一种考虑变电站无人值守和线路遥控操作的黑启动方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑变电站无人值守和线路遥控操作的黑启动方法，基于变电站无人值守和遥控操作的现状，考虑线路远程操作和投运成功概率，建立线路投运时限模型，求取线路投运的时间期望作为线路的权值，结合机组的启动时限、出力特点和进相运行能力等限制因素，以迪克拉斯算法计算最短路径，定义机组启动综合优先级指标。本发明专利技术具有贴近实际，可指导在线决策的特点，可应用于黑启动方案的制定与实时调整。

Black start method for unattended operation and remote control of Substation

The invention relates to a method for black start considering the unattended substation and line remote control operation, current situation of substation unattended and remote control operation based on considering line remote operation and operation success rate, operation time of establishing the circuit model, calculate the expected time lines as line weights, combined with the characteristics of power output, startup time and the capability to operate in such limited factors to Claes Di algorithm to calculate the shortest path, to start a comprehensive priority index defined unit. The invention has the characteristics of being close to reality and can guide online decision making, and can be applied to the formulation and real-time adjustment of the black start scheme.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，具体涉及一种考虑变电站无人值守和线路遥控操作的黑启动方法。
技术介绍
随着大停电事故的频繁发生，电网停电事故后，如何安全、快速恢复电网运行，减少经济损失已经逐渐成为人们关注和研究的课题。一般将黑启动过程分为相互联系和衔接的三个阶段：黑启动、网络重构和负荷恢复。电网的发展和运行模式已的逐渐改进，我国已经逐渐实现了500kV及以下变电站无人值守模式。调控一体的融合使远程操作技术不断应用于实际生产，目前我国江苏、河北等省份已经陆续推广试行断路器和隔离开关远程操作，变电站的操控进入新的发展形势。远程操控技术的实现使电网应急处理能力实现跃升，但由于无人值守制度和远程操控同时产生，在发生黑启动事故时，按照《电力安全工作规程》等规定，一些恢复操作需要在恢复有人值守情况下进行，而驻守于“中心站”的运维人员需要赶往“受控站”，如附图1所示。根据统计(河北省)由于交通、天气等原因到达“受控站”可能需要0.5-3小时以上，如此长时间的等待会对黑启动的进程造成较大影响，故需对此问题加以研究和分析，制定更为合理的方案。在考虑变电站远程操作时限和线路启动成功概率的条件下，研究电网大停电时，发电机组启动顺序和骨架网的重构问题，提出更加切合实际生产的投运方法，对黑启动方案制定和在线决策均有参考价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种考虑变电站无人值守和普遍实施远程操控条件下更贴近电网实际情况、具有实用价值的黑启动建模分析方法。