電力系統(tǒng)大停電后分區(qū)恢復(fù)問題的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會對電力供應(yīng)的依賴程度不斷提高，大停電所帶來的后果也日趨嚴(yán)重。作為電力系統(tǒng)安全防御的重要措施之一，黑啟動恢復(fù)對加快系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程、盡快恢復(fù)對用戶的供電、減小大停電事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響具有重要的現(xiàn)實意義。
　　在大規(guī)模電力系統(tǒng)中可能存在多個由黑啟動機(jī)組或系統(tǒng)外部電源構(gòu)成的黑啟動電源，當(dāng)大停電事故發(fā)生后，可利用多個黑啟動電源對系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)并行恢復(fù)，待條件成熟時，在各子系統(tǒng)之間的同期點(diǎn)實現(xiàn)子系統(tǒng)并列，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的

2、恢復(fù)。在此過程中任何一個子系統(tǒng)因某些不可預(yù)料的因素導(dǎo)致恢復(fù)失敗時不會影響其它子系統(tǒng)的恢復(fù)，在提高系統(tǒng)恢復(fù)速度的同時提高了系統(tǒng)恢復(fù)的可靠性。
　　本文對大規(guī)模電力系統(tǒng)的分區(qū)恢復(fù)問題進(jìn)行研究，在黑啟動方案制定和技術(shù)校驗、系統(tǒng)黑啟動恢復(fù)的分區(qū)算法、子系統(tǒng)恢復(fù)策略的優(yōu)化等方面進(jìn)行了深入探索，論文的主要工作和研究成果為:
　　(1)結(jié)合河北南網(wǎng)的系統(tǒng)實際，提出黑啟動恢復(fù)的實現(xiàn)思路，通過對恢復(fù)過程中可能會遇到的諸多技術(shù)問題，比如發(fā)電機(jī)自

3、勵磁、工頻過電壓、空載線路的操作過電壓、水-火機(jī)組并列運(yùn)行后的雙機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性等的詳細(xì)仿真，制定了河北南網(wǎng)黑啟動方案并通過了黑啟動現(xiàn)場試驗驗證。在黑啟動現(xiàn)場試驗方案的基礎(chǔ)上，仿真研究了投入空載大容量變壓器對恢復(fù)初期小系統(tǒng)的影響，并對一個黑啟動電源以零起升壓方式同時啟動多臺待啟動機(jī)組的恢復(fù)方案進(jìn)行了研究論證，結(jié)果表明投入空載大容量變壓器可能會對初期小系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅，需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，同時，多臺機(jī)組同時啟動的恢復(fù)方案具有可

4、行性，對提高恢復(fù)效率、縮短恢復(fù)時間具有重要價值。
　　(2)將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于黑啟動恢復(fù)的系統(tǒng)分區(qū)優(yōu)化，提出一種基于譜聚類的子系統(tǒng)劃分方法和一種基于節(jié)點(diǎn)電壓相似度的子系統(tǒng)劃分方法。在譜聚類分區(qū)方法中，基于電網(wǎng)的鄰接矩陣定義了電網(wǎng)的Laplacian矩陣，并將電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在Laplacian矩陣的第一小和第二小非平凡特征向量張成的空間中表示出來，利用聚類算法實現(xiàn)了子系統(tǒng)的劃分。在基于電壓相似度的子系統(tǒng)劃分方法中，通過對待劃分網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特

5、定方式的潮流計算，選取合適的子系統(tǒng)劃分電壓閾值，將系統(tǒng)劃分為若干個子系統(tǒng)?；趶?fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的子系統(tǒng)劃分方法可實現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)系密切、子系統(tǒng)之間聯(lián)系相對薄弱的劃分目標(biāo)，對電力系統(tǒng)的黑啟動分區(qū)恢復(fù)具有重要應(yīng)用價值。
　　(3)廣泛調(diào)研了電力系統(tǒng)恢復(fù)中的各種時間限制要求，提出一種考慮恢復(fù)時間限制的系統(tǒng)分區(qū)恢復(fù)方法。在調(diào)研機(jī)組啟動時間限制及恢復(fù)時間、變電站恢復(fù)時間限制和線路恢復(fù)時間的基礎(chǔ)上建立了以最短時間內(nèi)恢復(fù)盡可能多的廠站為目標(biāo)的數(shù)學(xué)優(yōu)

6、化模型，用遺傳算法對該模型進(jìn)行了求解。使用該方法，可在獲得子系統(tǒng)劃分方案的同時確定子系統(tǒng)內(nèi)部的優(yōu)化恢復(fù)序列，IEEE118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例驗證了所提出方法的有效性。
　　(4)將可靠性理論應(yīng)用于電力系統(tǒng)的分區(qū)恢復(fù)，提出了一種考慮恢復(fù)操作可靠性的系統(tǒng)分區(qū)恢復(fù)方法。在系統(tǒng)恢復(fù)過程中考慮設(shè)備投運(yùn)的不確定性，對帶電區(qū)域到待恢復(fù)節(jié)點(diǎn)間恢復(fù)路徑的可靠性進(jìn)行了計算，將路徑可靠性指標(biāo)納入優(yōu)化求解過程，避免了片面追求恢復(fù)速度造成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱的弊端，能