界时间。
[0048]步骤3:根据步骤2所得的机组启动顺序，调用Dijkstra算法，以式(9)为目标函数， 求得当前阶段已带电区域到待恢复机组的恢复路径。
[0049]
(9)
[0050] 式中：Dpath为恢复路径的权重，Itpath为恢复路径中输电元件的集合。Drf为输电元件 (e，f)的权值，根据式(10)求解。
[0051 ]
(10).
[0052]式中：e、f分别为输电元件的首端和末端节点，Def为输电元件的权重，Wef通过式 (11)求取。
[0053] Wef = V(p) (wiBef+W2Cef) (11)
[0054] 式中：Bef为归一化处理后输电元件的重要度，可通过式（13)求取;C ef为归一化处 理后输电元件电容，其中变压器元件在归一化时赋予很小的数值;V(p)为通过式（1)，对输 电元件的潜在损坏概率进行模糊化处理后的函数值。W 1、w2为权重系数且W1+W2 = 1，其取值 大小在不同的恢复阶段根据恢复人员的偏好可采取不同的数值。
[0055] 输电元件重要度Brf求解方法如式（12)所示：
[0056]
(⑵
[0057]式中：Bef为支路(e，f)的"电气介数"，其大小代表着支路的重要度；Igl(e，f)为在 假设元件无故障情况下，任意"发电-负荷"节点对(g，l)间加上单位注入电流元后，支路(e， f)上流过的电流，Wg为发电节点g的权重，取发电机额定出力，Wi为节点负荷1的权重，取实际 负荷大小，G和L为所有发电和负荷节点的集合。
[0058]步骤4:通过步骤3获得的机组启动恢复路径，根据式（13)计算其恢复操作时间，路 径操作时间tpath计算为：
[0059]
C13；
[0060] 式中：tpath为从已带电区域到待恢复机组路径操作时间，Uline为路径中第m条线路 的操作时间，t ntrans为路径中第η个变压器支路的操作时间，tllciad为第1个可调度负荷的操作 时间，x、y、z分别为从已带电区域到待恢复机组路径中线路总数、变压器总数和可调度负荷 总数。
[0061] 若求得的恢复路径操作时间大于通过步骤2求得的机组启动时刻，如式（14)所示， 则更新机组启动时刻，使其启动时刻大于等于恢复路径操作时间，返回步骤2重新优化机组 启动顺序，直至系统所有机组启动时刻小于路径恢复操作时间；
[0062] tjpath > tjstart (14)
[0063] 式中：tjpath为恢复机组j时，通过式（13)所求得的路径操作时间；tjstart为未计及路 径操作时间约束时，得到的初始机组启动时刻。
[0064] 步骤5:进行潮流校验，检验是否满足节点电压、相角，线路容量等网络约束，否则 调整负荷大小、无功补偿装置等，使系统满足约束条件；
[0065] 步骤6:判断全部机组是否启动完毕，若有未启动机组，进入步骤3,否则以式(9)为 目标函数，调用Prim算法进行电力主网架的恢复，输出最终恢复结果。
[0066] 本发明举例说明如下：
[0067] 这里以如
[0068]图2所示的IEEE 39节点系统为例，对本发明进行验证。
[0069 ]各发电机组机组容量、爬坡速率、并网时间等具体参数如表1所示，其中机组G30为 黑启动机组，其启动时刻为〇,其余机组为非黑启动机组，其启动时刻通过机组启动优化目 标函数和约束条件确定。
[0070] 表1发电机组参数
[0072]线路和变压器支路操作时间见表2中的数值。 [0073]表2线路和变压器支路操作时间
[0076]通过Di jkstra算法，求取当前阶段已带电区域到待恢复机组的恢复路径时，令WI = W2 = O. 5即优先恢复重要度高的线路与优先恢复过电压风险低的线路同等重要。当机组 启动完毕，此时相当于将系统恢复至局部最小树，下一步采用Prim算法进行主网架的恢复， 认为此时已有较多机组启动，系统具有较强的调节能力，令W 1=Uw2 = O即优先恢复重要度 尚的线路。
[0077]假定由于某种灾害(如地震)造成了部分线路不同程度的潜在损坏，线路潜在损坏 概率如表3所示：
[0078]表3线路损坏概率情况
[0080]计及设备操作时间和输电元件潜在损坏概率后，网架恢复结果如表4所示：
[0081]表4计及设备操作时间约束和元件潜在损坏概率后的网架恢复结果
[0084]由结果可知，由于本发明考虑了元件潜在损坏概率这一因素，故在路径恢复过程 中有效避开了 3-18和16-24这两条潜在损坏概率较大的线路，提高了网架恢复的可靠性。通 过步骤4路径操作时间约束的关联，有效的实现了机组启动顺序和路径恢复顺序这两个目 标的一致性优化，得到了如图3所示的时序的网架恢复方案，所有机组可在114分钟内得以 启动。在127min可以完成主网架的恢复，此时系统中所有节点都已经带电，整个网络恢复至 最小生成树状态。
【主权项】
