本發(fā)明屬于電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種考慮機組冷熱啟動間隙的負荷恢復方法。

背景技術(shù)：

負荷恢復是停電電網(wǎng)的恢復過程中的重要工作，既是電網(wǎng)恢復的目的又是保證恢復過程穩(wěn)定的重要手段，網(wǎng)架重構(gòu)階段利用已恢復機組啟動待恢復機組的過程中，負荷恢復方案會影響到已恢復機組的并網(wǎng)時間和出力大小，從而影響網(wǎng)架重構(gòu)的效率。因此，有必要研究網(wǎng)架重構(gòu)過程中的負荷恢復，以確保網(wǎng)架重構(gòu)的順利進行，逐步恢復整個系統(tǒng)。國內(nèi)外學者針對負荷恢復優(yōu)化已經(jīng)開展了大量的研究工作?，F(xiàn)有負荷恢復的研究主要應(yīng)用于網(wǎng)架重構(gòu)后的負荷恢復階段，該階段與網(wǎng)架重構(gòu)階段的不同在于不存在待恢復機組的不斷投運，其恢復目標即為滿足安全約束下最優(yōu)負荷恢復，而網(wǎng)架重構(gòu)階段機組不斷并網(wǎng)、已恢復系統(tǒng)不斷擴大，這些優(yōu)化策略不能直接應(yīng)用。

針對網(wǎng)架重構(gòu)階段的負荷恢復，現(xiàn)有的策略都是全面恢復負荷，但是這種情況下負荷的恢復需要投入新的線路，從而增加負荷恢復的時間。在網(wǎng)架重構(gòu)過程中，負荷恢復增加的時間可能會影響電源的恢復，從而影響網(wǎng)架重構(gòu)的效率。因此本發(fā)明考慮網(wǎng)架重構(gòu)階段機組的啟動狀態(tài)，當機組啟動無需等待時僅啟動線路上和已恢復系統(tǒng)內(nèi)的負荷，當機組處于冷熱啟動間隙時，額外啟動與恢復路徑相鄰的線路上的負荷，既避免了恢復時間的增加，又增加的負荷恢復量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種考慮機組冷熱啟動間隙的負荷恢復方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種考慮機組冷熱啟動間隙的負荷恢復方法，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)機組冷熱啟動狀態(tài)及負荷節(jié)點的位置建立各負荷節(jié)點的分級知識庫；

步驟2，基于定性偏好描述語言和步驟1所得的負荷點的分級知識庫確定選擇待恢復負荷點的偏好策略；

步驟3，基于步驟2得到的負荷偏好選擇策略建立負荷恢復優(yōu)化模型；

步驟4，利用人工蜂群算法求解步驟3得到的負荷恢復優(yōu)化模型，確定負荷恢復方案。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：1)本發(fā)明的方法不會因為額外線路的啟動增加系統(tǒng)恢復的時間，影響其余機組的恢復，同時可以增加一定的負荷恢復量；2)本發(fā)明可以適用于停電系統(tǒng)的負荷恢復過程中，具有一定的理論價值和工程價值。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種考慮機組冷熱啟動間隙的負荷恢復方法流程圖。

圖2為人工蜂群算法求解模型流程圖。

圖3為10機39節(jié)點系統(tǒng)拓撲圖。

圖4為兩種方法負荷恢復量對比圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種考慮機組冷熱啟動間隙的負荷恢復方法，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)機組冷熱啟動狀態(tài)及負荷節(jié)點的位置建立各負荷節(jié)點的分級知識庫，可以表示成如下形式：

式中k1——用分級知識庫表示的機組啟動無需等待情況下各類負荷節(jié)點的偏好等級；

k2——用分級知識庫表示的機組啟動需要等待情況下各類負荷節(jié)點的偏好等級；

a——已恢復系統(tǒng)內(nèi)和機組恢復路徑上的負荷節(jié)點；

b——與機組恢復路徑相鄰的線路上的負荷節(jié)點；

c——距離機組恢復路徑較遠的線路上的負荷節(jié)點；

在機組啟動無需等待情況下和機組處于冷熱啟動間隙情況下，建立兩個分級知識庫，分別定義兩種情況下處于網(wǎng)絡(luò)拓撲不同位置的負荷節(jié)點等級。在機組啟動無需等待情況下，建立k1分級知識庫，定義已恢復系統(tǒng)內(nèi)和機組恢復路徑上的負荷節(jié)點等級高于相鄰的線路上和較遠線路上的負荷節(jié)點，當機組處于冷熱啟動間隙時，建立k2分級知識庫，定義已恢復系統(tǒng)內(nèi)、機組恢復路徑上和相鄰的線路上的負荷節(jié)點等級高于較遠線路上的負荷節(jié)點。每個時步更新一次分級知識庫。

