CN110148972B - 扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备 - Google Patents

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CN110148972B CN201910536008.2A CN201910536008A CN110148972B CN 110148972 B CN110148972 B CN 110148972B CN 201910536008 A CN201910536008 A CN 201910536008A CN 110148972 B CN110148972 B CN 110148972B
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Abstract

本发明实施例提供的扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备，涉及电力系统技术领域。扩展黑启动方案确定方法用于制定电力系统的扩展黑启动方案，扩展黑启动方案确定方法包括：基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型；通过NSGA‑II算法结合电力系统的黑启动相关参数对多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；通过VIKOR算法计算各扩展黑启动方案对应的综合评价参数；根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作。通过上述设置，可以提高系统启动的稳定性。

Description

扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备
技术领域
本申请涉及电力系统确定技术领域，具体而言，涉及一种扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备。
背景技术
不同电力系统具有自身特有的结构和特性，比如黑启动电源的数量与类型、网架的电压等级与拓扑结构等等。这就导致每个系统的恢复过程不完全同于其他系统，同时采取的具体恢复策略亦有所差异。扩展黑启动方案的制定是一个典型的组合优化问题，涉及待恢复机组的选择、送电路径的确定以及部分负荷的恢复以维持系统稳定运行等多项任务。
现有扩展黑启动方案优化模型的目标主要面对稳态运行，很少涉及执行过程中的暂态变化。为实现恢复期间系统的可靠运行，保证系统暂态稳定性的主要方法是对具体的方案进行技术校验，包括线路和变压器投运时的过电压校验、待恢复机组的厂用辅机启动时电压和频率校验等。若校验通过，则认定该方案技术上可行。
但是，经发明人研究发现，黑启动初始阶段系统薄弱且实际工况复杂多变，处于稳定运行边界的某些方案在恢复过程中极易越过安全界限导致恢复失败，进而延缓整个恢复进程，从而存在着系统启动的稳定性低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备，以改善现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种扩展黑启动方案确定方法，用于制定电力系统的扩展黑启动方案，该扩展黑启动方案确定方法包括：
基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型；
通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案对应的综合评价参数；
根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作。
在本发明实施例较佳的选择中，所述通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
根据所述电力系统的黑启动相关参数进行个体编码处理，以产生初始种群；
对所述初始种群进行个体修正处理，并根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
对所述初始种群进行非支配排序处理，并进行选择、交叉和变异运算以得到子代种群；
对所述子代种群进行校验，以得到多个启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数。
在本发明实施例较佳的选择中，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取计算各个扩展黑启动方案机组加权发电量的相关信息，其中，计算机组加权发电量的相关信息包括选择的待恢复机组的数量、优化时间段、不同时间段内机组出力的加权系数和机组在各个时刻的出力值；
根据所述计算机组加权发电量的相关信息和第一公式计算各个扩展黑启动方案的机组加权发电量。
在本发明实施例较佳的选择中，所述第一公式包括：
Figure GDA0002668967810000031
其中，f1表示机组加权发电量，ng表示选择的待恢复机组数量，T表示优化时间段，α(t)表示不同时间段内机组出力的加权系数，Pg,gen(t)表示机组g在时刻t的出力值。
在本发明实施例较佳的选择中，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构信息，其中，该网架拓扑结构信息包括送电网架中线路总数、同一电压等级下线路的充电电容、线路充电电容的基准值、运行人员对充电电容和线路介数的关注程度、线路介数、线路介数的参考值、所有最短路径经过线路的次数、网络中任意两节点之间最短路径数目之和；
