[发明专利]VSC-HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法

权利要求书

1.VSC-HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，具体方法如下：

步骤一.输入系统拓扑基础数据和恢复特性数据，形成AHP评估体系；

步骤二.支路追加法量化系统恢复过程，计算系统强度指标M_SCR，设新恢复支路为l，两端节点为p、q，其中p为已经恢复节点，q为新恢复的节点，系统从直流落点k开始向外逐步进行支路的追加，求取k点的自阻抗；

步骤三.根据当前系统恢复的强度，动态调整系统恢复策略；

步骤四.根据系统强度和对应的恢复策略，给专家评判提供参考依据，用于调整层次分析法(AHP)中各准则之间的评价值，计算出各指标的主观权重，利用熵权法(EW)计算各指标的客观权重，通过正、负向指标公式计算主客观综合权重，使用优劣解距离法(TOPSIS)决策出机组恢复次序，获得目标恢复机组，结合边权矩阵M_ij，利用Dijkstra算法进行路径搜索，获得目标恢复机组的路径；

步骤五.将恢复约束嵌入到动态决策过程中，包括VSC-HVDC输出功率约束，启动功率约束，机组启动时间约束，无功功率约束，电压偏移约束和频率偏移约束；

步骤六.判断当前非黑启动机组是否恢复完毕，若否，则更新系统状态，回到步骤二；若是，则输出三个阶段决策所得的机组恢复次序作为恢复方案，最终形成一个满足恢复操作的机组启动方案；

所述输入系统拓扑基础数据和恢复特性数据，形成AHP评估体系具体体现为；

a.构建边权邻接矩阵M_ij

其中，Q_max为所有恢复线路上最大的充电无功功率，Q_ij为恢复线路i～j上的充电无功功率，由于无功功率为成本型指标，故归一化后，其边权越小，说明线路充电无功功率越小，反映了线路充电无功功率的影响程度；

b.构建AHP评估体系；

所述支路追加法量化系统恢复过程，计算系统强度指标M_SCR具体体现为：设新恢复支路为l，两端节点为p、q，其中p为已经恢复节点，q为新恢复的节点，系统从直流落点k开始向外逐步进行支路的追加，求取k点的自阻抗具体体现为：

a.追加接地树支

若k＝p时，Z_kk＝Z_pp，若k≠p时，Z_kk＝Z′_kk；

其中，Z_kk和Z_pp分别为k点和p点的自阻抗，Z′_kk为未恢复节点q之前节点k的自阻抗；

b.追加非接地连支

其中，Z_ll为支路l的阻抗，Z_kp、Z_kq、Z_pq分别为各节点间的互阻抗；

c.追加非接地树支

Z_kk＝Z′_kk

d.追加接地连支

e.计算恢复机组i及其对应的恢复路径所消耗的有功功率P_total,i

P_start,i为恢复机组i所需要的启动功率，V_i为恢复机组i所经过的节点集合，P_l为节点l上的有功负荷，P_D(t)为VSC-HVDC在t时刻的输出有功功率，N_G为系统被启动机组总数，c_i为二元变量，表示机组i是否投入，投入为1，不投入为0，P_Gi(t)为机组在t时刻输出有功功率，其表达式为

P_Gi(t)＝min{C_Gi/T_mi·max[t-(t₀+T_start,i),0],C_Gi}-P_start,i·U(t-t₀)

C_Gi为机组i最大输出功率，T_mi为机组i爬坡时间，t₀为待恢复机组获得启动功率时刻，T_start,i为待恢复机组i启动所需要的时间，P_start,i为待恢复机组i恢复所需要的启动功率；

f.根据支路追加法获得节点k的自阻抗Z_kk和当前VSC-HVDC的输出P_D(t)，计算系统强度指标，来衡量当前系统的强度；

其中，S_sc(t)、P_D(t)、Z_kk(t)为t时刻的短路容量、直流输出功率和交流系统的等效阻抗，U_pcc为换流站交流侧中性点处的额定电压，该式表明，短路比会受到两个参数的影响，即交流系统的等效阻抗Z_kk(t)和直流桥输出有功功率P_D(t)有关，Z_kk(t)表征为系统恢复的进程，P_D(t)表征为VSC-HVDC的功率支援的大小；

所述根据当前系统恢复的强度，动态调整系统恢复策略具体体现为：

a.根据系统强度，划分三个阶段进行恢复

无源阶段M_SCR(t)＝0

弱交流系统阶段0＜M_SCR(t)＜3

强交流系统阶段M_SCR(t)≥3

b.提出一种随系统强度动态变化的机组恢复策略

无源阶段：单路径恢复，单路径恢复是由黑启动机组恢复单个非黑启动机组及其相应的路径，直到该非黑启动机组并网形成一个小系统后继续恢复下一台待恢复机组，保证系统恢复的稳定性；

弱交流系统阶段：扩展路径恢复，扩展路径恢复是由已恢复机组恢复单个非黑启动机组及其相应的路径，恢复厂用电后继续恢复下一台机组的恢复路径，无需等待并网，加快了系统恢复进程；