步驟2，基于定性偏好描述語言和步驟1所得的負荷點的分級知識庫確定選擇待恢復負荷點的偏好策略，可以表述為：

式中ti——啟動功率傳輸?shù)綑C組i的時間；

ticmax——機組i的最大冷啟動時間；

tirmax——機組i的最小熱啟動時間；

t——基本偏好策略算子，表示等級高的負荷點具有較高的偏好程度。

根據(jù)分級知識庫和偏好策略，可以對待恢復負荷進行選擇，當機組啟動無需等待時，選擇已恢復系統(tǒng)和恢復路徑上的負荷進行恢復，當機組處于冷熱啟動間隙時，選擇已恢復系統(tǒng)，恢復路徑以及與恢復路徑相鄰線路上的負荷進行恢復。

步驟3，基于步驟2得到的偏好策略建立負荷恢復優(yōu)化模型，具體步驟為：

步驟3-1，負荷的恢復都采用分時步優(yōu)化的思路，確定每一時步負荷恢復的優(yōu)化目標為：

式中f——加權(quán)負荷恢復量；

n——網(wǎng)架重構(gòu)每一時步的待恢復負荷節(jié)點數(shù)量；

mi——節(jié)點i上的負荷出線數(shù)；

ωij——負荷出線的重要程度，一般采用一類負荷的比重表示；

xij——1,0變量，表示負荷點是否投入；

plij——待恢復負荷出線在該時步內(nèi)預(yù)測負荷恢復量；

步驟3-2，考慮到每個時步負荷投入的負荷量不僅要能夠與發(fā)電機的出力匹配，還需要滿足已恢復系統(tǒng)的暫態(tài)電壓和暫態(tài)頻率的要求，確定負荷恢復過程中需要考慮的約束條件，包括：

待恢復負荷選擇約束：

最大可恢復負荷量約束為：

式中△pσ——每個時步已恢復電源的新增出力；

ng——當前已恢復電源；

pgi(t)——t時刻已恢復電源出力；

單次投入負荷最大有功約束為：

式中plmax——負荷最大有功投入量；

pni——機組i的額定有功出力；

△fmax——暫態(tài)頻率最大允許下降值；

dfi——機組i的暫態(tài)頻率響應(yīng)值；

各節(jié)點單次投入負荷最大無功約束為：

式中qlimax——節(jié)點i負荷最大投入無功量；

△uimax——節(jié)點i暫態(tài)電壓最大允許變化量；

uin——節(jié)點i額定電壓；

sisc——節(jié)點i的短路容量；

穩(wěn)態(tài)潮流約束為：

式中pdi——節(jié)點i的有功注入功率；

qdi——節(jié)點i的無功注入功率；

vi——節(jié)點i的電壓；

gij——節(jié)點i與j之間的電導；

bij——節(jié)點i與j之間的電納；

n——節(jié)點個數(shù)；

δij——vi與vj的相角；

機組出力、電壓約束為：

式中pgi——機組的有功出力；

qgi——機組的無功出力；

pgimax——機組有功的最大出力；

pgimin——機組有功的最小出力；

qgimax——機組無功的最大出力；

qgimin——機組無功的最小出力；

vi——節(jié)點電壓；

vimax——節(jié)點電壓允許最大值；

vimin——節(jié)點電壓允許最小值。

步驟4，利用人工蜂群算法求解步驟3得到的負荷恢復優(yōu)化模型，流程如圖2所示，具體步驟為：

步驟4-1，對人工蜂群算法進行初始化并對參數(shù)進行設(shè)置，具體為：初始化時，輸入系統(tǒng)的參數(shù)包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，機組裝機容量，機組爬坡率，機組啟動功率，線路啟動時間，負荷容量，設(shè)置人工蜂群算法種群數(shù)量n、最大迭代次數(shù)mcn、蜜源最大限制開采次數(shù)limit，并將已迭代次數(shù)和蜜源開采次數(shù)置0；其中種群中引領(lǐng)蜂、跟隨蜂各占一半；

