一種基于dts的黑啟動輔助決策系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請屬于電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算領(lǐng)域，是電網(wǎng)黑啟動輔助決策軟件。
【背景技術(shù)】
[0002] 黑啟動是指電力系統(tǒng)在系統(tǒng)全停的情況下，利用系統(tǒng)內(nèi)具有自啟動能力機(jī)組或系 統(tǒng)外電源逐步恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程。自從二十世紀(jì)六十年代開始，國內(nèi)外很多專家學(xué) 者致力于減少電力事故發(fā)生概率和范圍的理論和方法，已經(jīng)取得了顯著的成果，而電力系 統(tǒng)發(fā)生事故后如何盡快恢復(fù)的問題即黑啟動問題卻相對被忽略了。對電力系統(tǒng)全黑事故后 的恢復(fù)研究始于二十世紀(jì)八十年代中期，對失電區(qū)域的恢復(fù)可分為兩種類型：部分失電系 統(tǒng)的恢復(fù)和全黑系統(tǒng)的恢復(fù)。目前國內(nèi)外有眾多專家學(xué)者和電力工作者對黑啟動相關(guān)問題 進(jìn)行著深入研究，總的說來主要包括以下幾個(gè)方面：
[0003] 1)黑啟動電源的選擇
[0004] 黑啟動電源在整個(gè)黑啟動過程中具有十分重要的作用。一般來說，適宜作為黑啟 動電源的機(jī)組應(yīng)具備以下特點(diǎn)：①啟停時(shí)間短;②不需電力供應(yīng)，可以自啟動;③負(fù)荷升降 速度快，運(yùn)行靈活;④可靠性高;⑤進(jìn)相運(yùn)行能力強(qiáng)，吸收由傳輸線路充電電流發(fā)出無功的 能力，并且不會引起自勵(lì)磁發(fā)生;⑥具有自動和手動準(zhǔn)同步裝置，能實(shí)現(xiàn)自動調(diào)速、自動準(zhǔn) 同期并網(wǎng)和手動準(zhǔn)同期并網(wǎng);⑦能實(shí)現(xiàn)手動調(diào)速、調(diào)壓功能;⑧較好的電壓和頻率的調(diào)節(jié)能 力。
[0005] 由于較好的滿足上述要求，通常選擇水輪機(jī)作為黑啟動電源，但在一些水力資源 匱乏、沒有條件興建水電站的地區(qū)，可以選擇其他形式的黑啟動電源。有研究人員分別對燃 氣聯(lián)合循環(huán)機(jī)、燃油機(jī)組進(jìn)行了黑啟動建模和仿真，對其作為黑啟動電源的可行性進(jìn)行了 校驗(yàn)。小機(jī)組主動解列的孤島啟動方式、區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線送電也是常用的黑啟動電源方式。這 兩種方式恢復(fù)的成功率相對較高，但由于停電范圍和孤島出現(xiàn)的位置難以預(yù)知，因而難以 寫入黑啟動預(yù)案，但若條件具備且調(diào)度中心有快速制定黑啟動方案的能力，則應(yīng)優(yōu)先考慮 孤島和聯(lián)絡(luò)線作為啟動電源。在條件允許時(shí)，新能源發(fā)電、直流輸電系統(tǒng)也可作為黑啟動電 源。
[0006] 黑啟動電源的優(yōu)化選擇方面，廣西大學(xué)吳杰康等提出了基于事故損失最小化的黑 啟動電源選擇模型，建立了以社會停電損失最小為目標(biāo)的黑啟動電源規(guī)劃模型，用以優(yōu)化 黑啟動電源的安裝位置及容量;清華大學(xué)劉棟、孫英云等提出了基于社會效益最大化的黑 啟動電源規(guī)劃，將大事故停電損失值和方案的成本作綜合比較，選擇最優(yōu)黑啟動電源；山東 大學(xué)的王春義，劉玉田等人綜合考慮抽水蓄能電站的黑啟動效益和靜態(tài)效益，結(jié)合削峰填 谷的邊際運(yùn)行位置約束，建立了抽水蓄能電站最優(yōu)預(yù)留水量計(jì)算模型；佛山光明發(fā)電廠的 張繼泉等人介紹了電廠黑啟動電源的設(shè)計(jì)，提出了有益的黑啟動電源選擇和設(shè)計(jì)原則;江 蘇吳江供電公司的徐建楠等人提出以"用戶應(yīng)急電源黑啟動服務(wù)組合"作為黑啟動電源，為 被啟動機(jī)組提供電能的新思路;上海交通大學(xué)吳燁，房鑫炎等人提出了廣義模式評估的概 念，對各種黑啟動模式的成本及可靠性進(jìn)行比較，從時(shí)間性、結(jié)構(gòu)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性四個(gè) 方面提取廣義黑啟動模式評估的指標(biāo)，利用層次化數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA/AHP)方法對黑啟動 模式進(jìn)行評估。
[0007] 2)對制定黑啟動整體方案的研究
