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考虑恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化与决策_陈亮.pdf

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第３８卷第７期Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．７ ２０１４年４月１０日Ａｐｒ．１０，２０１４ ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１３０４０５００２ 考虑恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化与决策 陈亮１，顾雪平１，李文云２，朱涛２，赵川２ （１．华北电力大学电气与电子工程学院，河北省保定市０７１００３；２．云南电力调度控制中心，云南省昆明市６５００１１） 摘要：目前黑启动阶段的恢复策略都未保留恢复安全裕度，单纯追求效益型指标的最大化，不利于 黑启动小系统的安全恢复和稳定运行，且现有的黑启动决策方法尚不能合理地融合决策者的偏好 因素和系统恢复的实际情况。提出兼顾功率支持和恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化方 法，以初期阶段内发电量加权和最大化、电压稳定裕度最大化和维持节点电压在满意水平为优化目 标，综合考虑各类约束，建立扩展黑启动方案的多目标优化模型；结合快速非支配排序遗传算法与 最短路径法对扩展黑启动方案求解出Ｐａｒｅｔｏ最优解集。综合决策者的偏好因素和决策矩阵的客 观信息，进行基于模糊熵权的Ｖａｇｕｅ模糊集多属性决策分析，选取出最满意的扩展黑启动优化方 案。最后，以新英格兰１０机３９节点系统和河北南网实际系统为算例，验证了所提方法的有效性。 关键词：电力系统恢复；扩展黑启动；恢复安全裕度；多目标优化；多属性决策 ０引言恢复过程的最低电压为０．８０１（标幺值），如果此时 出现大扰动或者新故障，则对整个黑启动恢复过程 黑启动阶段是电力系统大停电后恢复的首个阶 影响巨大，很有可能导致恢复失败。因此，扩展黑启 段，成功安全地进行黑启动，进而形成独立稳定的黑 动方案的优劣不仅要看初期黑启动小系统所提供的 启动小系统，为整体恢复过程奠定了基础，并且黑启 功率支持，还希望对系统的稳定运行最为有利。 动小系统的恢复效果也直接影响系统的后续恢复进 目前，国内外学者对黑启动阶段的研究工作集 程［１－２］。例如，在美加“８·１４”大停电后实际恢复过 中在黑启动阶段的技术问题、实际电网的黑启动预 程［３］中，由于计划不周以及初期黑启动小系统未能 案及试验研究和黑启动方案评估３个方面［６－８］，但黑 稳定运行，导致恢复方案执行中断，延误了整体的恢 启动方案的优化目标都是单纯追求效益型指标最大 复进程。 化，如初期阶段的发电量最大化［５］，将电源点尽量分 文献［４］结合上海电网黑启动试验，仿真分析出 散在骨架网络上［９］这些都是以牺牲黑启动小系统 在黑启动阶段电压下降是影响黑启动小系统初期稳， 初期的恢复安全裕度为代价。可见，上述这些黑启 定运行的最主要因素。因为当大型辅机启动时，大 动方案都没有将恢复安全裕度纳入黑启动方案的目 量无功功率的消耗将引起系统电压的大幅下降，可 标集，因此目前的黑启动方案并不能保障黑启动小 能导致电动机启动失败甚至系统电压崩溃。根据目 系统可靠恢复和稳定运行，进而不能全面地优化扩 前电力系统中黑启动的装机容量和运行性能，文 展黑启动方案的实施效果。 献［５］创新地提出一个黑启动电源同时启动多个电 为了克服上述研究中的不足，本文首先分析影 厂的扩展黑启动恢复策略，所形成的扩展黑启动系 响黑启动小系统恢复安全和稳定运行的主要因素， 统可为后续恢复提供更大的功率支持，是大停电后 提取出反映扩展黑启动方案的恢复安全裕度的指 电力系统恢复研究的一个新探索。但是在同时启动 标，并将其纳入全面优化恢复效果的目标集。然后 多台机组的扩展黑启动方案中，电压下降对系统恢 结合快速非支配排序遗传算法（）与最短 复的安全性影响更大，在优化扩展黑启动小系统发ＮＳＧＡ－Ⅱ 路径法求解出扩展黑启动方案的 电量最大化过程中，仅将电压幅值作为约束条件，最ＤｉｊｋｓｔｒａＰａｒｅｔｏ 最优解集。 终电压幅值趋向于允许下限值，在河北南网算例中 在求出Ｐａｒｅｔｏ最优解集后，还需要根据决策者 的偏好和实际系统的恢复要求决策出最满意的 收稿日期：２０１３－０４－０５；修回日期：２０１３－１２－０５。 ［１０］ 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目Ｐａｒｅｔｏ非劣解，这是一个多属性决策过程。传统 的多属性决策方法［１１］没有合理地融合决策者的偏 （２０１１００３６１１０００７）；河北省自然科学基金资助项目 （Ｅ２０１１５０２０２５）。好因素和决策矩阵的客观信息，因此本文引入三角 —９３— ２０１４，３８（７） 模糊数反映决策者的偏好因素并结合信息熵权法式中为第个黑启动电源节点的复电压 ，：Ｕｉｉ，ｉ∈αＢ； 确定的客观权重采用基于模糊熵权的模糊为第个待恢复机组节点的复电压为 ，ＶａｇｕｅＵｊｊ，ｊ∈αＲ；Ｆｊｉ 集多属性决策方法进行最优解集排序来确负荷参与因子它是矩阵的第行第列元素 Ｐａｒｅｔｏ，ＦＲＢｊ、ｉ。 以各中的最大值对的接近程度表示系统 定最终