[发明专利]大规模输电网架恢复的分层协同控制与动态决策方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统运行调度、恢复控制与优化决策相关技术领域，尤其涉及一种大规模输电网架恢复的分层协同控制与动态决策方法。

背景技术

极端气象灾害、设备误操作、黑客入侵以及恐怖袭击等都可能诱发电网发生大面积连锁停电事故，造成重大社会影响。而随着电网互联、电源结构的日益多样化以及极端天气增多、恐怖活动日益猖獗等外部因素影响，这种由局部故障引发大面积停电的风险在逐年增加。作为电网安全防御体系的重要一环，构建完善、高效的电网应急响应机制，提高电网恢复能力，实现大面积停电后安全、快速、有序地恢复供电，对于减小生命财产损失和停电造成的影响都具有重要意义。

大停电后的系统恢复通常涵盖黑启动、网架恢复与负荷恢复3个阶段。其中，输电网架恢复作为承上启下的关键阶段，需要担负起构建系统网架、向各失电厂站送电和迅速扩充系统容量的任务。目前，针对输电网架恢复，国内外学者已经做了许多卓有成效的工作，按照不同的目标和侧重点，主要可分为恢复路径寻优、机组恢复排序、系统分区优化、目标网架构建、恢复风险评估、并列合环控制等几个方面。从决策的层面，输电网架恢复的核心问题是如何制定重要机组、负荷及线路的恢复方案才能实现协调有序恢复并获得最大的恢复效益，而以往文献方法在应对这类问题时普遍存在以下局限性和不足：

首先，这些方法都是基于给定的系统停电断面，在一种离线场景下生成恢复方案，本质上属于静态决策范畴。而在实际恢复过程中，停电场景难以预测，恢复操作也具有很大的不确定性，离线制定恢复预案缺乏灵活性和实用性，对实际恢复操作的指导有限。

其次，实际大停电可能造成省级甚至区域电网全黑，在失电网架规模如此庞大的情况下，以往方法在计算时间和寻优效率上难以得到保证。

最后，对于大规模互联电网，其恢复过程通常具有多区域、多层次与多方参与的特点，通常需要多单位联动并协同参与，当中涉及多个线索的并行恢复过程以及多级调度间的协调与配合问题，而以往方法在涉及多层次、分布式的恢复操作时，缺乏明确、有效的任务分配与功率、电压协调机制。其生成的恢复方案在这种多方参与的复杂场景下难以适用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种大规模输电网架恢复的分层协同控制与动态决策方法，解决了在应对分层分区多进程恢复时各级、各地区调度间的协调与配合问题，能够实现各子进程独立并行恢复，并保证了操作安全性，提高了恢复效率；解决了在恢复决策时灵活性不高、计算效率低的问题，在降低问题求解规模的同时，实现了基于在线场景下的动态决策。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

大规模输电网架恢复的分层协同控制与动态决策方法，包括以下步骤：

步骤一，将输电网架分成主网架层和地区层两个层次，主网架层和地区层通过受电点连接，受电点在主网架层和地区层中分别具有负荷和电源的属性；

步骤二，确定受电点的指标值；

步骤三，建立承诺与约定的恢复协作机制，受电点的承诺值根据系统状态变化更新；

步骤四，将主网架层和地区层恢复优化作为下层问题，将受电点指标值寻优作为上层问题，建立双层规划的输电网架恢复决策模型并求解，得到整体的决策方法。

受电点的指标值包括：

功率配额指标I_PQ，主网架层分配给该受电点的有功功率使用上限；

电压容忍度指标I_VT，受电点所能承受的母线电压水平上限；

送电时间指标I_DT，主网架层送电至该受电点并将其母线电压控制在I_VT以下所需的总时间；

恢复效益指标I_RP，受电点当前负责恢复的各机组在未来一段时间内可向系统提供的总发电量。

各调度基于受电点的指标做出承诺，上层调度承诺在整个输电网架恢复期间，各受电点的高压母线工频电压将会始终被控制在对应的I_VT值以下，同时，各受电点将在对应的I_DT时间后具备向地区内机组送电的能力；下层调度承诺在当前阶段从各受电点吸收的有功功率将不会超过限值I_PQ，同时，地区内机组新增发电量将在给定时间范围内达到I_RP。