强交流系统阶段：多路径恢复，多路径恢复是由已恢复机组同时恢复多条非黑启动机组的路径，在满足约束的情况下，进一步加快恢复进程；

所述将恢复约束嵌入到动态决策过程中，包括VSC-HVDC输出功率约束，启动功率约束，机组启动时间约束，无功功率约束，电压偏移约束体现为：

a.换流器输出功率约束

其中，P_D(t)和Q_D(t)为t时刻直流桥输出的有功功率和无功功率；

b.启动功率约束

其中，P_Gi(t)为已并网机组i在t时刻所发出的有功功率，P_start,i为机组i所需的启动功率，N_G为已恢复机组总数；

c.机组启动时间约束

0＜T_Gi＜T_Hi

T_Gi＞T_Li

其中，T_Gi为第i台机组从停电到启动的时间，T_Hi为机组i的最大热启动临界时间，T_Li为机组i的最小冷启动临界时间；

d.无功功率约束

其中，Q_Pl为恢复线路l的充电无功功率，N_l为t时刻已恢复的线路数；Q_Lk为节点k恢复负荷的无功功率，N_k为t时刻已恢复的节点数；N_G为t时刻已恢复的机组总数；Q_Gi为已恢复机组i的进相能力；

e.电压偏移约束

ΔQ为HVDC逆变侧交流母线上的无功变化量，U_pcc为PCC处的额定电压，暂态工频过电压不超过额定电压的1.4倍，稳态工频过电压不超过额定电压的1.1倍；

f.频率偏移约束

其中，ΔP为HVDC逆变侧交流母线上的有功变化量，Δf_lim为可允许的频率变化范围，在系统恢复过程中，频率的上下限为49.5-51Hz。

2.根据权利要求1所述的VSC-HVDC接入的电力系统机组恢复次序决策方法，其特征在于，所述根据系统强度和对应的恢复策略，给专家评判提供参考依据，用于调整AHP中各准则之间的评价值，计算出各指标的主观权重，利用EW计算各指标的客观权重，通过正、负向指标公式计算主客观综合权重，使用TOPSIS决策出机组恢复次序，获得目标恢复机组，结合边权矩阵M_ij，利用Dijkstra算法进行路径搜索，获得目标恢复机组的路径，计算步骤如下：

①熵权法评价

a.对含n个对象和m个指标的初始数据组成评价矩阵X′＝[x′_ij]_n×m，x′_ij代表第i个对象的第j个指标数据(i＝1,...,n；j＝1,...,m)；

b.对初始数据进行归一化处理，对正向指标和负向指标进行无量纲同质化计算，形成归一化矩阵X＝[x_ij]_n×m；

正向指标：

负向指标：

c.计算第j项指标下第i个对象的数据占该指标下所有对象数据总和的比重p_ij；

d.计算第j项指标的熵值e_j；

规定当p_ij＝0时，令p_ijln(p_ij)＝0；

e.计算各项指标的权重，得到ω＝[ω_j]_1×m,j＝1,2,···m；

②AHP评价

a.根据评估体系，定义目标层O、准则层C、指标层I；

b.构造目标层与准则层的判断矩阵M₁＝[m_ij]_k×k；

c.对判断矩阵M₁进行一致性校验；

λ_max为判断矩阵M₁的最大特征值，k为判断矩阵的维数，CI为一致性指标，CR为一致性比例，RI为平均随机一致性指标；

d.通过校验则输出目标层O对准则层C的相对权重向量为W＝(β₁,β₂,···,β_k)^T，不通过则回到步骤b，调整评价值；

e.构建准则层与指标层的判断矩阵M₂＝[m_ij]_m×m；

f.同上，对判断矩阵进行一致性校验；

d.通过校验则输出准则层C对指标层I的相对权重向量W_j＝(α_1j,α_2j,···,α_kj)^T,j＝1,2···,m，不通过则回到步骤e，调整评价值；

h.计算主观权重V＝[v_j]_1×m,j＝1,2···,m

③计算综合权重a＝[a_j]_1×m,j＝1,2,···m

ω_j为熵权法所得的客观权重，v_j为AHP所得的主观权重，ε为客观权重对主观权重得相对有效系数，取ε＝1，代表客观权重与主观权重同等重要；

④TOPSIS综合排序

a.对初始数据矩阵X′中各成本型指标数据进行正向化处理，形成矩阵Y′＝[y′_ij]_n×m；

y′_ij＝max{x′_1j,x′_2j,···,x′_nj}-x′_ij

b.构造标准化矩阵Y＝[y_ij]_n×m

c.构造加权规范化矩阵Z

Z＝[a_jy_ij]_n×m

d.确定最优方案Z⁺和最劣方案Z^-

e.计算各评价对象与最优方案和最劣方案之间的接近程度和

f.计算各评价对象与最优方案的贴近程度C_i

0≤C_i≤1，C_i越趋近1，则说明评价对象越优，获得最终的排序。