电力系统扩展黑启动方案优化决策研究

摘要

随着电力系统的不断发展，现代互联大电网电压等级越来越高、规模日益增大，在提高运行经济性和可靠性的同时也面临着诸多新问题。大规模新能源的接入及交直流混联电网使电网结构更加复杂，各种自然灾害也威胁着电网的安全运行，局部故障处理不当可能引起连锁故障造成大面积停电。近期国内外发生的多起大停电事故给电力系统的安全运行敲响警钟。黑启动恢复研究作为电力系统安全防御的重要组成部分，研究事故后系统的恢复策略及优化决策技术，对于加快恢复进程、提高恢复效率、减小停电带来的经济损失和社会影响具有重大意义。
　　本文在对国内外相关研究工作认真学习借鉴的基础上，对扩展黑启动优化决策技术进行了系统深入的研究，主要研究工作包括:
　　(1)机组与负荷协调恢复的扩展黑启动恢复策略及优化技术的研究。根据黑启动阶段恢复过程的具体实际，考虑到部分黑启动电源能够提供较多启动功率及良好的运行调节能力，提出了机组与负荷相协调的恢复策略，并建立了相应的优化模型，以多目标分别优化机组启动和负荷恢复。根据此阶段机组恢复和负荷恢复的相对重要性不同，以不同优先级方式协调两者恢复，利用分层序列法结合改进细菌觅食算法的混合算法求解所建立的模型。
　　(2)扩展黑启动被启动机组启动顺序优化决策问题的研究。根据机组恢复操作的实际需要，对影响机组启动顺序的因素从其恢复整个物理过程角度进行分析，提取了定性指标和定量指标，以三角模糊数将定性指标量化表示，建立了机组启动顺序决策的模糊多属性群决策模型。由分别反映专家权威性的静态权重和专家个体决策与群体决策一致性的动态权重相结合计算专家权重，通过对专家个体决策信息的集结，将机组启动优化决策的模糊多属性群决策问题转化为模糊多属性决策问题，进一步通过基于三角模糊数的逼近理想解法对机组启动顺序作出决策。
　　(3)扩展黑启动方案后效性评价问题的研究。针对扩展黑启动方案对后续恢复的影响，提出了基于多目标网架重构模型和超效率数据包络分析模型的评估方法，将后续网架重构离散后，以与总体相协调的分时步重构恢复策略优化，建立了机组启动与负荷恢复交替与协调的多目标网架重构优化模型。在各目标分层求解的基础上，以改进细菌觅食算法和最短路径法从网架重构整体最优的角度求解每一时步的待恢复机组、负荷及相应的恢复路径而逐步完成网架重构。提取了反映重构过程多输入多输出要素的指标集，以超效率数据包络分析模型评估后续网架重构的相对效率，以此效率表征扩展黑启动方案的后效性。
　　(4)基于时序动态理论的扩展黑启动方案动态综合评估方法的研究。建立了方案动态评估的三维框架，将恢复过程划分为黑启动阶段和后续恢复阶段两个时段，从两个时段具体实际提取了反映恢复过程要素的指标，构建了评估指标体系。以主客观相结合的组合赋权法计算指标综合权重，采用线性加权模型对每一时段内指标集结分别实施静态评估，通过基于时间度概念的非线性熵值规划法优化各时段的最优时间权重，以时序加权平均算子和时序几何平均算子组成的混合算子模型对所有时段的静态评价值在时间维度上再次集结，最终得到方案的动态评估结果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其意义

1．2 电力系统恢复研究概述

1．2．1 黑启动概述及扩展黑启动的概念

1．2．2 黑启动恢复阶段划分

1．3 电力系统恢复研究现状

1．3．1 黑启动阶段恢复研究

1．3．2 网架重构阶段恢复研究

1．3．3 负荷恢复优化研究

1．3．4 智能技术在系统恢复中的应用

1．4 本文主要工作

第2章 机组与负荷协调恢复的扩展黑启动方案优化

2．1 引言

2．2 机组与负荷协调恢复的扩展黑启动多目标优化模型

2．2．1 目标函数

2．2．2 约束集

2．3 模型求解

2．3．1 基于分层序列法的求解思路

2．3．2 基于改进细菌觅食算法的机组和负荷恢复优化

2．3．3 机组恢复路径优化

2．3．4 负荷恢复优化

2．3．5 优化求解流程

2．4 算例与结果分析

2．4．1 新英格兰系统

2．4．2 河北南网系统

2．4．3 结果分析

2．5 本章小结

第3章 扩展黑启动恢复策略中被启动机组启动顺序优化决策

3．1 引言

3．2 影响机组启动顺序的因素分析与处理

3．2．1 影响机组启动顺序的因素

3．2．2 定性属性的处理

3．3 基于模糊多属性群决策的机组启动顺序优化决策

3．3．1 模糊多属性群决策理论

3．3．2 机组启动优化决策数学模型

3．3．3 机组属性值规范化

3．3．4 专家综合重要度计算

3．3．5 专家个体决策信息集结

3．3．6 基于三角模糊数的逼近理想解法决策

3．3．7 机组启动顺序优化决策步骤

3．4 算例与结果分析

3．5 本章小结

第4章 扩展黑启动方案后效性研究

4．1 引言

4．2 分时步决策与总体协调的后续网架重构

4．3 后续恢复多目标优化数学模型

4．3．1 目标函数的建立

4．3．2 约束条件集

4．4 模型的优化求解

4．4．1 机组层优化求解

4．4．2 负荷层优化求解

4．4．3 路径恢复层的优化

4．5 方案后效性评估

4．5．1 输入输出指标

4．5．2 网架重构相对效率评估

4．5．3 扩展黑启动方案后效性评估流程

4．6 算例与结果分析

4．6．1 算例描述

4．6．2 计算结果

4．6．3 结果分析

4．7 本章小结

第5章 扩展黑启动方案动态综合评估

5．1 引言

5．2 动态综合评估框架及指标体系

5．2．1 动态综合评估框架

5．2．2 评估指标体系

5．3 方案不同时段静态评估

5．3．1 指标标准化处理

5．3．2 指标综合权重的计算

5．3．3 不同时段静态评估模型

5．4 方案动态综合评估

5．4．1 TOWA-TOWGA动态综合评估模型

5．4．2 不同时段时间权重的确定

5．4．3 动态综合评估步骤

5．5 算例与结果分析

5．5．1 算例描述

5．5．2 计算结果

5．5．3 结果分析

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介