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种考虑变电站无人值守和线路遥控操作的黑启动方法，其关键技术在于：通过针对无人值守模式下变电站的远程操控进行建模，获得线路启动的时间期望成本，考虑黑启动的其它限制因素，制定出系统恢复方案。具体包括如下步骤：步骤一、对每条线路j定义其线路操作时限、遥控操作覆盖系数和线路恢复概率，其中，j表示线路的编号，j＝1、2、3…；所述线路操作时限包括远程操作线路j所需的时间t1j、现场操作线路j所需的时间t2j、线路j上如操作不成功对设备检查处理的时间t3j、从中心站派人赶往线路j两侧变电站所需的时间t节点j、线路j两侧变电站恢复有人仍需的时间t4j和线路j可现场操作仍需的时间t5j；其中t1j，t2j，t3j，t节点j均由每条线路j运行数据统计获得，t4j的定义式(1)如下：上式(1)中，t0j表示从大停电开始至派人到j线路两侧变电站的时间；t表示从大停电开始计时的时间变量；线路可现场操作仍需时间t5j取决于两端变电站所需时间，t5j的定义式(2)如下：t5j＝max(t4j,a,t4j,b)(2)上式(2)中，a、b分别表示线路j两端变电站的编号；t4j,a表示线路j两侧的变电站a恢复有人仍需的时间；t4j,b表示线路j两侧的变电站b恢复有人仍需的时间；在可遥控操作变电站未达到100％情况下，或个别变电站遥控操作系统不可用时，变电站的操作方式应根据实际情况加以区分，故定义所述遥控操作覆盖系数针对线路j表示为λj，其公式(3)如下：上式(3)中，所述线路j两端变电站都可实现遥控操作时，所述线路j可遥控操作投入，所述线路j的遥控操作覆盖系数λj由电网的即时运行状态决定；所述线路恢复概率针对线路j包括遥控操作投入线路成功概率P′j和变电站现场操作方式线路投入成功概率P″j；在进行线路投入恢复过程中，线路j的投入存在一定的恢复失败概率，而通过远方遥控操作投入线路成功概率P′j要小于变电站现场操作方式线路投入成功概率P″j，即P″j>P′j。这是由于远方遥控操作是通过通信系统调用站内操作机构实现的，故可靠性要受到通信系统制约。P′j可通过长期遥控操作统计获得，P″j主要受限于操作过电压、操作系统可靠性等。步骤二、根据步骤一中定义线路操作时限、遥控操作覆盖系数和线路恢复概率计算每条线路j的启动时间期望：考虑电网实际情况，设定运行条件如下：认为可进行遥控操作的线路j，首选遥控操作模式进行线路投入操作；不可进行远方操作的线路j在故障后即刻派人赶往相关线路两侧的变电站；认为t0j时刻远方操作不成功情况下，则线路j的启动方式转化为现场操作，即刻派人前往两侧变电站；认为线路j远方操作不成功或现场操作不成功情况下，现场进行一次耗时t3j的检查处理后可在下次现场启动时100％成功；认为中心站的恢复有人的时间t4j＝0；在考虑以上黑启动过程中线路启动时限和启动概率情况下，针对每条线路建立启动时间期望。所述启动时间期望为首次启动所需时间的期望函数Tj(t)或再次启动所需时间的期望函数T′j(t)，Tj(t)的计算公式(4)如下：Tj(t)＝λj[[t1jP′j+(1-P′j)(t1j+t2j+t3j+t5j)]]+λj-1[[(t2j+t5j)P″j+(1-P″j)(2t2j+t3j+t5j)]](4)当首次启动成功，线路的再次启动时间期望函数T′j(t)定义为一个极小值常数；当首次启动失败，则令P′j、P″j为零，计算其再次启动所需时间的期望函数T′j(t)，其计算公式(5)如下：步骤三、以t时刻每条线路j的首次启动所需时间的期望函数Tj(t)或再次启动所需时间的期望函数T′j(t)作为权值，将待启动电网看作一个无向图，调用迪克拉斯算法计算得到每台发电机组i至启动电源点的最短启动路径；i表示发电机组的编号，i＝1、2、3…；所述迪克拉斯算法(Dijkstra算法)是用逐点增长的方法构造一棵路径树，从而得到从该树的根节点到其它所有节点的最短路径，该算法适用于已知电网中线路的权值时，任意两个节电间最小权值路径的求取，本专利技术利用此算法计算机组的最短启动路径。