VSC-HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法技术方案

本发明专利技术提供VSC

【技术实现步骤摘要】
VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体为VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法。

技术介绍

[0002]我国目前输电网向着交直流混合系统方向发展，当电网发生大停电事故后，直流系统将参与到系统的恢复过程中，给系统的恢复策略带来了新的变化。针对系统恢复决策问题，国内外学者进行了广泛的研究，现有的研究成果主要以智能算法、数学规划和数学评估方法进行决策。利用快速非支配排序遗传算法(NSGA
‑
II)对含VSC
‑
HVDC接入的交流系统进行决策，从多组可行方案中取最优的方案进行恢复。利用模糊层次分析法(FAHP)评估各指标的权重，以获得最终的机组恢复次序。
[0003]现有技术仅根据单次决策结果获得恢复策略，忽略了系统恢复是一个动态过程。系统恢复是一个系统强度逐渐增强的过程，但当电压源换流器高压直流输电(VSC
‑
HVDC)接入后，由于其输出功率提升速度快且不受外部系统的约束，可进行大功率的支援，容易造成交流系统强度下降。因此，交流系统强度随着线路的不断恢复和注入交流系统的有功功率大小而不断变化，机组恢复路径的选择也会随着系统的恢复而不断重新选取，其恢复策略的决策结果也应随着上述的变化而不断调整，故单次决策结果不能正确反映整个恢复过程的最终结果。考虑直流系统的接入，交流系统强度的变化会影响直流功率的输出，进而影响交流系统的恢复策略。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术考虑VSC
‑
HVDC的接入对不同系统强度的交流系统进行恢复的策略研究，提出一种结合系统强度的动态决策方法，将机组决策问题细化为决策不同阶段最优机组的子问题，采用分步寻优的方法，能够实时对系统的状态进行快速决策。利用系统强度划分三个阶段：无源阶段，弱交流系统阶段和强交流系统阶段，形成三种结合系统强度的恢复策略：单路径恢复，扩展路径恢复以及多路径恢复。利用支路追加法计算系统强度指标：短路比，以系统强度为参考标准，动态调整层次分析法(AHP)中各个准则的权重，以适应当前系统的状态。最后，利用组合赋权法求得综合权重，并结合优劣解距离法(TOPSIS)计算得到各机组的最终恢复次序，简化决策的过程，使得决策结果更加合理。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，具体方法如下：
[0008]步骤一.输入系统拓扑基础数据和恢复特性数据，形成AHP评估体系；
[0009]步骤二.支路追加法量化系统恢复过程，计算系统强度指标M
SCR
，设新恢复支路为l，两端节点为p、q，其中p为已经恢复节点，q为新恢复的节点，系统从直流落点k开始向外逐
步进行支路的追加，求取k点的自阻抗；
[0010]步骤三.根据当前系统恢复的强度，动态调整系统恢复策略；
[0011]步骤四.根据系统强度和对应的恢复策略，给专家评判提供参考依据，用于调整AHP中各准则之间的评价值，计算出各指标的主观权重，利用EW计算各指标的客观权重，通过正、负向指标公式计算主客观综合权重，使用TOPSIS决策出机组恢复次序，获得目标恢复机组，结合边权矩阵M
ij
，利用Dijkstra算法进行路径搜索，获得目标恢复机组的路径；
[0012]步骤五.将恢复约束嵌入到动态决策过程中，包括VSC
‑
HVDC输出功率约束，启动功率约束，机组启动时间约束，无功功率约束，电压偏移约束和频率偏移约束；
[0013]步骤六.判断当前非黑启动机组是否恢复完毕，若否，则更新系统状态，回到步骤二；若是，则输出三个阶段决策所得的机组恢复次序作为恢复方案，最终形成一个满足恢复操作的黑启动方案。