步驟4-2，根據(jù)恢復路徑對可以恢復的負荷進行預(yù)選，確定待恢復負荷點總的出線個數(shù)d，在初始時刻，n只蜜蜂全為偵查蜂，隨機產(chǎn)生n個d維的0-1負荷恢復序列，即n個初始蜜源；判斷蜜源對應(yīng)的負荷恢復量是否不大于本階段的最大可恢復負荷量并同時判斷是否滿足潮流約束條件，若同時滿足上述條件，則停止生成初始蜜源，否則重新生成，直到蜜源滿足上述條件為止；

之后以負荷的加權(quán)恢復量作為蜜源的適應(yīng)度函數(shù)值，根據(jù)適應(yīng)度值排序，前百分之五十為引領(lǐng)蜂，剩下的為跟隨蜂；

步驟4-3，每個引領(lǐng)蜂在對應(yīng)的蜜源周圍進行鄰域搜索，判斷新的蜜源的適應(yīng)度值是否比原來的適應(yīng)度值大，根據(jù)貪婪原則，如果新蜜源適應(yīng)度值大于原蜜源，則取代原位置，將已開采次數(shù)置0，否則，該蜜源的開采次數(shù)加1；

步驟4-4，引領(lǐng)蜂將蜜源的信息分享給跟隨蜂，蜜源的質(zhì)量越好，被跟隨的概率越大；每個蜜源被選擇的概率可以通過下式計算：

式中fiti——蜜源i的適應(yīng)度值；

sn——蜜源總數(shù)；

跟隨蜂根據(jù)概率值pi選擇蜜源，在選擇的蜜源周圍進行鄰域搜索，判斷新的蜜源的適應(yīng)度值是否比原來的適應(yīng)度值大，根據(jù)貪婪原則，如果新蜜源適應(yīng)度值大于原蜜源，則取代原位置，該跟隨蜂轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)蜂，蜜源已開采次數(shù)置0；否則，蜜源和引領(lǐng)蜂保持不變，該蜜源的開采次數(shù)加1；

步驟4-5，引領(lǐng)蜂和跟隨蜂搜索結(jié)束后，迭代次數(shù)加1，并記錄當前的最優(yōu)蜜源；如果一個蜜源的開采次數(shù)達到上限，則放棄改蜜源，對應(yīng)的蜜蜂變成偵查蜂，重新生成新的蜜源，已開采次數(shù)置1；

步驟4-6，如果迭代次數(shù)還未達到上限，則轉(zhuǎn)到步驟4-3重新搜索，直到達到迭代上限后輸出當前最優(yōu)蜜源以及最優(yōu)蜜源對應(yīng)的負荷恢復方案。

本發(fā)明的方法不會因為額外線路的啟動增加系統(tǒng)恢復的時間，影響其余機組的恢復，同時可以增加一定的負荷恢復量。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述：

實施例1

以ieee10機39節(jié)點系統(tǒng)為例，電網(wǎng)拓撲如圖3所示，其中30號機組為水電機組，具備自啟動能力，其余均為火電機組，不具備自啟動能力。每條支路的啟動時間設(shè)為4min，分別采用現(xiàn)有負荷恢復方法和本發(fā)明方法對網(wǎng)架重構(gòu)每一步的負荷恢復進行優(yōu)化，負荷恢復量對比如圖4所示。

由于現(xiàn)有方法在負荷恢復時啟動了恢復路徑外的線路，增加了負荷恢復時間，繼而影響了其余待恢復機組的啟動時間，導致部分原本可以熱啟動的機組必須等待一段時間才能冷啟動，因此采用現(xiàn)有方法在236min時所有機組全部恢復，而采用本發(fā)明方法優(yōu)化網(wǎng)架重構(gòu)階段負荷恢復方案，沒有額外增加的恢復時間，在216min時機組即可全部恢復。從圖4中可以看出，采用本發(fā)明方法在系統(tǒng)恢復過程中恢復的負荷量大于現(xiàn)有方法。

從算例結(jié)果可以看出，本發(fā)明考慮網(wǎng)架重構(gòu)階段機組的啟動狀態(tài)，當機組啟動無需等待時僅啟動線路上和已恢復系統(tǒng)內(nèi)的負荷，當機組處于冷熱啟動間隙時，額外啟動與恢復路徑相鄰的線路上的負荷，既避免了恢復時間的增加，又增加了負荷恢復量。本發(fā)明可以適用于停電系統(tǒng)的負荷恢復過程中，具有一定的理論價值和工程價值。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。