[发明专利]一种黑启动方案在线自动生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑启动方案在线自动生成方法，尤其涉及一种基于ATP-EMTP和PSD-BPA软件的黑启动方案在线自动生成方法，属于电力系统分析控制技术领域。

背景技术

任何坚强的电网都存在薄弱的运行方式和严重的运行状态，在电网出现故障后分散配置、独立运行的自动装置在保护电网的同时也可能给电网的安全运行带来隐患，如大量线路、发电机组和负荷的切除等，可能引发电网的连锁故障，这也是大停电事故的直接诱因之一。随着跨区电网逐渐形成，各区域电网之间的相互联系越来越密切，局部电网故障可能在电网结构、保护及自动装置等因素的共同作用下引起大范围的停电事故。大停电的发生会对经济和社会安全造成巨大的冲击。当大停电发生后，进行局部孤立系统自救或是外部电源支援的黑启动对加快系统恢复、减少事故带来的经济损失和社会冲击具有重要意义。

为了减少大停电带来的损失，相关科研和电网运行人员进行了大量的研究工作，包括以水轮机组或是燃汽轮机组为黑启动电源的黑启动试验，取得了大量的科研成果。在2005年由“达维”台风引起的大停电恢复程中，由于采用了事先制定的黑启动方案，使得系统供电在较短时间内得以恢复。

所谓黑启动是指整个系统因故障停运后，系统全部停电，在不依赖别的系统帮助的前提下，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。

由于黑启动方案制定过程中涉及路径选择、设备恢复时的操作过电压、负荷投入时的频率和电压跌落以及恢复初期不同类型机组并列运行时可能产生的稳定问题等，因此需采用不同的计算方法和仿真软件进行校验计算。当前在电磁暂态领域和电力系统分析领域应用的专业软件主要有ATP-EMTP、PSD-BPA等。

ATP程序（The Alternative Transients Program）是目前世界上电磁暂态分析程序（EMTP（The Electromagnetic Transients Program））最广泛使用的一个版本，EMTP程序的基本功能是进行电磁暂态的仿真计算，它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型丰富，主要功能包括电磁暂态分析、稳态分析以及电力电子仿真等。其仿真结果在电磁暂态仿真领域具有很高的权威性。该软件可实现黑启动方案的操作过电压和谐振过电压等的仿真校验。

PSD-BPA软件由中国电力科学研究院系统所开发，该软件包主要由潮流和暂稳程序构成，具有计算规模大、计算速度快、数值稳定性好、功能强等特点，已在我国电力系统规划、调度、生产运行及科研部门得到了广泛应用。该软件可实现对黑启动方案的潮流校验、负荷恢复时的电压频率校验以及多机并列运行后的稳定校验等。

Dijkstra算法是典型最短路算法，用于计算节点间的最短路径。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。Dijkstra算法能得出最短路径的最优解，其算法思想为：设G(V,E)是一个带权有向图，其中V为顶点集，E为边集，把图中顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合（用S表示，初始时S中只有一个源点，此后每求得一条最短路径就将其加入到集合S中，直到全部顶点都加入到S中），第二组为未确定最短路径的顶点集合（用U表示），按最短路径长度的递增次序依次把第二组的顶点加入S中。在加入的过程中，总保持从源点到S中各顶点的最短路径长度不大于从源点到U中任何顶点的最短路径长度。

现有黑启动方案通过人工采用PSD-BPA、ATP-EMTP等工具制定，由于在恢复路径路径、方案校验的数据组织、仿真文件的生成、仿真结果分析等方面都需要专业技术人员耗费大量的时间和精力来完成。因此亟需开发一种能够适用于不同类型模型的黑启动方案自动生成方法，以解决现有黑启动方案生成方法费时费力以及自主开发仿真程序适用性不强的困境。

该方法的数据来源于D5000系统（“国家电网智能电网调度技术支持系统”），该系统是一种广域全景分布式一体化电网调度技术支持系统，具有标准、开放、可靠、安全和适应性强等特点，承载了实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理四大应用平台，可实现对电网运行实时监控、在线稳定性分析、调度业务管理等功能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有黑启动方案通过人工采用PSD-BPA或ATP-EMTP等工具制定费时费力以及自主开发仿真程序适用性不强的技术弊端，提供一种基于ATP-EMTP和PSD-BPA软件的黑启动方案在线自动生成方法，提高黑启动方案制定的效率和结果的可信性。