[0014]优选的，所述输入系统拓扑基础数据和恢复特性数据，形成AHP评估体系具体体现为；
[0015]a.构建边权邻接矩阵M
ij
[0016][0017]其中，Q
max
为所有恢复线路上最大的充电无功功率，Q
ij
为恢复线路i～j上的充电无功功率，由于无功功率为成本型指标，故归一化后，其边权越小，说明线路充电无功功率越小，反映了线路充电无功功率的影响程度；
[0018]b.构建AHP评估体系。
[0019]优选的，所述支路追加法量化系统恢复过程，计算系统强度指标M
SCR
具体体现为：设新恢复支路为l，两端节点为p、q，其中p为已经恢复节点，q为新恢复的节点，系统从直流落点k开始向外逐步进行支路的追加，求取k点的自阻抗具体体现为：
[0020]a.追加接地树支
[0021]若k＝p时，Z
kk
＝Z
pp
，若k≠p时，Z
kk
＝Z
′
kk
；
[0022]其中，Z
kk
和Z
pp
分别为k点和p点的自阻抗，Z
′
kk
为未恢复节点q之前节点k的自阻抗；
[0023]b.追加非接地连支
[0024][0025]其中，Z
ll
为支路l的阻抗，Z
kp
、Z
kq
、Z
pq
分别为各节点间的互阻抗；
[0026]c.追加非接地树支
[0027]Z
kk
＝Z
′
kk
[0028]d.追加接地连支
[0029][0030]e.计算恢复机组i及其对应的恢复路径所消耗的有功功率P
total,i
[0031][0032][0033]P
start,i
为恢复机组i所需要的启动功率，V
i
为恢复机组i所经过的节点集合，P
l
为节点l上的有功负荷，P
D
(t)为VSC
‑
HVDC在t时刻的输出有功功率，N
G
为系统被启动机组总数，c
i
为二元变量，表示机组i是否投入，投入为1，不投入为0，P
Gi
(t)为机组在t时刻输出有功功率，其表达式为
[0034]P
Gi
(t)＝min{C
Gi
/T
mi
·
max[t
‑
(t0+T
start,i
),0],C
Gi
}
‑
P
start,i
·
U(t
‑
t0)
[0035][0036]C
Gi
为机组i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，具体方法如下：步骤一.输入系统拓扑基础数据和恢复特性数据，形成AHP评估体系；步骤二.支路追加法量化系统恢复过程，计算系统强度指标M
SCR
，设新恢复支路为l，两端节点为p、q，其中p为已经恢复节点，q为新恢复的节点，系统从直流落点k开始向外逐步进行支路的追加，求取k点的自阻抗；步骤三.根据当前系统恢复的强度，动态调整系统恢复策略；步骤四.根据系统强度和对应的恢复策略，给专家评判提供参考依据，用于调整层次分析法(AHP)中各准则之间的评价值，计算出各指标的主观权重，利用熵权法(EW)计算各指标的客观权重，通过正、负向指标公式计算主客观综合权重，使用优劣解距离法(TOPSIS)决策出机组恢复次序，获得目标恢复机组，结合边权矩阵M
ij
，利用Dijkstra算法进行路径搜索，获得目标恢复机组的路径；步骤五.将恢复约束嵌入到动态决策过程中，包括VSC
‑
HVDC输出功率约束，启动功率约束，机组启动时间约束，无功功率约束，电压偏移约束和频率偏移约束；步骤六.判断当前非黑启动机组是否恢复完毕，若否，则更新系统状态，回到步骤二；若是，则输出三个阶段决策所得的机组恢复次序作为恢复方案，最终形成一个满足恢复操作的机组启动方案。2.根据权利要求1所述的VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，所述输入系统拓扑基础数据和恢复特性数据，形成AHP评估体系具体体现为；a.构建边权邻接矩阵M
ij
其中，Q
max
为所有恢复线路上最大的充电无功功率，Q
ij