[0008] 夏少連、李國柱等在文獻(xiàn)中簡要論述了電網(wǎng)黑啟動方案的意義，結(jié)合華中電網(wǎng)特 點(diǎn)，介紹了華中網(wǎng)調(diào)黑啟動方案的編制內(nèi)容，還有很多工作人員針對某一特定的電網(wǎng)對該 電網(wǎng)的黑啟動方案進(jìn)行了研究。高遠(yuǎn)望、顧雪平等利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治黾夹g(shù)和專家系統(tǒng)對黑 啟動方案生成問題進(jìn)行了研究，意圖為調(diào)度人員進(jìn)行電網(wǎng)恢復(fù)提供了一個(gè)科學(xué)、直觀的決 策參考。劉映尚、吳文傳對黑啟動分區(qū)進(jìn)行了研究，定義了一種黑啟動分區(qū)數(shù)學(xué)模型，并將 該模型轉(zhuǎn)化為布爾函數(shù)，設(shè)計(jì)和開發(fā)了一種基于兩階段的黑啟動分區(qū)搜索算法。李碧輝、田 豐論述了電力系統(tǒng)黑啟動方案制定的一般方法，分析了電力系統(tǒng)恢復(fù)過程中的安全問題， 重點(diǎn)探討了系統(tǒng)恢復(fù)輔助決策評估體系，為電力系統(tǒng)恢復(fù)方案制定的人工智能化提供了參 考。薛禹勝、王昊昊等人將黑啟動放到電力市場環(huán)境下進(jìn)行考慮，提出了經(jīng)濟(jì)優(yōu)化目標(biāo)應(yīng)為 服務(wù)費(fèi)用與風(fēng)險(xiǎn)損失之和最小。
[0009] 3)黑啟動過程中有功無功特性研究以及頻率和電壓的控制分析
[0010]在系統(tǒng)黑啟動過程中有可能會產(chǎn)生三種過電壓：工頻過電壓、操作過電壓和諧振 過電壓。過電壓可能導(dǎo)致變壓器、繼電保護(hù)裝置、開關(guān)等電力設(shè)備的損壞，使黑啟動過程失 敗。必須仔細(xì)研究發(fā)生過電壓的原因，防止過電壓的產(chǎn)生。王偉紅、楊增輝等利用RTDS實(shí)時(shí) 仿真系統(tǒng)解決了在上海電網(wǎng)黑啟動試驗(yàn)中黑啟動初始階段，由于逆功率保護(hù)發(fā)生機(jī)組并網(wǎng) 失敗的問題。許友方針對發(fā)電機(jī)空載帶長線路運(yùn)行時(shí)容易發(fā)生自勵(lì)磁過電壓的情況，介紹 了發(fā)電機(jī)帶長線路的速算法、阻抗比較法、圓圖法、充電特性法等4種自勵(lì)磁判據(jù)，并作了分 析計(jì)算。吳義純、丁明等分析了電力系統(tǒng)黑啟動過程中恢復(fù)空載長距離架空線路時(shí)，出現(xiàn)內(nèi) 部過電壓的機(jī)理，建立了過電壓仿真計(jì)算模型，可使用電力系統(tǒng)通用計(jì)算軟件進(jìn)行仿真。李 膨源提出了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速預(yù)測黑啟動合閘過電壓的方法，通過選擇一組有效的輸入特 征形成總的樣本空間，并采用電磁暫態(tài)仿真程序(EMTP)建立訓(xùn)練樣本集和測試樣本集，誤 差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于構(gòu)造輸入特征與過電壓峰值之間的映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)黑啟動合 閘過電壓的快速預(yù)測。何金定等人基于RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)對試驗(yàn)系統(tǒng)的仿真結(jié)果，提出沖 擊無功及有功功率變化趨勢是影響電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和電抗器 是較為合適的應(yīng)對方法。
[0011] 4)黑啟動路徑的評估與選擇
[0012] 黑啟動路徑的評估是一個(gè)多屬性綜合評價(jià)問題，研究人員從不同角度對這問題進(jìn) 行了深入研究，提出了眾多有效評估方法?，F(xiàn)有文獻(xiàn)中有關(guān)黑啟動路徑評估方法大致可以 分為確定性方法和模糊類方法兩大類。確定性的黑啟動路徑評估方法因其相對簡單，而最 先受到研究者的重視。顧雪平等提出了基于層次分析法AHP(analytic hierarchy process)的評估方法和利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)方法進(jìn)行黑啟動方案的有效性評估。林濟(jì) 鏗、蔣越梅等充分利用了二者的優(yōu)勢，提出基于DEA/AHP模型的黑啟動方案評估方法。吳燁 提出了DEA的改進(jìn)方法一一群體標(biāo)準(zhǔn)法(GSM)。孟憲朋、林濟(jì)鏗等提出了基于關(guān)聯(lián)矩陣的黑 啟動評估方法，用于了天津電網(wǎng)黑啟動的全過程策略分析。林振智、文福拴等提出了基于熵 權(quán)及T0PSIS方法的黑啟動評估方法，增強(qiáng)了評估的客觀性。劉連志，顧雪平等考慮了不同黑 啟動路徑對電網(wǎng)重構(gòu)效率的影響，結(jié)合最短路徑法與交叉粒子群算法對河北南網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行 了仿真求解。