根据所述网架拓扑结构信息和第二公式计算各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构优劣度。
在本发明实施例较佳的选择中，所述第二公式包括：
Figure GDA0002668967810000041
Figure GDA0002668967810000042
minf2＝R；
其中，R表示网架拓扑结构优劣度指标，nl表示送电网架中线路总数，Bl表示同一电压等级下线路l的充电电容，Bbase表示线路充电电容的基准值，γ表示运行人员对充电电容和线路介数的关注程度，Gl表示线路介数，Gbase表示线路介数的参考值，
Figure GDA0002668967810000043
表示所有最短路径经过线路l的次数，
Figure GDA0002668967810000044
表示网络中任意两节点之间最短路径数目之和，V表示网络中节点集合，f2表示网架拓扑结构优劣度。
在本发明实施例较佳的选择中，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取各个扩展黑启动方案的系统暂态信息，其中，该系统暂态信息包括待恢复机组所有辅机的最大容量和机组所在节点的短路容量；
根据所述系统暂态信息和第三公式计算各个扩展黑启动方案的系统暂态稳定参数。
在本发明实施例较佳的选择中，所述第三公式包括：
Figure GDA0002668967810000051
其中，f3表示系统暂态稳定参数，Sm1表示待恢复机组1所有辅机的最大容量，Smg表示待恢复机组g所有辅机的最大容量，
Figure GDA0002668967810000052
表示待恢复机组ng所有辅机的最大容量，Sd1表示待恢复机组1所在节点的短路容量，Sdg表示待恢复机组g所在节点的短路容量，
Figure GDA0002668967810000053
表示待恢复机组ng所在节点的短路容量。
本发明实施例还提供了一种扩展黑启动方案确定装置，用于制定电力系统的扩展黑启动方案，该扩展黑启动方案确定装置包括：
多目标优化模型建立模块，用于基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型；
扩展黑启动方案生成模块，用于通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
综合评价参数计算模块，用于通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案对应的综合评价参数；
扩展黑启动方案选择模块，用于根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的可执行的计算机程序，以实现上述的扩展黑启动方案确定方法。
本发明实施例提供的扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备，通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数，并通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案的综合评价参数，根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作，从而提高系统启动的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的电子设备的结构框图。
图2为本发明实施例提供的扩展黑启动方案确定方法的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的个体编码的示意图。
图4为本发明实施例提供的NSGA-II算法流程图。
图5为本发明实施例提供的机组简化出力曲线图。
图6为本发明实施例提供的帕累托最优方案集指标值分布图。
图标：10-电子设备；12-存储器；14-处理器；100-扩展黑启动方案确定装置。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电子设备10。该电子设备10可以包括存储器12、处理器14及扩展黑启动方案确定装置100。所述存储器12和处理器14之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述扩展黑启动方案确定装置100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器12中的软件功能模块。所述处理器14用于执行所述存储器12中存储的可执行的计算机程序，例如，所述扩展黑启动方案确定装置100所包括的软件功能模块及计算机程序等，以实现扩展黑启动方案确定方法。
其中，所述存储器12可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
所述处理器14可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器14可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、片上系统(System on Chip，SoC)等。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，所述电子设备10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
结合图2，本发明实施例还提供了一种可应用于上述电子设备10的扩展黑启动方案确定方法。其中，所述扩展黑启动方案确定方法有关的流程所定义的方法步骤可以由所述电子设备10实现。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。