为恢复线路i～j上的充电无功功率，由于无功功率为成本型指标，故归一化后，其边权越小，说明线路充电无功功率越小，反映了线路充电无功功率的影响程度；b.构建AHP评估体系。3.根据权利要求1所述的VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，所述支路追加法量化系统恢复过程，计算系统强度指标M
SCR
具体体现为：设新恢复支路为l，两端节点为p、q，其中p为已经恢复节点，q为新恢复的节点，系统从直流落点k开始向外逐步进行支路的追加，求取k点的自阻抗具体体现为：a.追加接地树支若k＝p时，Z
kk
＝Z
pp
，若k≠p时，Z
kk
＝Z
′
kk
；其中，Z
kk
和Z
pp
分别为k点和p点的自阻抗，Z
′
kk
为未恢复节点q之前节点k的自阻抗；b.追加非接地连支其中，Z
ll
为支路l的阻抗，Z
kp
、Z
kq
、Z
pq
分别为各节点间的互阻抗；c.追加非接地树支
Z
kk
＝Z
′
kk
d.追加接地连支e.计算恢复机组i及其对应的恢复路径所消耗的有功功率P
total,itotal,i
P
start,i
为恢复机组i所需要的启动功率，V
i
为恢复机组i所经过的节点集合，P
l
为节点l上的有功负荷，P
D
(t)为VSC
‑
HVDC在t时刻的输出有功功率，N
G
为系统被启动机组总数，c
i
为二元变量，表示机组i是否投入，投入为1，不投入为0，P
Gi
(t)为机组在t时刻输出有功功率，其表达式为P
Gi
(t)＝min{C
Gi
/T
mi
·
max[t
‑
(t0+T
start,i
),0],C
Gi
}
‑
P
start,i
·
U(t
‑
t0)C
Gi
为机组i最大输出功率，T
mi
为机组i爬坡时间，t0为待恢复机组获得启动功率时刻，T
start,i
为待恢复机组i启动所需要的时间，P
start,i
为待恢复机组i恢复所需要的启动功率；f.根据支路追加法获得节点k的自阻抗Z
kk
和当前VSC
‑
HVDC的输出P
D
(t)，计算系统强度指标，来衡量当前系统的强度；其中，S
sc
(t)、P
D
(t)、Z
kk
(t)为t时刻的短路容量、直流输出功率和交流系统的等效阻抗，U
pcc
为换流站交流侧中性点处的额定电压，该式表明，短路比会受到两个参数的影响，即交流系统的等效阻抗Z
kk
(t)和直流桥输出有功功率P
D
(t)有关，Z
kk
(t)表征为系统恢复的进程，P
D
(t)表征为VSC
‑
HVDC的功率支援的大小。4.根据权利要求1所述的VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，所述根据当前系统恢复的强度，动态调整系统恢复策略具体体现为：a.根据系统强度，划分三个阶段进行恢复无源阶段M
SCR
(t)＝0弱交流系统阶段0＜M
SCR
(t)＜3强交流系统阶段M
SCR
(t)≥3b.提出一种随系统强度动态变化的机组恢复策略无源阶段：单路径恢复，单路径恢复是由黑启动机组恢复单个非黑启动机组及其相应的路径，直到该非黑启动机组并网形成一个小系统后继续恢复下一台待恢复机组，保证系统恢复的稳定性；弱交流系统阶段：扩展路径恢复，扩展路径恢复是由已恢复机组恢复单个非黑启动机
组及其相应的路径，恢复厂用电后继续恢复下一台机组的恢复路径，无需等待并网，加快了系统恢复进程；强交流系统阶段：多路径恢复，多路径恢复是由已恢复机组同时恢复多条非黑启动机组的路径，在满足约束的情况下，进一步加快恢复进程。5.根据权利要求1所述的VSC
‑
HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，所述根据系统强度和对应的恢复策略，给专家评判提供参考依据，用于调整AHP中各...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长城，叶永健，罗伟，琚上纯，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：