一种计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法。
【背景技术】
[0002]大停电事故无法完全避免，电力系统恢复一直是电力系统规划和运行中需要考虑 的重要问题。系统恢复是一个多阶段、多目标、多约束的过程，在恢复过程中，需要调度员和 操作员协同合作实现机组的重新启动、骨架网络和负荷的恢复。风险评估在电力系统恢复 中的应用主要体现在对已有的恢复方案进行分析和评估，而并没有应用于指导电力系统恢 复方案的生成和制定。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种计及线路投运风险的电力系统恢复路径优 化方法，使得调度人员可根据愿意承担的风险设定鲁棒控制系数，进而得到最优恢复路径。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种计及线路投运风险的电力系统 恢复路径优化方法，其特征在于包括以下步骤：
[0005] 步骤si:输入电力系统拓扑结构；
[0006] 步骤S2:计算各恢复线路投运失败的相对可能性；
[0007] 步骤S3:计算各恢复线路投运失败的严重性指标；
[0008] 步骤S4:计算各恢复线路投运风险的平均值和最大误差值；
[0009] 步骤S5:优化机组恢复顺序，输入黑启动电源节点各待恢复机组节点；
[0010]步骤S6:求解"串行"阶段恢复模型；
[0011] 步骤S7:检查待恢复机组是否全部恢复。若待恢复机组都已恢复，则进入步骤8;否 则将已恢复的线路和节点合并为等效电源点，并更新所述电力系统拓扑结构，返回步骤S5;
[0012] 步骤S8:更新所述电力系统拓扑结构；
[0013]步骤S9:求解"并行"阶段恢复模型；
[0014] 步骤SlO:模型求解完毕，输出恢复方案。
[0015] 进一步的，所述步骤S6中的"串行"阶段恢复模型如下：
[0022] Y(iyJ：)&L
[0023] 式中：L是系统中的线路集合；（i，j)表示由节点i和节点j构成的线路;ms是黑启动 电源或由已恢复区域等效形成的等效电源所在的节点编号;n NBS是目标节点，在"串行"恢复 阶段为待恢复机组所在的节点编号;变量用于判断线路i_j是否属于源节点n BS至目标节 点nNBs的恢复路径，如果是，则Xij = I;否则Xij = O; 5是线路i_j风险的平均值；γ ij〇ij是风险 评估的误差扰动值;Alj用于表征误差的扰动程度;表示误差的上限值;待求解的优化变 量为路径决策变量xij、辅助变量F以及因对偶变换而引入的辅助变量Z ij和Pl。
[0024] 进一步的，所述步骤S9中的"并行"阶段恢复模型如下：
[0033]式中：目标节点Inciad为"并行"阶段待恢复负荷所在的节点，s为待恢复负荷的个 数;变量Ulj用于表征同时恢复不同目标节点时，经过线路i_j的次数;待求解的优化变量为 路径决策变量Xij，引入的辅助变量为F 7、y ij和P2。
[0034]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:调度员可以根据可接受的风险水平合 理设定鲁棒控制系数，制定最终的恢复方案，且优化结果鲁棒性较强，即最优恢复方案对不 确定因素不敏感。
【附图说明】
[0035]图1是本发明的方法流程图。
[0036]图2是本发明一实施例的新英格兰10机39节点系统拓扑结构。
[0037]图3是本发明图2所示实施例的最终恢复方案示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0039] 请参照图1，本发明提供一种计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法，其 特征在于包括以下步骤：
[0040] 步骤SI:输入电力系统拓扑结构，如图2所示为一实施例的新英格兰10机39节点系 统拓扑结构；
[0041 ]步骤S2:计算各恢复线路投运失败的相对可能性，具体内容如下：线路i-j投运失 败的相对可能性Pij可定义为：
[0043]式中：Cij是归算到同一电压等级下的线路i-j的充电电容;tij是恢复线路i-j所 需要的时间。CO是系统内线路充电电容之和。tE是所有线路恢复时间的期望之和。α是调节 系数，用于反映线路的充电电容和恢复线路所需时间对线路投运失败的影响;α取〇表示线 路投运失败的相对可能性取决于线路充电电容，随着α值的增加，线路恢复时间对线路投运 失败的相对可能性取值的影响趋于增大；
[0044] 步骤S3:计算各恢复线路投运失败的严重性指标，具体内容如下：
[0045] 线路i-j投运失败的严重性指标Dlj，以表征线路i-j投运失败后对网架脆弱性的影 响。
[0051] 式中:见为系统中负荷节点数，Sl是负荷节点的集合;Nc为系统中发电机节点数，Sc 是发电机节点的集合;SP,q是连接节点q和p的路径的集合，SL是当线路i-j无法恢复时连接 节点q和P的路径的集合，是系统完全恢复时连接节点q和P的路径的集合；Emn是线路m-n 的效能，emn()是电力系统完全恢复时线路m_n的效能，ε' [^分别是有向线路m_>n和有 向线路n->m的效能;m和Br/分别是线路m-n无法恢复时节点m和节点η的介数，Bm和Bn分别 是节点m和节点η的介数上限;Bm=PmBmQ，BmQ是系统正常运行时节点m的介数，ftn为节点m的耐 受性系数;Bn = MnQ ,BnQ是系统正常运行时节点η的介数，βη为节点η的耐受性系数;Eall是当 系统完全恢复时系统的全局效能，E lj是当线路i-j无法恢复时系统的全局效能；
[0052] 步骤S4:计算各恢复线路投运风险的平均值和最大误差值，具体内容如下：
