CN104767226B - 电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大停电后的电力系统恢复控制领域，公开了一种电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法。本发明利用已有电网拓扑结构建立的联络矩阵以及结合充电子系统节点集合建立的转换矩阵，搜索出指定搜索范围内与充电子系统相连的所有发电机组的集合，并在此集合中择优选出恢复耗时最小的发电机组进行恢复，并在下一轮的搜索前将该发电机组并入充电子系统，通过这样不断的搜索充电子系统周围邻近的发电机节点，不断地由充电子系统向外搜索，最终逐步启动网内所有需要启动的发电机组，实现以恢复时间最短为目标的发电机组的恢复。采用本发明的技术方案能够在最短的时间逐步启动网内所有需要启动的发电机组，提高电力系统的恢复效率。

Description

电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化控制领域，具体涉及一种大停电后电力系统恢复中确定发电机启动顺序的方法。

背景技术

当今社会经济发展越来越快，电网规模越来越大，这便更加要求电网能够安全稳定运行。大停电作为一种对电网稳定运行破坏最大的事故，必须严肃对待。对于电网运行人员和科研工作者来说，最重要的是如何快速、安全、稳定的恢复电网，这是减少社会经济损失、保证社会稳定的有效手段。大停电后的恢复控制问题是一个重要的课题，主要包括：机组恢复、网络重构和负荷恢复。机组恢复是整个恢复控制的基础部分，在机组恢复过程中，首先需要确定机组的启动序列，通过不断的改进和优化机组的启动秩序，提高恢复效率，减少大停电的持续时间。

由于电力系统恢复持续时间的长短，直接关系到其带来损失的严重性，机组恢复作为恢复控制的基础部分，其恢复过程的科学、合理、高效性对提高整个电力系统恢复效率和减少经济损失具有深远的影响。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，通过不断的搜索充电子系统周围邻近的发电机节点，不断地由充电子系统向外搜索，最终逐步启动网内所有需要启动的发电机组，实现以恢复时间最短为目标的发电机组的恢复。

本发明提供一种电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，包括以下步骤：

S10)搜索出指定搜索范围内与充电子系统相连的所有发电机组；

S20)从所述与充电子系统相连的所有发电机组中选择恢复耗时最短的发电机组进行恢复；

S30)响应于所述耗时最短的发电机组的恢复，对所述充电子系统进行更新；

S40)响应于所述充电子系统的更新，重复以上步骤，直至最终逐步恢复所有需要启动的发电机组。

进一步，所述S10)包括：

S110)在指定搜索范围内查找与充电转换系统直接相连节点的集合；

S120)响应于所述与充电转换系统直接相连节点的集合，对所述充电转换系统进行更新；

S130)响应于所述充电转换系统的更新，重复以上步骤，直至搜索出与充电子系统相连的所有节点；

其中，所述充电转换系统以充电子系统作为初始值。

进一步，所述S110)之前，还包括：S1010)设置搜索深度Depth＝D以及搜索阶段初始值k＝1；其中，D表示在充电子系统周围D条线路范围内进行搜索。

进一步，所述S110)之前，还包括：S1020)基于已有电网拓扑中各节点的连接情况建立联络矩阵CM。

进一步，所述S1020)基于已有电网拓扑中各节点的连接情况建立联络矩阵CM，包括：

对电网拓扑中的节点进行编号，生成代表所述电网拓扑中各节点连接情况的联络矩阵，即

其中，i和j与节点编号相对应，d_ij表示节点i和j的连接情况，1表示节点i和j直接相连，0代表节点i和j未直接相连。

进一步，所述S110)包括：

S1110)基于搜索阶段k的充电子系统节点集合生成转换矩阵TM(k)，

S1120)将搜索阶段k联络矩阵CM和转换矩阵TM(k)相乘，将结果赋值给搜索矩阵HM(k)。

S1130)利用所述k阶段获取的搜索矩阵HM(k)，确定与k阶段的充电转换系统Ω_kΩ直接相连节点的集合I(k)。

进一步，所述S1130)为针对矩阵HM(k)内的元素，对于每个属于充电转换系统Ω_kΩ的节点所对应的列，确定集合其中I(k)是与Ω_kΩ直接相连节点的集合。

进一步，所述S120)为更新充电转换系统节点集合中所包含的节点，即Ω_kΩ∪I(k)→Ω_k+1Ω。

进一步，所述S130)为将k+1的值赋给k，并判断搜索阶段k与搜索深度D的大小，如果k≤D则执行步骤S110)，如果k≥D，则输出D条线路范围内与充电子系统相连的所有节点I＝∑I(k)。

进一步，所述S120)为选择集合I中启动所需时间最小的发电机组。

由上可见，本发明通过不断的搜索充电子系统周围邻近的发电机节点，不断地由充电子系统向外搜索，最终逐步启动网内所有需要启动的发电机组，实现以恢复时间最短为目标的发电机组的恢复。采用本发明的技术方案能够在最短的时间逐步启动网内所有需要启动的发电机组，提高电力系统的恢复效率，从而减少大停电造成的经济损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例1提供的指定搜索深度下搜索与充电子系统相连的所有节点的流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的第一阶段搜索时的电力系统拓扑示意图；