步骤四、针对步骤三中求得t时刻的发电机组i的最短启动路径，计算出发电机组i的综合优先级指标ηi，其计算公式(6)如下：ηi=ϵiPGMiΣj=1lTj(t)---(6)]]>上式(6)中，εi表示发电机组i的修正系数；当发电机组i为火电机组时，则ε＝1，当发电机组i为水电机组时，则ε大于1；由于水电机组启动后出力迅速，调节能力强，定义发电机组修正系数εi，增强水电机组优先级。PGMi表示发电机组i的额定有功功率；l表示当前送电路径包含的线路数量；Tj(t)表示线路j首次启动或再次启动所需时间的期望函数；表示最短启动路径中所有线路j的Tj(t)的总和；步骤五、针对步骤四计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑变电站无人值守和线路遥控操作的黑启动方法，其特征在于：其包括如下步骤：步骤一、对每条线路j定义其线路操作时限、遥控操作覆盖系数和线路恢复概率，其中，j表示线路的编号，j＝1、2、3…；所述线路操作时限包括远程操作线路j所需的时间t1j、现场操作线路j所需的时间t2j、线路j如操作不成功对设备检查处理的时间t3j、从中心站派人赶往线路j两侧变电站所需的时间t节点j、线路j两侧变电站恢复有人仍需的时间t4j和线路j可现场操作仍需的时间t5j；其中t1j，t2j，t3j，t节点j均由每条线路j运行数据统计获得，t4j的定义式(1)如下：上式(1)中，t0j表示从大停电开始至派人到j线路两侧变电站的时间；t表示从大停电开始计时的时间变量；t5j的定义式(2)如下：t5j＝max(t4j,a,t4j,b)  (2)上式(2)中，a、b分别表示线路j两端变电站的编号；t4j,a表示线路j两侧的变电站a恢复有人仍需的时间；t4j,b表示线路j两侧的变电站b恢复有人仍需的时间；所述遥控操作覆盖系数针对线路j表示为λj，其公式(3)如下：上式(3)中，所述线路j两端变电站都可实现遥控操作时，所述线路j可遥控操作投入，所述线路j的遥控操作覆盖系数λj由电网的即时运行状态决定；所述线路恢复概率针对线路j包括遥控操作投入线路成功概率P′j和变电站现场操作方式线路投入成功概率P″j；步骤二、根据步骤一中定义线路操作时限、遥控操作覆盖系数和线路恢复概率计算每条线路j的启动时间期望：所述启动时间期望为首次启动所需时间的期望函数Tj(t)或再次启动所需时间的期望函数T′j(t)，Tj(t)的计算公式(4)如下：Tj(t)＝λj[t1jP′j+(1‑Pj′)(t1j+t2j+t3j+t5j)]+|λj‑1|[(t2j+t5j)P″j+(1‑P″j)(2t2j+t3j+t5j)]  (4)当首次启动成功，线路的再次启动时间期望函数T′j(t)定义为一个极小值常数；当首次启动失败，则令P′j、P″j为零，计算其再次启动所需时间的期望函数T′j(t)，其计算公式(5)如下：步骤三、以t时刻每条线路j的首次启动所需时间的期望函数Tj(t)或再次启动所需时间的期望函数T′j(t)作为权值，将待启动电网看作一个无向图，调用迪克拉斯算法计算得到每台发电机组i至启动电源点的最短启动路径；i表示发电机组的编号，i＝1、2、3…；步骤四、针对步骤三中求得t时刻的发电机组i的最短启动路径，计算出发电机组i的综合优先级指标ηi，其计算公式(6)如下：ηi=ϵiPGMiΣj=1lTj(t)---(6)]]>上式(6)中，ε表示发电机组i的修正系数；当发电机组i为火电机组时，则ε＝1，当发电机组i为水电机组时，则ε大于1；PGMi表示发电机组i的额定有功功率；l表示当前送电路径包含的线路数量；Tj(t)表示线路j首次启动或再次启动所需时间的期望函数；表示最短启动路径中所有线路j的Tj(t)的总和；步骤五、针对步骤四计算得到t时刻的各个发电机组的综合优先级指标ηi，选取各个发电机组中综合优先级指标ηi最大的发电机组进行启动校验，启动校验中启动限制要满足发电机组启动限制因素和启动过程限制因素；当通过启动校验时，则启动综合优先级指标ηi最大的发电机组；当未能通过启动校验时，则选取综合优先级指标ηi次优的发电机组进行校验，直至得到通过启动校验的发电机组；步骤六、针对步骤五中得到的通过启动校验的发电机组进行启动操作，启动操作从电源点至待启动发电机组沿步骤三求得的该发电机组的最短启动路径进行，选取其中首条线路进行线路操作，当完成首条线路i的启动操作时，更新此时刻整个网络中所有未进行过操作的线路的首次启动所需时间期望函数和已进行过启动的线路的再启动所需时间的期望函数，更新后数据作为线路权值代入执行步骤三并顺序执行；上述循环计算直至所有发电机组启动完成或所述时间变量t超过设定限值时停止。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑变电站无人值守和线路遥控操作的黑启动方法，其特征在于：其包
