0004] 直流输电线路的受端电网停电不会影响送端电网的运行，直流换流站可以作为电 网恢复过程中的电源。直流输电系统具有调速快、可控性强的优点，可以快速地为停电区域 提供大容量的电能，在黑启动初期恢复直流输电系统，对加速电网的恢复进程具有积极作 用。但是含直流换流站的启动具有特别的要求，不能采用现有的恢复算法求解含直流换流 站系统的恢复。因此，有必要在电网恢复过程中考虑直流换流站的启动，加快停电系统的恢 复速度。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含直流换流站的停电电网电 源启动次序的生成方法，能快速为停电电网提供大容量电能，对加速电网的恢复进程，保证 系统的稳定运行有积极作用。
[0006] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0007] -种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，其特征是，包括以下步 骤，
[0008] 1)系统初始化：确定黑启动电源点，并将其压入已带电队列q，待恢复机组和直流 换流站组成η个待恢复电源，按节点编号排序存放在待恢复队列中；
[0009] 2)从黑启动电源开始，采用深度优先的规则确定下一台待启动电源，用变量g表 示搜索层次，g e N ;
[0010] 3)调用迪杰斯特拉算法搜索黑启动电源点至待启动电源的最优恢复路径；
[0011] 4)判断待启动电源及其恢复路径能否通过技术校验：
[0012] 41)如果技术校验通过，将待启动电源加入已带电序列q，继续判断已带电序列q 是否已包含所有电源：
[0013] 如果已带电序列q中已包含所有电源，计算此方案的发电量，并与已搜索到的方 案进行比较，记录发电量最大的方案；
[0014] 如果已带电序列q中没有包含所有电源，则层数g加1，搜索下一个待启动电源，转 到步骤3);
[0015] 42)如果技术校验未通过或已带电序列中已经包含所有电源，回溯到上一层，层数 g减1 ;
[0016] 如果恢复层数g小于0,表示所有方案均已搜索完毕，输出最优的方案；
[0017] 如果恢复层数g大于等于0,判断该层已恢复电源是否还有未检索过的待恢复电 源：
[0018] 如果所有待恢复电源均已搜索，则继续采用步骤42)的方法判断；
[0019] 如果存在未检索的待恢复电源，则层数g加1，在基于深度优先的原则下选择下一 个待启动电源点，转到步骤3)。
[0020] 前述的一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，其特征是，所述 步骤2)中搜索层次是指当前恢复路径中电源的个数，在已带电序列中每添加一个电源，层 数g加1 ;每回溯一次，层数g减I ;g = 〇表示回溯到最后一层，所有路径都已搜索完毕。
[0021] 前述的一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，其特征是，所述 步骤3)中在调用迪杰斯特拉算法过程中，线路的权值取为高抗或抵抗补偿后线路的剩余 充电无功，变压器支路权值取为一个较大数，依据经验值选取；所述最优送电路径是指充电 功率最小的恢复路径。
[0022] 前述的一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，其特征是，所述 步骤3)中在进行迪杰斯特拉算法时，将已带电的支路权值设置为0。
[0023] 前述的一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，其特征是，所述 步骤4)中的技术校验内容如下：如果待启动电源是常规机组，进行启动时间和启动功率、 无功和自励磁的校验；如果是直流换流站，先对已恢复系统的负荷进行调节，使已恢复系统 的潮流满足约束，再对已恢复系统的惯性时间常数和最小转动惯量进行校验。
[0024] 前述的一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，其特征是，所述 步骤42)中在恢复过程中，投入适量的负荷来平衡系统功率，并按5%的步长从负荷最大值 减小，直到满足潮流要求。
[0025] 本发明所达到的有益效果：通过结合回溯法和迪杰斯特拉算法对含直流换流站的 停电电网的恢复路径进行优化，考虑直流换流站启动条件的约束，在黑启动初期恢复直流 输电系统，由于直流输电系统容量大、调速快、可控性强，能快速为停电电网提供大容量电 能，对加速电网的恢复进程，保证系统的稳定运行有积极作用。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的流程图；
[0027] 图2为机组出力曲线图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0029] 本发明涉及的一种含直流换流站的停电电网电源启动次序的生成方法，如图1所 示，包括以下步骤，
[0030] 1)系统初始化：确定黑启动电源点，并将其压入已带电队列q，待恢复机组和直流 换流站组成η个待恢复电源，按节点编号排序存放在待恢复队列中；
[0031] 2)从黑启动电源开始，采用深度优先的规则确定下一台待启动电源，用变量g表 示搜索层次，g e N，这里搜索层次是指当前恢复路径中电源的个数，在已带电序列中每添 加一个电源，层数g加1 ;每回溯一次，层数g减I ;g = 〇表示回溯到最后一层，所有路径都 已搜索完毕。
[0032] 3)调用迪杰斯特拉算法搜索黑启动电源点至待启动电源的最优恢复路径。
[0033] 这里的迪杰斯特拉算法，需要给每一条线路赋予一个非负的权值，且权值为0的 支路有最尚启动优先级。
[0034] 线路和变压器的支路权值设置规则：
[0035] (1)带电的线路和变压器，支路权值均为0 ;
[0036] (2)不带电的线路，支路LjJUtWu为：
[0037] ffLi= max{|QCi|-|QLi|,0} (I)
[0038] 式中，Qci--支路充电功率，其值由式（2)计算；
[0039] Qli--高压电抗器容量；
[0041] 式中，示线路i的额定电压；B廣示线路i的对地电纳。
[0042] (3)不带电的变压器，支路权值取为一个较大的数值P，使其优先级低于线路。
[0043] 在调用迪杰斯特拉算法过程中，考虑空载线路的充电无功易导致系统过电压问 题，线路的权值取为高抗或抵抗补偿后线路的剩余充电无功，考虑变压器的复杂操作及电 磁谐振的可能性，变压器支路权值取为一个较大的数。与待恢复电源对应的最优送电路径 是指充电功率最小的恢复路径。
[0044] 由于迪杰斯特拉算法只能搜索两点之间的最短加权路径，恢复过程中，要搜索已 带电系统至待恢复电源的最短送电路径时，对支路权值做相应处理：已带电的支路权值设 置为〇,使得带电系统内任一节点至目标机组的最短路径即带电系统至目标机组的最短路 径。
[0045] 4)判断待启动电源及其恢复路径能否通过技术校验；
[0046] 技术校验内容如下：
[0047] 如果待启动电源是常规水电和火电机组，校验以下4方面内容：
[0048] (1)启动功率约束：待恢复电源所需的启动功率应小于启动电源和已并网的机组 在当前时刻所能提供的总功率，标号为i的机组的