[0053] 线路i-j的投运风险rij可定义为：
[0055] 当上式中在最小值和最大值间波动且符合一定分布函数的情况下，可求取风险 的平均值和最大误差值；
[0056] 步骤S5:优化机组恢复顺序，输入黑启动电源节点各待恢复机组节点；
[0057]步骤S6:求解"串行"阶段恢复模型，具体内容如下：
[0065] 式中：L是系统中的线路集合；（i，j)表示由节点i和节点j构成的线路;Ms是黑启动 电源或由已恢复区域等效形成的等效电源所在的节点编号;n NBS是目标节点，在"串行"恢复 阶段为待恢复机组所在的节点编号;变量用于判断线路i_j是否属于源节点n BS至目标节 点nNBs的恢复路径，如果是，则Xij = I;否则Xij = O; $是线路i_j风险的平均值；γ ij〇ij是风险 评估的误差扰动值;Alj用于表征误差的扰动程度;表示误差的上限值;待求解的优化变 量为路径决策变量xij、辅助变量F以及因对偶变换而引入的辅助变量Z ij和Pl。
[0066] 步骤S7:检查待恢复机组是否全部恢复。若待恢复机组都已恢复，则进入步骤8;否 则将已恢复的线路和节点合并为等效电源点，并更新所述电力系统拓扑结构，返回步骤S5; [0067]步骤S8:更新所述电力系统拓扑结构；
[0068]步骤S9:求解"并行"阶段恢复模型，具体内容如下：
[0077] 式中：目标节点nlciad为"并行"阶段待恢复负荷所在的节点，s为待恢复负荷的个 数;变量Ulj用于表征同时恢复不同目标节点时，经过线路i_j的次数;待求解的优化变量为 路径决策变量Xij,引入的辅助变量为Kij和P 2。
[0078] 步骤S10:模型求解完毕，输出恢复方案，如图3所示为本发明图2所示实施例的最 终恢复方案示意图。
[0079]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤S1:输入电力系统拓扑结构； 步骤S2:计算各恢复线路投运失败的相对可能性； 步骤S3:计算各恢复线路投运失败的严重性指标； 步骤S4:计算各恢复线路投运风险的平均值和最大误差值； 步骤S5:优化机组恢复顺序，输入黑启动电源节点个待恢复机组节点； 步骤S6:求解"串行"阶段恢复模型； 步骤S7:检查待恢复机组是否全部恢复，若待恢复机组都已恢复，则进入步骤8;否则将 已恢复的线路和节点合并为等效电源点，并更新所述电力系统拓扑结构，返回步骤S5; 步骤S8:更新所述电力系统拓扑结构； 步骤S9:求解"并行"阶段恢复模型； 步骤S10:模型求解完毕，输出恢复方案。2. 根据权利要求1所述的计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法，其特征在 于:所述步骤S6中的"串行"阶段恢复模型如下： min F si-, ζ^ + ^Γ, <F Γ 1 ?= nBS Σ Σ Λ."=<{-1 /=π· j:u亦L j '"料 〇其他 Pl+Zij > OijXij Zij > 0 pi > 0 x；; e{0,l} V(/.y')eZ 式中：L是系统中的线路集合；（i，j)表示由节点i和节点j构成的线路;nBS是黑启动电源 或由已恢复区域等效形成的等效电源所在的节点编号;nNBS是目标节点，在"串行"恢复阶段 为待恢复机组所在的节点编号；变量XU用于判断线路i-j是否属于源节点n BS至目标节点 ms的恢复路径，如果是，则xij = l;否则xij = 0; 是线路i-j风险的平均值；γ ij〇ij是风险评 估的误差扰动值;用于表征误差的扰动程度;表示误差的上限值;待求解的优化变量 为路径决策变量xij、辅助变量F以及因对偶变换而引入的辅助变量 Zij和Pl。3. 根据权利要求2所述的计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法，其特征在 于:所述步骤S9中的"并行"阶段恢复模型如下： min F7 S't Σ + Σ <+λγΙ (ι,?Μ? s i .= ti'bs y'(，w,t￡ [〇;其他 P2+Z7 ij > OijXij ζ7^>〇 Ρ2 > Ο "τ. >-ιι.. ，J s，J χ4 e{〇,lf V(i；/)eL 式中：目标节点为"并行"阶段待恢复负荷所在的节点，s为待恢复负荷的个数;变量 用于表征同时恢复不同目标节点时，经过线路i-j的次数;待求解的优化变量为路径决策 变量xij，引入的辅助变量为F'、乂 ij和p2。
【专利摘要】本发明涉及一种计及线路投运风险的电力系统恢复路径优化方法，包括以下步骤：输入电力系统拓扑结构；计算各恢复线路投运失败的相对可能性；计算各恢复线路投运失败的严重性指标；计算各恢复线路投运风险的平均值和最大误差值；优化机组恢复顺序，输入黑启动电源节点个待恢复机组节点；求解“串行”阶段恢复模型；若待恢复机组都已恢复，则更新所述电力系统拓扑结构；否则将已恢复的线路和节点合并为等效电源点，并更新所述电力系统拓扑结构，返回步骤S5；求解“并行”阶段恢复模型；模型求解完毕，输出恢复方案。本发明使得调度人员可根据愿意承担的风险设定鲁棒控制系数，进而得到最优恢复路径。
【IPC分类】G06Q10/06, H02J3/00, G06Q50/06
【公开号】CN105470952
【申请号】CN201510918790
【发明人】吴文宣, 陈彬, 郑佩祥, 范元亮, 张功林, 郑凌娟, 黄建业, 孙磊, 刘伟佳, 林振智, 文福拴
【申请人】国网福建省电力有限公司, 国家电网公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院, 浙江大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月11日