1  黑启动的基本概念及研究现状

一般而言,电力系统黑启动过程包括3个阶段[5-7]:(1)黑启动阶段,(2)网架重构阶段,(3)负荷恢复阶段。这3个阶段之间通常是交替进行的,并没有严格的分界线。针对黑启动的不同阶段的需求和电气特性,目前也已经研究出许多相对应的方案。82936

(1)黑启动阶段

黑启动阶段由启动电源分别向跳闸的具有临界时间限制的电源提供启动电源,使其重新并入电网,恢复发电能力,并与黑启动电源一起,形成一个独立的子系统,一般需要30min- 60min,对后续恢复具有非常重要的影响。在黑启动阶段,文献[8]采用了分层式机组启动优先排序法缩减发电机组恢复时间;文献[9]将基于规则的深度优先搜索技术应用于黑启动初始方案的生成;文献[10]运用两步优化算法将发电机启动顺序转为混合整数二次约束规划,并验证了算法的有效性;文献[11]考虑了机组启动的动态约束问题,并针对五类发电机组提出了相应的解决方案。

(2)网架重构阶段

网架重构阶段是建立稳定的网络构架,为恢复负荷创造条件,可以通过加强发电厂之间的联系来提高厂用电的可靠性,同时也需要对一些子系统进行重新并列,通常历时3h-4h。在网架重构阶段,文献[12]在综合考虑了发电容量恢复和系统停电损失的基础上提出了一种网架重构效率指标,对网络重构效率进行了优化;文献[13]在考虑已经恢复的系统节点的基础上利用Dijkastra算法和群体多属性决策方法给出了网络重构的优化决策,具有一定的可行性和灵活性;文献[14]提出一种改进的网架重构方案,该方案根据有限顺序选择传输线路并将该线路放入到目标网络中,强调了网架重构的主要工作,有效减轻了相应节段的工作量,为电网调度员提供了便利。

(3)负荷恢复阶段

火电机组在负荷恢复阶段已经启动并具有了一定的发电能力,较为稳定的网架也已经建立。由于系统可供给的有功和无功大大增加,负荷的增加量应和系统的频率特性相适应,一次性投入的负荷量不应使得频率下降太多,更不能引起低频减载动作,同时也要适应发电能力的增长。在负荷恢复阶段,文献[15]系统分析了负荷快速恢复的在线算法,并由此提出了能够应用于大系统的多项式时间算法;文献[16]将粒子群优化算法引入到最优负荷恢复模型的构建,具体分析了电力系统的冷负荷特性,从而使得算法能够在系统允许的基础上快速寻找到黑启动可以恢复的最大负荷量及其位置;文献[17]利用遗传模拟退火算法来制定负荷恢复方案,并在满足系统约束的前提下寻找到最优负荷恢复情况。论文网

在黑启动的三个阶段中,网架重构阶段的主要目标就是建立一个稳定的网架,恢复尽可能多的发电量,为第三阶段的负荷全面恢复奠下坚实基础[3],是整个黑启动过程中至关重要的一环。

2  黑启动网架重构阶段研究现状

网架重构问题是一个多变量、多约束、非线性的组合优化问题[18]。通常情况下,一个大的电力系统往往会被划分为多个子系统,然后对各个子系统同时进行恢复。对子系统的网架重构问题包括2个主要环节[19]:

(1)确定目标骨架网络;

(2)确定投入到目标骨架网络的恢复路径,即确定具体的黑启动顺序。

现阶段,针对黑启动网络重构阶段中确定目标骨架网络的研究并不多,文献[3]分析了目标骨架网络的优化方法,并提供了相应的决策系统,文献[20]采用离散粒子群优化算法求解目标骨架网络,该算法的编码容易并且能够比较方便地处理网络连通性问题。

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