[0013] 為了更好地考慮指標(biāo)的實(shí)際工程貼近度，計(jì)及定性指標(biāo)的模糊性，許多研究人員 提出了利用模糊評價(jià)方法來進(jìn)行黑啟動方案評估。陳立偉等提出了基于模糊DEA的黑啟動 方案評估方法，李秀卿、尚景剛等將模糊技術(shù)與ΑΗΡ結(jié)合起來，提出了把ΑΗΡ和模糊技術(shù)中區(qū) 間數(shù)方法相結(jié)合的黑啟動方案評估方法。張志毅、陳允平等提出了基于模糊多屬性決策方 法(FMDM)的黑啟動方案評估方法，該方法評估效果較好，但是比較復(fù)雜。林濟(jì)鏗，李童飛提 出了基于熵權(quán)的模糊綜合評價(jià)策略，該方法相對過程簡單，且具有較好的評價(jià)效果。林振 智、文福拴等基于簡單加權(quán)法提出了一種靈敏度分析方法，研究了指標(biāo)值和指標(biāo)權(quán)重的變 化對黑啟動優(yōu)選方案排序的影響，為指標(biāo)權(quán)重的科學(xué)設(shè)置提供了有益的思路。
[0014] 5)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及負(fù)荷恢復(fù)
[0015] 用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來看，黑啟動成功之后的系統(tǒng)恢復(fù)是一個(gè)多階段、多目標(biāo)、非線性的 優(yōu)化問題。其可分為兩個(gè)方面：（1)主網(wǎng)架重構(gòu)，以盡可能多地為停電區(qū)提供電源，即恢復(fù)主 網(wǎng)架及電源；（2)負(fù)荷恢復(fù)，以盡可能多地恢復(fù)停電區(qū)中負(fù)荷的供電。主網(wǎng)架的重構(gòu)離不開 負(fù)荷恢復(fù)的支持，而重要負(fù)荷的恢復(fù)需求將在一定程度上影響目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
[0016] 對于主網(wǎng)架重構(gòu)，周云海、閔勇等將網(wǎng)架重構(gòu)階段按"串行"和"并行"兩個(gè)送電階 段分別進(jìn)行求解，并給出了相應(yīng)送電路徑尋優(yōu)算法。劉艷、顧雪平等提出骨架網(wǎng)絡(luò)這一概 念，利用無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)中"核心節(jié)點(diǎn)"思想作為大面積停電后系統(tǒng)快速恢復(fù)的指導(dǎo)。魏智博、劉 艷采用離散粒子群優(yōu)化算法，以重要負(fù)荷恢復(fù)量占已恢復(fù)負(fù)荷總量的比例最高為目標(biāo)構(gòu)建 恢復(fù)網(wǎng)架。周云海、劉映尚等建立了系統(tǒng)從樹狀網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)到環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)過程的數(shù)學(xué)模型，并采 用啟發(fā)式算法，求取線路最佳的投入次序問題。林振智、文福拴等對該問題引入介數(shù)指標(biāo)， 對恢復(fù)路徑進(jìn)行優(yōu)化。劉強(qiáng)、石立寶、倪以信等將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)建模為一個(gè)尋找圖的局部最小樹 問題，采用智能優(yōu)化算法搜尋最短的加權(quán)送電路徑。應(yīng)該說，上述方法均取得一定的成效， 但由于在恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)，往往系統(tǒng)規(guī)模比較大，均還需在工程實(shí)際可行性上進(jìn)一步探索。
[0017] 6)黑啟動決策支持系統(tǒng)的開發(fā)
[0018] 對于黑啟動方案的輔助快速形成、評估及校核，已有研究人員設(shè)計(jì)了相應(yīng)的一些 試驗(yàn)性輔助決策支持系統(tǒng)。周云海、閔勇等從理論及工程實(shí)際需求出發(fā)，提出了黑啟動決策 支持系統(tǒng)的相關(guān)概念，并對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法進(jìn)行了探討。楊德尚、袁榮湘等開發(fā)了一 套基于C++、QT以及SQL SERVER的黑啟動決策支持系統(tǒng)，可以較方便實(shí)現(xiàn)對黑啟動過程的輔 助決策，但是其計(jì)算功能略為簡單，僅包括潮流計(jì)算和故障計(jì)算，并沒有考慮自勵(lì)磁、穩(wěn)定 性等計(jì)算校核內(nèi)容;其基于知識庫的方案評估