[發明專利]一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法

有效

• 申請號: 201711380075.7
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107910887B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 羅鋼;劉崇茹;李欣蔚;婁源媛;錢峰;吳國炳;楊國銀;李力
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力調度控制中心;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：讀入待啟動電力網絡中母線、線路、變壓器、高壓電抗器、發電機、重要負荷和直流落點的數據參數，建立網絡連接模型；

步驟2：考慮支路的充電功率、高壓電抗器容量和支路的啟動時間，計算步驟1建立的網絡連接模型中各個支路權值；

步驟3：采用迪杰斯特拉算法計算網絡連接模型中各節點間的最短加權路徑，搜索電力網絡，得到所有高壓直流輸電系統直流落點和待啟動發電機的最優啟動路徑；

步驟4：判斷高壓直流輸電系統的直流有效慣性常數是否滿足高壓直流輸電系統的啟動條件，對所有高壓直流輸電系統是否可以啟動進行初步判斷，若滿足啟動條件，記錄所有滿足該啟動條件的高壓直流輸電系統，若沒有滿足該啟動條件的高壓直流輸電系統，則按照常規發電機啟動方法啟動發電機；

步驟5：判斷換流母線處的短路容量是否滿足高壓直流輸電系統的啟動條件，對所有高壓直流輸電系統是否可以啟動進行終極判斷，若滿足啟動條件，記錄所有滿足該啟動條件的高壓直流輸電系統，若沒有滿足該啟動條件的高壓直流輸電系統，則按照常規發電機啟動方法啟動發電機；

步驟6：綜合考慮啟動高壓直流輸電系統路徑和影響交流系統穩定性因素，建立高壓直流輸電系統的啟動優先級指標；

步驟7：建立黑啟動恢復優化模型，采用原對偶內點算法對黑啟動恢復優化模型求解得到最優潮流值，若得到的最優潮流值收斂，則啟動該高壓直流輸電系統；否則，選擇下一個符合啟動條件的高壓直流輸電系統重復步驟7；若所有高壓直流輸電系統的最優潮流值均不收斂，則按照常規發電機啟動方法進行啟動；

步驟8：將啟動后的高壓直流輸電系統設置為已啟動直流系統組，并更新該電力網絡中母線、線路、變壓器、高壓電抗器、發電機、重要負荷和直流落點的數據參數，重復步驟3-8，至電力網絡中所有待啟動發電機均啟動成功。

2.根據權利要求1所述的一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法，其特征在于，所述步驟4中，判斷高壓直流輸電系統的直流有效慣性常數是否滿足高壓直流輸電系統的啟動條件的判定公式為：

其中，

式中，H_dcmin為直流系統有效慣性常數的最小值，取為70s；S_G為弱交流系統總容量；P_d為直流系統當前輸送有功功率；H_Σ為各發電機慣性時間常數歸算到統一基準功率S_B下的慣性時間常數之和；H_i為第i臺發電機的慣性時間常數；S_Ni為第i臺發電機容量。

3.根據權利要求1所述的一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法，其特征在于，所述步驟5中，判斷換流母線處的短路容量是否滿足高壓直流輸電系統啟動條件的方法為：

確定各個直流落點的啟動路徑，通過判定公式判斷啟動后電力網絡穩定運行時母線處的短路容量是否滿足電力系統穩定運行的要求，進而來判斷高壓直流輸電系統是否滿足啟動條件；其中，判定公式為：

式中，S_ac為換流母線處短路容量；U為直流系統啟動前換流母線電壓；ΔU為電壓升高幅值，取0.1p.u.；Q_f為投入一組最小濾波器的容量；Q_d為直流系統啟動時所消耗的無功功率。

4.根據權利要求1所述的一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法，其特征在于，所述步驟6中，在建立高壓直流輸電系統的啟動優先級指標之前，需要對所有滿足啟動條件的直流系統進行最優排序，以快速恢復當前電力網絡，同時保證高壓直流輸電系統的穩定性。

5.根據權利要求1所述的一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法，其特征在于，所述步驟6中建立高壓直流輸電系統的啟動優先級指標的方法為：首先通過計算短路容量的倒數得到高壓直流輸電系統的啟動性能值，然后分別將待啟動直流系統落點對應的最短路徑加權值和高壓直流輸電系統的啟動性能值線性歸一化，得到高壓直流輸電系統的啟動優先級指標，指標越小，表明啟動優先級越高。

6.根據權利要求1所述的一種考慮高壓直流輸電系統參與的黑啟動方法，其特征在于，所述步驟7中，以每次啟動一個發電機或一個直流系統時，所需爬坡時間最長的已帶電發電機的爬坡時間最小為優化目標，將直流落點等效成一個負的有功負荷，需要滿足系統運行的約束條件，建立黑啟動恢復優化模型，所述黑啟動恢復優化模型為：

目標函數：

式中，P_k為第k臺發電機待求有功功率，P₀^k為第k臺發電機當前有功功率，t_k為第k臺發電機所需的調節時間，r_pk為第k臺發電機爬坡率，m為發電機總數，f(x)為發電機的爬坡時間；

等式約束條件：

式中，i為節點編號；e和f分別為節點電壓的實部和虛部；P_G和Q_G分別為發電機有功出力和無功出力；P_d為直流有功出力；P_D和Q_D分別為有功負荷和無功負荷；U_d為直流電壓；

不等式約束條件為：

式中，U_imax、U_imin分別為節點i電壓幅值的上下限；P_Gimax、P_Gimin分別為節點i發電機有功出力的上下限；Q_Gimax、Q_Gimin分別為節點i發電機無功出力的上下限；P_dimax、P_dimin分別為節點i直流有功出力的上下限；Q_Dimax、Q_Dimin分別為節點i直流無功出力的上下限；P_Dimax、P_Dimin分別為節點i以有功為主導的可調度負荷的有功功率上下限。