[發明專利]配電網黑啟動方案生成方法和系統

有效

• 申請號: 201410281824.0
• 申請日: 2014-06-21
• 公開（公告）號: CN104124700A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 董新洲;王玉君;王賓;施慎行;劉健
• 申請（專利權）人: 清華大學;國家電網公司;國網陜西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術領域

本發明涉及黑啟動技術領域，具體而言，涉及一種配電網黑啟動方案生成方法和一種配電網黑啟動方案生成系統。

背景技術

黑啟動指整個系統因故障停電后，不依賴其它系統的幫助，通過系統中具有自啟動能力機組的啟動帶動無自啟動能力的機組，并逐漸擴大系統供電范圍，最終實現整個系統全面恢復的過程。目前，黑啟動領域的研究主要集中在輸電網，其主要研究成果表現在如下幾個方面：

(1)黑啟動電源的研究。輸電網絡中黑啟動電源機主要包括：燃氣輪機，帶低水頭、短導水渠的水電機組與帶汽包型鍋爐的燃氣或燃油汽輪機。其中，水電機組、抽水蓄能機組由于廠用電少、啟動迅速，用作啟動電源最為方便。美國學者Lindstrom?R在論文中介紹了Nebraska電力系統用兩臺14.5MVA水輪機組啟動總容量為1300MW的兩臺燃煤機組的情況。此外有學者提出了利用燃氣輪機來啟動其他蒸汽機組的方案。而這些機組往往是一般配電網中不具備的。

(2)黑啟動的過程研究。黑啟動過程主要分為黑啟動機組啟動(30至60分鐘)，網架結構恢復(3至4小時)，負荷恢復三個階段。黑啟動過程中的技術問題主要是有功平衡和頻率控制、無功平衡和電壓控制、自動裝置和保護裝置整定限制三方面，同時這些技術問題同樣存在于配電網黑啟動過程中。

(3)黑啟動方案的生成。黑啟動方案的生成主要考慮的問題包括：電壓轉換次數、能力傳輸距離、開關操作、系統運行安全等因素，是一個多目標、多階段的混合非線性多約束優化問題。上世紀八十年代，日本學者Sakaguchi?T等人，將專家系統應用于電力系統的恢復問題中，此后，Liu?C等人將這種方法擴展到配電網的恢復中。此外，目前還有人工神經網絡、決策支持系統、模糊理論、Petri網等方法應用于求解黑啟動的多階段的混合非線性多約束優化問題中。

以上是目前對輸電網中黑啟動方案的主要研究，盡管目前針對電力系統黑啟動方案生成方法已有大量的研究，國內外已有若干黑啟動事例，但是研究重點集中在輸電網恢復，對配電網的研究很少，幾乎沒有成熟的技術方案。目前我國對配電網黑啟動方案的研究主要在于，中國電力科學院等單位提出，控制具有儲能功能的自同步電壓源換流器運行于不同模式，以實現離網型微電網的黑啟動方案，其主要研究在于黑啟動過程中換流器的控制方法。北京交通大學黃杏等人提出對此方案進行了改進，利用具有自啟動能力的微電源并網逆變器下垂控制方法，以串行恢復方式實現微電網的黑啟動方案。

此外，配電網通常為輻射狀，約束條件與輸電網絡不同；電壓轉換次數、能力輸送距離等因素也不是配電網中主要考慮的問題，同時輸電網的優化目標與配電網也不相同，所以輸電網中的很多研究成果也無法用于配電網。同時，傳統配電網中的黑啟動電源往往利用發電廠或火電廠中的電源，這些電源過大，不太適合用在小型配電網中。

因此，如何實現一種全新的系統的黑啟動配電網方案成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明正是基于上述問題，提出了一種新的技術方案，可以使配電網在局部斷電后，通過配電網啟動電源的自啟動與獨立運行能力，快速恢復供電。

有鑒于此，本發明提出了一種配電網黑啟動方案生成方法，包括：

根據配電網內的可用設備與配電網啟動電源的輸出特性確定配電網啟動電源的最大帶負載能力；根據所述最大帶負載能力與所述可用設備，生成對應的網絡拓撲結構，依據所述配電網對應的第一約束參數選擇目標網絡拓撲結構，并確定所述目標網絡拓撲結構對應的負荷接入狀態與最大的負荷容量；

根據所述負荷接入狀態與所述最大的負荷容量，確定所述目標網絡拓撲結構中多個配電網路徑中每個配電網路徑接入的負荷；根據所述每個配電網路徑中的所述負荷重新確定多個可選配電網路徑，并根據第二約束參數從所述多個可選配電網路徑中搜索可行的配電網路徑，并依據評定參數對所述可行的配電網路徑進行評定，以根據評定結果確定目標配電網路徑并建立目標配電網。