步骤S100，基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型。
详细地，在实际应用中，医院、调度中心等重要负荷停电时间越长，对社会稳定的危害越严重。可见，等量的功率支持在不同时间段的价值是不同的，机组越早提供可用功率越利于降低停电损失。因此，本发明实施例中以选择的所有待恢复机组在优化时间段内加权发电量最大化为优化目标，机组功率在不同时间段内的重要程度通过不同的加权系数体现。
在实际应用中，在为选择的待恢复机组确定送电网架时，考虑到已恢复薄弱系统的调节能力有限以及对后续恢复的影响，应尽量恢复风险低的关键线路，本发明实施例中通过定义网架拓扑结构优劣度指标，以评价具体网架的合理性。
在实际应用中，为实现恢复期间电力系统的可靠运行，保证系统暂态稳定性的主要方法是对具体的扩展黑启动方案进行技术校验。但是，黑启动初始阶段系统薄弱且实际工况复杂多变，处于稳定运行边界的某些扩展黑启动方案在恢复过程中极易越过安全界限导致恢复失败，进而延缓整个恢复进程。因此，为尽可能提高扩展黑启动方案的可靠性，扩展黑启动方案具体执行过程中对薄弱系统的暂态影响不应只进行技术校验，还需将其纳入优化目标中。因此，本发明实施例将系统暂态稳定参数加入多目标优化模型。
步骤S200，通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数。
详细地，所述黑启动相关参数可以包括电力系统的待恢复机组和恢复线路，将黑启动电源点和待恢复机组节点连接起来，形成一个连通的恢复网架，即可得到一个扩展黑启动方案。
其中，NSGA-II算法(非支配排序多目标遗传算法)是求解多目标优化模型的常用算法。
步骤S300，通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案对应的综合评价参数。
其中，VIKOR算法(多标准优化和妥协解决方案算法)是一种常用的多属性决策方法，属于基于理想点的最佳化妥协决策方法。VIKOR算法可以通过最大化群效应和最小化个体遗憾对有限决策方案进行折衷排序，从而得到各个扩展黑启动方案的综合评价参数。
步骤S400，根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作。
详细地，所述目标扩展黑启动方案的数量不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。例如，在一实施例中，所述目标扩展黑启动方案的数量可以为一个，具体为综合评价指标最优的扩展黑启动方案。在另一实施例中，所述目标扩展黑启动方案的数量可以为多个，例如，在扩展黑启动方案A、B和C的综合评价指标相同时，扩展黑启动方案A的机组加权发电量最大，扩展黑启动方案B的网架拓扑结构优劣度最好，扩展黑启动方案C的系统暂态稳定参数最高，目标扩展黑启动方案可以为扩展黑启动方案A、B或C，以结合实际应用需求进行综合选择。
通过以上设置，基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数综合考虑扩展黑启动方案，以进行系统启动操作，从而提高系统启动的稳定性。
进一步地，所述通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，可以包括：根据所述电力系统的黑启动相关参数进行个体编码处理，以产生初始种群；对所述初始种群进行个体修正处理，并根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；对所述初始种群进行非支配排序处理，并进行选择、交叉和变异运算以得到子代种群；对所述子代种群进行校验，以得到多个启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数。
结合图3，每个个体代表一种扩展黑启动方案，包含选择的待恢复机组和支路。个体长度为p+q，p为待启动机组数目，q为求解域中支路数目。个体采用二进制编码方式，若某机组被选中，则在个体前p位对应的位置取1，否则取0，若某支路被选中，则在个体后q位对应的位置取1，否则取0，按照设计的编码方式随机产生初始种群。
结合图4，在实际应用中，种群个体初始化以及交叉变异过程本质上是一个随机过程，无法保证产生的个体满足各类约束。因此，需要对初始化和更新后的个体进行必要的修正。在本实施例中，具体的修正内容如下：
单个负荷的最大功率约束、机组启动时间约束是硬性约束，若约束条件不满足，即机组厂用辅机的最大功率大于可恢复单个负荷的最大功率或者机组有冷启动时间的限制，则机组无法恢复，故可通过机组预选的方式来避免。在个体初始化和交叉变异过程中将此类机组对应位置的数值固定为0。此外，需要完成机组启动功率约束校验及修正。若系统提供的功率小于机组恢复所需功率，应随机去除某一台选择的待恢复机组即将其对应位置的数值置0，再进行启动功率约束校验，直至满足要求。
通过上述修正过程，可初步确定个体即扩展黑启动方案中待恢复的机组。个体中选择的线路必须要将黑启动电源点和所有待恢复机组节点连接起来，形成一个连通且满足运行约束的送电网架。由于算法迭代过程的随机性，种群个体初始化和更新后，无法保证个体的拓扑连通性，而且非连通个体的比例非常大，若采取淘汰策略即仅保留连通个体，将严重影响寻优效率。因此，本发明实施例采取个体修正以保证连通性，首先对个体进行连通性检测，若个体非连通则采用基于凝聚层次聚类和Prim算法的非连通编码修正方式进行修正。其他约束可通过对得到的扩展黑启动方案(机组和线路)仿真及潮流计算进行校核，若校验通过，则保留，否则记做不可行方案，并根据所述多目标优化模型计算经过检验的扩展黑启动方案对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数。