图3为本发明实施例2提供的第一阶段搜索时的电力系统拓扑示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

图1为本实施例1提供的指定搜索深度下搜索与充电子系统相连的所有节点的流程示意图；

本实施例1提供的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，主要包括以下的流程步骤。

S10)搜索出指定搜索范围内与充电子系统相连的所有发电机组；

S20)从所述与充电子系统相连的所有发电机组中选择恢复耗时最短的发电机组进行恢复；

S30)响应于所述耗时最短的发电机组的恢复后，对所述充电子系统进行更新；

S40)响应于所述充电子系统的更新，重复以上步骤，直至最终逐步恢复所有需要启动的发电机组。

作为本实施例的一种优选方案，其中，步骤S10)搜索出指定搜索范围内与充电子系统相连的所有发电机组，参见图1所示，包括如下的流程步骤。

步骤S1010：首先设定搜索深度Depth＝D以及搜索阶段初始值k＝1，定义一个矩阵

其中，搜索深度D表示在充电子系统周围D条线路范围内进行搜索。

步骤S1020：针对已有电网拓扑结构生成联络矩阵CM。

本步骤中，生成描述本电网拓扑中各节点连接情况的联络矩阵，即

其中，i和j与节点编号对应，例如d₁₂＝1代表节点1和2直接相连，d₃₄＝0代表节点3和4未直接相连，另外，设定该矩阵中的对角线元素为1，即i＝j时取d_ij＝1。

需要说明的是，该矩阵不会变化，与k的取值无关，因为电网拓扑的连接情况不会变。

步骤S1110：结合k阶段的充电转换系统节点集合Ω_k，生成转换矩阵

其中TM(k)中的非零元素表明属于充电子系统Ω_k的线路。同样，TM(k)的对角线元素也取1。

需要说明的是，这个矩阵是随着充电转换系统变化而变化的。该充电转换系统以充电子系统作为初始值。

步骤S1120：将联络矩阵和转换矩阵相乘，生成矩阵HM(k)：

CM(k)·TM(k)→HM(k)；

需要说明的是，通过将联络矩阵和k阶段的转换矩阵相乘,并将结果赋值给HM(k),通过观察该矩阵中与充电转换系统包含节点所对应的列，可以得出本阶段与充电子系统直接相连的节点。具体方法如步骤5。

步骤S1130：生成与充电转换系统直接相连的节点集合I(k)。

本步骤中，针对矩阵HM(k)内的元素，对于每个j∈Ω_k对应的列(每个属于充电转换系统的节点对应的列)，确定集合其中I(k)是与充电转换系统Ω_k直接相连节点的集合。

针对所有属于Ω_k的节点编号所对应的列，即每个j∈Ω_k的列，确定i使得且

步骤S120：更新充电转换系统节点集合，即

Ω_k∪I(k)→Ω_k+1

此步骤更新了充电转换系统中所包含的节点

步骤S130：k＝k+1,即将k的值加1，并判断k是否大于D，如果k≤D，则返回到步骤3，如果k>D则输出与充电子系统相连的所有节点集合I＝∑I(k)。

需要说明的是，针对上述执行步骤S10)搜索出的与充电子系统相连的所有节点集合I中的节点，可以利用恢复时间最小的目标函数，结合系统约束以及影响机组恢复时间的各类因素，优化择优，从中选择启动所需时间最短的一台发电动机组，并将该发电机组并入充电子系统中。在更新后的充电子系统的基础上再搜索下一台电动机组，直至最终逐步恢复所有需要启动的发电机组。

该电力系统恢复方法的思想是每个属于充电转换系统的节点j对应的列中的非零元素代表与节点j直接相连的节点，通过D次生成TM(k)并且对CM(k)·TM(k)进行D次查找，并不断更新充电转换系统节点集合，最终将会确定出在D条线路范围内与当前充电子系统相连的所有节点。每次输出D条线路范围内的发电机组后，选择符合条件的一台发电机启动，再进行下一台发电机组的搜索，如此经过多轮搜索便可以将网内指定范围内的发电机组相继启动，得出可行的发电机组充电序列。

实施例2：

图2为本发明实施例2提供的第一阶段搜索时的电力系统拓扑示意图；

图3为本发明实施例2提供的第二阶段搜索时的电力系统拓扑示意图。

本实施例是上述实施例1的优选方案的具体应用。在图2所示的拓扑中，一共有5个节点，其中节点1和2属于充电子系统Ω，在此搜索D条线路范围内与该充电子系统Ω相连的所有节点其流程图如图1所示。具体步骤如下：

步骤S1010：设置搜索深度Depth＝D＝2，搜索阶段k＝1。定义一个矩阵

步骤S1020：生成联络矩阵：

步骤S1110：对于本阶段的充电转换系统Ω₁，建立转换矩阵

这里，TM(1)中的元素表明线路1-2属于Ω₁。

步骤S1120：计算矩阵HM(1)＝CM(1)·TM(1)