1. 一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法，其特征在于，包括以下 步骤： 1) 通过引入隶属度函数，对不同概率的潜在损坏元件进行处理； 2) 以整个电力网架恢复时间内机组发电能力最大为目标函数，通过求解目标函数，获 得机组启动时间，按照机组启动时间由小到大的顺序，逐个启动机组； 3) 根据步骤2)所得的机组启动顺序，调用Dijkstra算法，求得当前阶段已带电区域到 待恢复机组的恢复路径； 4) 计算通过步骤3)所得的恢复路径，计算恢复路径操作时间，若求得的恢复路径操作 时间大于通过步骤2)求得的机组启动时刻，则更新机组启动时刻，使其启动时刻大于恢复 路径操作时间，返回步骤2)重新优化机组启动顺序，直至系统所有机组启动时刻大于路径 恢复操作时间； 5) 进行潮流校验，如果节点电压幅值在0.9~1.1倍额定值范围内，线路输电功率小于 1.1倍额定值，则恢复方案可行； 6) 若全部机组启动完毕，调用Prim算法，进行电力主网架的恢复，输出最终恢复结果； 若仍有未启动机组，则进入步骤3)。2. 根据权利要求1所述的一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法， 其特征在于:隶属度函数V(p)的表达式为，当输电元件损坏概率p大于a时，V(p)取值为V(p) = erb(t-a)，否则V(p)取值为1，其中a，b为大于零的常数。3. 根据权利要求1所述的一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法， 其特征在于：以整个电力网架恢复时间内机组发电能力最大为目标函数，即使函数取值最小，其中Μ为系统中非黑启动机 组数，tstart为机组启动时刻，Pma^机组最大有功出力，Pstart为机组启动功率，t为整数，单 位为每10分钟，ujt为二元变量，代表非黑启动机组在每一个时间间隔内的状态，ujt= 1表示 第j台发电机在时间t并网，ujt = 0表示发电机未并网，T为根据经验设定的恢复时间，可取8 ~12小时，通过目标函数的求解，获得ujt的求解结果即为机组的启动时间，将u jt按照从小 到大顺序排列，叫小的机组优先启动，逐个启动机组。4. 根据权利要求1所述的一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法， 其特征在于：调用Di jkstra算法和Prim算法时，将输电元件(e、f)视为边，边的权值为Wef的 倒数，Wef表达式为:Wef = V(P) (WlBef+W2Cef)，其中Cef为输电元件电容，变压器元件赋予很小 的数值如〇.〇〇〇1^(?)为隶属度函数值 ;《1、《2为权重系数且《1+?2 = 1;8(^大小代表着支路 的重要度，计算方法，3在假设元件无故障情况下， 任意发电-负荷节点对(g，1)间加上单位注入电流元后，支路(e，f)上流过的电流，Wg为发电 节点g的权重，取发电机额定出力，Wi为节点负荷1的权重，取实际负荷大小，G和L为所有发 电和负荷节点的集合，通过调用D i j ks tra算法，求得当前阶段已带电区域到待恢复机组的 恢复路径。5. 根据权利要求1所述的一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法， 其特征在于:路径操作时间tpath计算为，其中tpath为从已带电区 域到待恢复机组路径操作时间，tmline3为路径中第m条线路的操作时间，tntrans为路径中第η个 变压器支路的操作时间，tllciad为第1个可调度负荷的操作时间，x、y、z分别为从已带电区域 到待恢复机组路径中线路总数、变压器总数和可调度负荷总数。
【专利摘要】本发明公开了一种考虑元件潜在损坏概率的电力网架时序恢复优化方法，该方法针对自然灾害可能会导致大范围停电并给电力元件带来的潜在损坏，采用时序恢复策略进行电力网架恢复。在每一个恢复时段内，分步进行机组启动顺序优化和路径恢复顺序优化。第一步以网架恢复时间内系统发电能力最大为目标优化机组启动顺序；第二步优化路径恢复顺序，建立输电元件损坏概率模型和恢复时间模型。第一步机组启动顺序优化和第二步路径恢复顺序优化通过路径操作时间相关联，有效的实现了两个目标的一致性优化。本发明考虑线路、变压器等输电元件存在不同程度的潜在损坏概率情况，同时形成了时序的网架恢复方案用以指导实践，更具有现实意义。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN105610194
【申请号】CN201610133994
【发明人】王建学, 秦福欣, 魏景东
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月9日