进一步地，对经过检验的扩展黑启动方案进行进行快速非支配排序处理，按照个体的非劣解水平分层，向帕累托最优解的方向进化，并且进行个体拥挤距离计算，优先选择拥挤距离较大的个体，保证种群的多样性。
进一步地，对拥挤距离较大的个体进行选择运算，采用轮赛制选择算子、二进制交叉算子和正态变异算子，进行交叉和变异操作，以得到子代种群，对子代种群中的各个体进行个体约束校验及修正，并计算子代种群中各个体的各个目标函数值。为了防止父代种群中的优秀个体在进化过程中被丢弃，采用精英进化策略，及保留父代中的优良个体直接进入子代，避免陷入局部最优。
进一步地，计算各恢复方案的线路充电功率和所需启动功率，判断该扩展黑启动方案是否满足线路充电功率计启动功率约束，若满足则保留该扩展黑启动方案，否则放弃。然后对方案进行系统潮流和节点电压约束校验。最后对发生潮流越限的方案进行调整，若灵敏度调节量在允许范围内则校验通过，否则，记作不可行方案。通过上述的方法步骤，从而得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数。
进一步地，在计算多个扩展黑启动方案的机组加权发电量时，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，可以包括：获取计算各个扩展黑启动方案机组加权发电量的相关信息；根据计算机组加权发电量的相关信息和第一公式计算各个扩展黑启动方案的机组加权发电量。
其中，所述计算机组加权发电量的相关信息包括选择的待恢复机组的数量、优化时间段、不同时间段内机组出力的加权系数和机组在各个时刻的出力值。
其中，所述第一公式可以包括：
Figure GDA0002668967810000121
其中，f1表示机组加权发电量，ng表示选择的待恢复机组数量，T表示优化时间段，α(t)表示不同时间段内机组出力的加权系数，Pg,gen(t)表示机组g在时刻t的出力值。
结合图5，所述机组在各个时刻的出力值可以由机组简化出力曲线获得。其中，tSg为机组g的启动时刻；TKg为机组g从启动到并网输出功率所需要的时间；TRg为机组g出力从零达到额定出力所需时间；KPg表示机组的理想爬坡率，且其值等于PMg/TRg。
进一步地，在计算多个扩展黑启动方案的网架拓扑结构优劣度时，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，可以包括：获取各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构信息；根据所述网架拓扑结构信息和第二公式计算各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构优劣度。
其中，该网架拓扑结构信息包括送电网架中线路总数、同一电压等级下线路的充电电容、线路充电电容的基准值、运行人员对充电电容和线路介数的关注程度、线路介数、线路介数的参考值、所有最短路径经过线路l的次数、网络中任意两节点之间最短路径数目之和。
其中，所述第二公式可以包括：
Figure GDA0002668967810000131
Figure GDA0002668967810000132
其中，R表示网架拓扑结构优劣度指标，nl表示送电网架中线路总数，Bl表示同一电压等级下线路l的充电电容，Bbase表示线路充电电容的基准值，γ表示运行人员对充电电容和线路介数的关注程度，Gl表示线路介数，Gbase表示线路介数的参考值，
Figure GDA0002668967810000133
表示所有最短路径经过线路l的次数，
Figure GDA0002668967810000141
表示网络中任意两节点之间最短路径数目之和，V表示网络中节点集合。
在实际应用中，送电网架中的线路充电电容Bl越小、线路介数Gl越大，网架拓扑结构优劣度指标R越小，越有利于整体系统恢复。因此，本发明实施例中的网架拓扑结构优劣度以最小化R为目标函数，即：
minf2＝R；
其中，f2表示网架拓扑结构优劣度。
进一步地，在计算多个扩展黑启动方案的系统暂态稳定参数时，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，可以包括：获取各个扩展黑启动方案的系统暂态信息；根据所述系统暂态信息和第三公式计算各个扩展黑启动方案的系统暂态稳定参数。
其中，该系统暂态信息包括待恢复机组所有辅机的最大容量和机组所在节点的短路容量。
其中，所述第三公式可以包括：
Figure GDA0002668967810000142
其中，f3表示系统暂态稳定参数，Sm1表示待恢复机组1所有辅机的最大容量，Smg表示待恢复机组g所有辅机的最大容量，
Figure GDA0002668967810000143
表示待恢复机组ng所有辅机的最大容量，Sd1表示待恢复机组1所在节点的短路容量，Sdg表示待恢复机组g所在节点的短路容量，
Figure GDA0002668967810000144
表示待恢复机组ng所在节点的短路容量。
最后，可以新英格兰10机39节点系统为例对本发明实施例中的方法进行验证。首先，设30节点为大型抽水蓄能电站，装机容量为3x200MW，将其作为黑启动电源，各被启动机组的黑启动相关参数如表1所示，假设31节点机组具有冷启动时限，最小临界时限为4h，其余机组最大临界热启动时间为1h，比例系数γ取0，基准值Bbase和Gbase分别取Bl和Gl的最大值，算法参数设置为：交叉概率取0.9，变异率取0.1，种群大小取100，最大迭代次数为100。
表1被启动机组的黑启动相关参数
Figure GDA0002668967810000151