括如下步骤：
步骤一、对每条线路j定义其线路操作时限、遥控操作覆盖系数和线路
恢复概率，其中，j表示线路的编号，j＝1、2、3…；
所述线路操作时限包括远程操作线路j所需的时间t1j、现场操作线路j
所需的时间t2j、线路j如操作不成功对设备检查处理的时间t3j、从中心站派
人赶往线路j两侧变电站所需的时间t节点j、线路j两侧变电站恢复有人仍需的
时间t4j和线路j可现场操作仍需的时间t5j；其中t1j，t2j，t3j，t节点j均由每条
线路j运行数据统计获得，t4j的定义式(1)如下：
上式(1)中，t0j表示从大停电开始至派人到j线路两侧变电站的时间；
t表示从大停电开始计时的时间变量；
t5j的定义式(2)如下：
t5j＝max(t4j,a,t4j,b)(2)
上式(2)中，a、b分别表示线路j两端变电站的编号；
t4j,a表示线路j两侧的变电站a恢复有人仍需的时间；
t4j,b表示线路j两侧的变电站b恢复有人仍需的时间；
所述遥控操作覆盖系数针对线路j表示为λj，其公式(3)如下：
上式(3)中，所述线路j两端变电站都可实现遥控操作时，所述线路j可遥
控操作投入，所述线路j的遥控操作覆盖系数λj由电网的即时运行状态决定；
所述线路恢复概率针对线路j包括遥控操作投入线路成功概率P′j和变电站现

\t场操作方式线路投入成功概率P″j；
步骤二、根据步骤一中定义线路操作时限、遥控操作覆盖系数和线路恢复概
率计算每条线路j的启动时间期望：
所述启动时间期望为首次启动所需时间的期望函数Tj(t)或再次启动所需时
间的期望函数T′j(t)，Tj(t)的计算公式(4)如下：
Tj(t)＝λj[t1jP′j+(1-Pj′)(t1j+t2j+t3j+t5j)]+|λj-1|[(t2j+t5j)P″j+(1-P″j)(2t2j+t3j+t5j)](4)
当首次启动成功，线路的再次启动时间期望函数T′j(t)定义为一个极小值常数；
当首次启动失败，则令P′j、P″j为零，计算其再次启动所需时间的期望函数T′j(t)，
其计算公式(5)如下：
步骤三、以t时刻每条线路j的首次启动所需时间的期望函数Tj(t)或再次启
动所需时间的期望函数T′j(t)作为权值，将待启动电网看作一个无向图，调用迪
克拉斯算法计算得到每台发电机组i至启动电源点的最短启动路径；i表示发电
机组的编号，i＝1、2、3…；
步骤四、针对步骤三中求得t时刻的发电机组i的最短启动路径，计算出发
电机组i的综合优先级指标ηi，其计算公式(6)如下：
ηi=ϵiPGMiΣj=1lTj(t)---(6)]]>上式(6)中，ε表示发电机组i的修正系数；当发电机组i为火电机组时，
则ε＝1，当发电机组i为水电机组时，则ε大于1；
PGMi表示发电机组i的额定有功功率；
l表示当前送电路径包含的线路数量；
Tj(t)表示线路j首次启动或再次启动所需时间的期望函数；
表示最短启动路径中所有线路j的Tj(t)的总和；
步骤五、针对步骤四计算得到t时刻的各个发电机组的综合优先级指标ηi，
选取各个发电机组中综合优先级指标ηi最大的发电机组进行启动校验，启动校验
中启动限制要满足发电机组启动限制因素和启动过程限制因素；当通过启动校验
时，则启动综合优先级指标ηi最大的发电机组；当未能通过启动校验时，则选取
综合优先级指标ηi次优的发电机组进行校验，直至得到通过启动校验的发电机组；
步骤六、针对步骤五中得到的通过启动校验的发电机组进行启动操作，启动
操作从电源点至待启动发电机组沿步骤三求得的该发电机组的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翔宇，刘清泉，孟杰，马慧卓，郭少飞，李士林，
申请(专利权)人：国网河北省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：河北;13