[發明專利]一種基于蟻群算法的機組啟動順序優化方法

有效

• 申請號: 201811413686.1
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109638876B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 張彤;楊廣忠;潘鵬飛;徐福彬;蔡健;張賀;李潤;楊光;許傲然;高陽;冷雪敏;黃佳偉
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司大連供電公司;國家電網有限公司;沈陽工程學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06Q50/06
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

本發明涉及大停電后電力系統恢復領域，公開了一種基于蟻群算法的機組啟動順序優化方法。本發明以待啟動機組特性為權重，結合電網拓撲結構構建螞蟻路徑矩陣，利用蟻群算法迭代計算獲得全局最短路徑和最優機組啟動順序。該方法步驟包括：1.根據電網拓撲結構構建螞蟻路徑矩陣；2.構建路徑概率公式，計算螞蟻從啟動機組到下一機組的概率；3.根據概率的最大值確定本輪最佳機組并更新信息素，4.迭代獲得全局最短路徑并輸出；采用本發明能迅速確定下一臺最優啟動發電機組，縮短了啟動路徑，有效提高了電力系統恢復效率；適應多種網絡拓撲結構，提高了其在實際生產生活中的實用性和適用性。

技術領域

本發明涉及電網安全領域，更具體地說，涉及一種基于蟻群算法的機組啟動順序優化方法。

背景技術

電網往往由于不可抵抗擾動或意外故障影響產生大面積停電事故，事故發生時范圍內機組停止工作，為啟動故障機組從而恢復電網系統功能，需要采用系統自啟動機組或外電源逐步啟動其余待啟動機組并實現發電并網功能，恢復電廠供發電能力。

待啟動機組啟動效率決定啟動優先級，其與自身特征參數有關，主要體現為啟動時間、爬坡時間、容量和機組狀態等。機組爬坡率、容量與啟動效率呈現正相關關系，爬坡率越高、容量越大，機組啟動越快；機組啟動時間、功率越短，啟動越快。停機機組狀態也決定優先級順序，極熱態、熱態或溫態機組其啟動優先級高于冷態機組。

機組啟動順序需要考慮上述多因素作用，采用科學算法確定機組啟動順序，優化機組啟動次序提高系統恢復效率，實現事故后電網快速黑啟動自救功能，可有效縮短停電時間和事故損失。

目前國內外關于電網黑啟動研究中，電阻啟動常伴隨事故時間長、電量消耗大，適用對象單一等缺點，為優化啟動效率，降低經濟損失，尋求一種適用多類電網拓撲結構的、提高機組啟動效率的算法優化方法顯得至關重要。

發明內容

為滿足現有技術的需要，本發明提供一種基于蟻群算法的機組啟動順序優化方法。

本發明的技術方案包括以下步驟：

步驟1：輸入所有機組相關的參數與蟻群算法參數，m為蟻群中螞蟻數量,代表黑啟動機組個數，k為螞蟻編號(k＝1,2,3...,m)，n為待啟動機組個數，機組i為當前螞蟻k所處機組，機組j為螞蟻k下一個所到達的機組，構建螞蟻路徑矩陣：

步驟2：計算螞蟻k從機組i到機組j的概率，建立路徑概率計算公式：

式中，A_k為螞蟻k在機組i時未啟動的機組集合；τ_ij為初始信息素、α為信息素因子、β為啟發因子；為螞蟻k從機組i到機組j的啟發程度，定義為：

式中，t_s表示機組j的啟動時間，t_r表示機組j的爬坡時間，P_max表示機組j的最大容量；

步驟3：計算螞蟻k從機組i到機組j的概率選擇概率極大值所對應的機組j為下一待啟動機組并更新信息素濃度τ_ij，公式如下：

式中，信息素揮發因子ρ范圍為(0～1)，ρ的大小關系到算法的全局搜索能力與收斂速度，1-ρ表示信息素殘留因子；表示螞蟻k在機組路徑(i,j)釋放的信息素，表征公式如下：

其中Q為信息素常數；

步驟4：再次執行步驟1至3，直到螞蟻k遍歷啟動所有發電機組；此時找到迭代最優路徑并記錄，更新螞蟻路徑矩陣F；