进一步地，采用NSGA-II算法对扩展黑启动方案进行优化，得到的最优方案的帕累托前沿如图6所示。
进一步地，采用VIKOR算法对帕累托最优方案集进行综合评价来求取最终方案，选择综合评价参数值前5的方案作为最终保留方案，各方案的优化目标函数值和综合评价参数值如表2所示。由表2可知，各最终保留方案目标函数互不支配，作为可选的最优恢复方案保留备用。虽然方案1的三个指标均非最优，但其兼顾了三个目标的平衡，综合评价值最大，可以作为目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作。在所有的保留方案中，虽然方案4的加权发电量(f1＝945.804MW.h)最大，但是构建的送电网架最差(在本发明实施例中γ取0，即系统由于线路充电导致过电压的风险最大，f2＝1.601)，而且辅机启动时已恢复的薄弱系统暂态变化量最大(f3＝0.008135)。可见，若过分追求恢复效益，将牺牲系统的恢复安全裕度，不利于前期薄弱系统安全可靠地恢复。
对比方案1和方案3可知，方案1和方案3选择恢复的机组是相同的，均为机组33、36以及37，恢复的线路不同，因此构建的送电网架不同。由表2可知，方案3的过电压风险相对较大，但是应对辅机启动、维持系统暂态稳定的能力较强。同时，实际恢复过程中系统工况复杂多变，线路有时不能保证完全可靠，可能出现某条或者某几条线路无法恢复的情况，此时选择的方案可能无法实施操作。因此，当选择的恢复机组为33、36以及37时，这两种方案的送电网架可互为备用，提供了待恢复机组一定时搜索多种送电网架的可能性。
表2最终保留方案与综合评价值
Figure GDA0002668967810000161
进一步地，本发明实施例还提供了一种扩展黑启动方案确定装置100，可以应用于所述电子设备10。其中，该扩展黑启动方案确定装置100可以包括多目标优化模型建立模块、扩展黑启动方案生成模块、综合评价参数计算模块和扩展黑启动方案选择模块。
所述多目标优化模型建立模块，用于基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型。在本实施例中，所述多目标优化模型建立模块可以用于执行图2所示的步骤S100，关于所述多目标优化模型建立模块的相关内容可以参照前文对步骤S100的描述。
所述扩展黑启动方案生成模块，用于通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数。在本实施例中，所述扩展黑启动方案生成模块可以用于执行图2所示的步骤S200，关于所述扩展黑启动方案生成模块的相关内容可以参照前文对步骤S200的描述。
所述综合评价参数计算模块，用于通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案对应的综合评价参数。在本实施例中，所述综合评价参数计算模块可以用于执行图2所示的步骤S300，关于所述综合评价参数计算模块的相关内容可以参照前文对步骤S300的描述。
所述扩展黑启动方案选择模块，用于根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作。在本实施例中，所述扩展黑启动方案选择模块可以用于执行图2所示的步骤S400，关于所述扩展黑启动方案选择模块的相关内容可以参照前文对步骤S400的描述。
综上所述，本发明实施例提供的扩展黑启动方案确定方法、装置及电子设备10，通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数，并通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案的综合评价参数，根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作，从而提高系统启动的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种扩展黑启动方案确定方法，其特征在于，用于制定电力系统的扩展黑启动方案，该扩展黑启动方案确定方法包括：
基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型；
通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案对应的综合评价参数；
根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作；
所述通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
根据所述电力系统的黑启动相关参数进行个体编码处理，以产生初始种群；
对所述初始种群进行个体修正处理，并根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
对所述初始种群进行非支配排序处理，并进行选择、交叉和变异运算以得到子代种群；
对所述子代种群进行校验，以得到多个启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构信息，其中，该网架拓扑结构信息包括送电网架中线路总数、同一电压等级下线路的充电电容、线路充电电容的基准值、运行人员对充电电容和线路介数的关注程度、线路介数、线路介数的参考值、所有最短路径经过线路的次数、网络中任意两节点之间最短路径数目之和；
根据所述网架拓扑结构信息和第二公式计算各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构优劣度；
所述第二公式包括：
Figure FDA0002668967800000021
Figure FDA0002668967800000022