步骤S1130：对于第1列和第2列，依据条件可以得出，在矩阵HM(1)中符合条件的是第四行，可以得出集合I(1)＝{4}，因此搜出的与充电子系统直接相连的节点是4。

步骤S120：更新充电转换系统集合使Ω₂＝{1,2,4}，如图3所示

步骤S130：将k+1赋值给k，即，令k＝k+1，并判断k＝2≦D，所以需要返回到步骤S1110。

步骤S1110：针对图3所示的拓扑图，此时的Ω₂包括节点1,2,4，生成新的转换矩阵

步骤S1120：计算：

步骤S1130：针对第1列、第2列和第4列，依据条件,，可以得出，在矩阵HM(2)中符合条件的是第1、2、4列的第三行，可以得出集合I(2)＝{3}，因此第二阶段搜出的与充电子系统直接相连的节点是3

步骤S120：更新充电转换系统集合使Ω_k+1＝{1,2,4,3}

步骤S130：重新将k+1赋值给k，即令k＝k+1＝3，判断k＝3＞D，输出I＝{4,3}

至此，可以确定出距离原充电子系统Ω₁深度为2的范围机组的集合为节点4和节点3。

如果节点4和节点3都是发电机节点，在这两个节点中选择启动耗时较短的发电机组，假设这里节点4所在的发电机组耗时较短，则先启动节点4所在发电机，并将其并入充电子系统中，进入下一台机组搜索，再重复上述算法确定下一台要启动的机组，如此多个轮回后即可确定所有需要恢复的机组的启动序列。

由上述实施例可见，本发明利用已有电网拓扑结构和充电子系统节点集合建立的矩阵，搜索出指定搜索范围内与当前充电子系统相连的所有发电机组的集合，并在此集合中择优选出恢复耗时最小的发电机组进行恢复，在下一轮的搜索前将该发电机组并入充电子系统，通过这样不断的搜索充电子系统周围邻近的发电机节点，不断地由充电子系统向外搜索，最终逐步启动网内所有需要启动的发电机组，实现以恢复时间最短为目标的发电机组的恢复。因此，采用本发明的技术方案能够在最短的时间逐步启动网内所有需要启动的发电机组，提高电力系统的恢复效率。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10)搜索出指定搜索范围内与充电子系统相连的所有发电机组；

S20)从所述与充电子系统相连的所有发电机组中选择恢复耗时最短的发电机组进行恢复；

S30)响应于所述耗时最短的发电机组的恢复后，对所述充电子系统进行更新；

S40)响应于所述充电子系统的更新，重复以上步骤，直至最终逐步恢复所有需要启动的发电机组；

所述S10)包括：

S110)在指定搜索范围内查找与充电转换系统直接相连节点的集合；

S120)响应于所述与充电转换系统直接相连节点的集合，对所述充电转换系统进行更新；

S130)响应于所述充电转换系统的更新，重复以上步骤，直至搜索出与充电子系统相连的所有节点；

其中，所述充电转换系统以充电子系统作为初始值。

2.根据权利要求1所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，

所述S110)之前，还包括：S1010)设置搜索深度Depth＝D以及搜索阶段初始值k＝1；其中，D表示在充电子系统周围D条线路范围内进行搜索。

3.根据权利要求2所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，所述S110)之前，还包括：S1020)基于已有电网拓扑中各节点的连接情况建立联络矩阵CM。

4.根据权利要求3所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，所述S1020)基于已有电网拓扑中各节点的连接情况建立联络矩阵CM，包括：

对电网拓扑中的节点进行编号，生成代表所述电网拓扑中各节点连接情况的联络矩阵，即

其中，i和j与节点编号相对应，d_ij表示节点i和j的连接情况，1表示节点i和j直接相连，0代表节点i和j未直接相连。

5.根据权利要求3所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，所述S110)包括：

S1110)基于搜索阶段k的充电子系统节点集合生成转换矩阵TM(k)，

S1120)将搜索阶段k联络矩阵CM和转换矩阵TM(k)相乘，将结果赋值给搜索矩阵HM(k)；

S1130)利用所述k阶段获取的搜索矩阵HM(k)，确定与k阶段的充电转换系统Ω_k直接相连节点的集合I(k)。

6.根据权利要求5所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，

所述S1130)为针对矩阵HM(k)内的元素，对于每个属于充电转换系统Ω_k的节点所对应的列，确定集合其中I(k)是与Ω_k直接相连节点的集合。

7.根据权利要求5所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，所述S120为更新充电转换系统节点集合中所包含的节点，即Ω_k∪I(k)→Ω_k+1。

8.根据权利要求5所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，所述S130)为将k+1的值赋给k，并判断搜索阶段k与搜索深度D的大小，如果k≤D则执行步骤S110)，如果k≥D，则输出D条线路范围内与充电子系统相连的所有节点I＝∑I(k)。

9.根据权利要求8所述的电力系统恢复中确定发电机组启动序列的方法，其特征在于，所述S20)为选择集合I中启动所需时间最小的发电机组。