min f2＝R；
其中，R表示网架拓扑结构优劣度指标，nl表示送电网架中线路总数，Bl表示同一电压等级下线路l的充电电容，Bbase表示线路充电电容的基准值，γ表示运行人员对充电电容和线路介数的关注程度，Gl表示线路介数，Gbase表示线路介数的参考值，
Figure FDA0002668967800000023
表示所有最短路径经过线路l的次数，
Figure FDA0002668967800000024
表示网络中任意两节点之间最短路径数目之和，V表示网络中节点集合，f2表示网架拓扑结构优劣度。
2.如权利要求1所述的扩展黑启动方案确定方法，其特征在于，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取计算各个扩展黑启动方案机组加权发电量的相关信息，其中，计算机组加权发电量的相关信息包括选择的待恢复机组的数量、优化时间段、不同时间段内机组出力的加权系数和机组在各个时刻的出力值；
根据所述计算机组加权发电量的相关信息和第一公式计算各个扩展黑启动方案的机组加权发电量。
3.如权利要求2所述的扩展黑启动方案确定方法，其特征在于，所述第一公式包括：
Figure FDA0002668967800000031
其中，f1表示机组加权发电量，ng表示选择的待恢复机组数量，T表示优化时间段，α(t)表示不同时间段内机组出力的加权系数，Pg,gen(t)表示机组g在时刻t的出力值。
4.如权利要求1所述的扩展黑启动方案确定方法，其特征在于，所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取各个扩展黑启动方案的系统暂态信息，其中，该系统暂态信息包括待恢复机组所有辅机的最大容量和机组所在节点的短路容量；
根据所述系统暂态信息和第三公式计算各个扩展黑启动方案的系统暂态稳定参数。
5.如权利要求4所述的扩展黑启动方案确定方法，其特征在于，所述第三公式包括：
Figure FDA0002668967800000041
其中，f3表示系统暂态稳定参数，Sm1表示待恢复机组1所有辅机的最大容量，Smg表示待恢复机组g所有辅机的最大容量，
Figure FDA0002668967800000042
表示待恢复机组ng所有辅机的最大容量，Sd1表示待恢复机组1所在节点的短路容量，Sdg表示待恢复机组g所在节点的短路容量，
Figure FDA0002668967800000043
表示待恢复机组ng所在节点的短路容量。
6.一种扩展黑启动方案确定装置，其特征在于，用于制定电力系统的扩展黑启动方案，该扩展黑启动方案确定装置包括：
多目标优化模型建立模块，用于基于机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数建立多目标优化模型；
扩展黑启动方案生成模块，用于通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
综合评价参数计算模块，用于通过VIKOR算法计算各所述扩展黑启动方案对应的综合评价参数；
扩展黑启动方案选择模块，用于根据各个扩展黑启动方案的综合评价参数在多个扩展黑启动方案中选择至少一个目标扩展黑启动方案，以进行电力系统黑启动操作；
所述通过NSGA-II算法结合电力系统的黑启动相关参数对所述多目标优化模型进行求解，得到多个扩展黑启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
根据所述电力系统的黑启动相关参数进行个体编码处理，以产生初始种群；
对所述初始种群进行个体修正处理，并根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
对所述初始种群进行非支配排序处理，并进行选择、交叉和变异运算以得到子代种群；
对所述子代种群进行校验，以得到多个启动方案和对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数；
所述根据所述多目标优化模型计算所述初始种群包括的各个个体对应的机组加权发电量、网架拓扑结构优劣度和系统暂态稳定参数的步骤，包括：
获取各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构信息，其中，该网架拓扑结构信息包括送电网架中线路总数、同一电压等级下线路的充电电容、线路充电电容的基准值、运行人员对充电电容和线路介数的关注程度、线路介数、线路介数的参考值、所有最短路径经过线路的次数、网络中任意两节点之间最短路径数目之和；
根据所述网架拓扑结构信息和第二公式计算各个扩展黑启动方案的网架拓扑结构优劣度；
所述第二公式包括：
Figure FDA0002668967800000051
Figure FDA0002668967800000052
min f2＝R；
其中，R表示网架拓扑结构优劣度指标，nl表示送电网架中线路总数，Bl表示同一电压等级下线路l的充电电容，Bbase表示线路充电电容的基准值，γ表示运行人员对充电电容和线路介数的关注程度，Gl表示线路介数，Gbase表示线路介数的参考值，
Figure FDA0002668967800000061
表示所有最短路径经过线路l的次数，
Figure FDA0002668967800000062
表示网络中任意两节点之间最短路径数目之和，V表示网络中节点集合，f2表示网架拓扑结构优劣度。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的可执行的计算机程序，以实现权利要求1-5任意一项所述的扩展黑启动方案确定方法。
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