一種基于人工蜂群算法的含直流換流站電源恢復(fù)路徑優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析控制領(lǐng)域，特別是一種基于人工蜂群算法的含直流換流 站電源恢復(fù)路徑優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大和市場化進程的推進，我國進入了大電網(wǎng)、大電廠、 大機組、超高壓輸電、高度自動控制的發(fā)展階段，目前形成華北電網(wǎng)、東北電網(wǎng)、西北電網(wǎng)、 華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和南方電網(wǎng)等有區(qū)域特點的電網(wǎng)。電網(wǎng)之間日益緊密的聯(lián)系使運行工 況十分復(fù)雜，面臨的不確定情況也日趨增多，由于人為或自然因素導(dǎo)致的電網(wǎng)事故可能誘 發(fā)連鎖故障，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)?dǎo)致大面積全網(wǎng)停電，造成國家安全與國民經(jīng)濟的巨大 損失。2003年8月的美加大停電、2005年9月的海南大停電、2006年11月的西歐大停電、2012 年7月的印度大停電等事故充分說明了這一點?？梢?，不斷進步的技術(shù)雖能夠提高系統(tǒng)的安 全穩(wěn)定運行能力，卻無法從根本上避免大停電事故的發(fā)生。因此，根據(jù)電網(wǎng)特點和實際情 況，研究和制定發(fā)生大面積停電事故后電網(wǎng)的事故處理和系統(tǒng)恢復(fù)控制方案，實現(xiàn)事故后 電網(wǎng)的快速黑啟動自救，對最大限度地縮短停電時間和減少事故損失具有重要的意義。
[0003] 在目前的電網(wǎng)黑啟動研究過程中，電源恢復(fù)的優(yōu)化對象都是傳統(tǒng)的火電機組和水 電機組，未在優(yōu)化過程中考慮直流換流站的恢復(fù)。大型常規(guī)發(fā)電機組尤其是火電機組的自 身特性，具有啟動速度慢、輔機啟動沖擊大等不足，影響著黑啟動過程中負荷的恢復(fù)速度和 整個恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于人工蜂群算法的含直流換流站電源恢復(fù)路徑優(yōu) 化方法。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于人工蜂群算法的含直流換流站電源 恢復(fù)路徑優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1，參數(shù)初始化，設(shè)定人工蜂群算法的最大迭代次數(shù)Me、蜜蜂數(shù)量SN、蜜源最大 開采次數(shù)1 imi t;對種群進行初始化，將已迭代次數(shù)置0，隨機生成SN/2個蜜源，對每個蜜源 調(diào)用迪杰斯特拉算法，搜索已恢復(fù)小系統(tǒng)S,到待恢復(fù)電源的最短恢復(fù)路徑Piyjil， 2，…，m;并對最短恢復(fù)路徑Pu進行技術(shù)校驗，對未通過技術(shù)校驗的蜜源進行重新生成，將 蜜源隨機分配給S N/2個引領(lǐng)蜂，將蜜源的已開采次數(shù)置0;
[0007] 隨機生成SN/2個蜜源，具體為：
[0008] 采用一個N維向量Xi = (xu，Xi2，…，XiN)表示第i個蜜源，蜜源i中第j維參數(shù)的計算 方法為：
[0009] - vmiii +rand(0,l)(xJm^ -x^n)
[0010] 式中，和_^分別為第j維參數(shù)取值的上下限;rand(0，l)是[0，1]之間的隨機 數(shù);所述蜜源為電源恢復(fù)次序的數(shù)字編碼，所述蜜源位置中每一維參數(shù)均為整數(shù)，將上式計 算結(jié)果取整;蜜源的每一維參數(shù)均不重復(fù)，后生成的參數(shù)需要判斷是否與前面參數(shù)重復(fù)，如 有重復(fù)，則重新生成。
[0011] 對每個蜜源調(diào)用迪杰斯特拉算法，搜索已恢復(fù)小系統(tǒng)Si到待恢復(fù)電源的最短恢 復(fù)路徑Pij具體為：
[0012] 步驟1-1，將不帶電的線路的支路權(quán)值設(shè)為高抗或低抗補償后的充電功率WLi:
[0013] ffLi=max{ | Qci | -1 Qli | ,0}
[0014] 式中，QCi--支路充電功率；
[0015] QLi--高壓電抗器容量；
[0016] 步驟1-2,將不帶電的變壓器的支路權(quán)值設(shè)為一個較大的數(shù)值，使其優(yōu)先級低于線 路;變壓器的支路權(quán)值WT設(shè)為一個較大的數(shù)值，具體為：
[0017] ffT=max{ffLi}+20, i = l ,2, ··· ,nL
[0018] 式中，WLi為線路i的支路權(quán)值；
[0019] nL為已恢復(fù)系統(tǒng)內(nèi)線路的條數(shù)。
[0020]步驟1-3,對已啟動機組及其恢復(fù)路徑組成的帶電系統(tǒng)QE,t，將處于的支路 權(quán)值設(shè)置為〇，從而使得Ω E,t內(nèi)任一點到目標(biāo)機組的最短路徑即Ω E,t至目標(biāo)機組的最短路 徑；
[0021] 步驟1-4,調(diào)用迪杰斯特拉算法求解已恢復(fù)小系統(tǒng)Si到待恢復(fù)電源的最短恢復(fù) 路徑P&
[0022] 對每個蜜源的恢復(fù)路徑Pu進行技術(shù)校驗，具體為：
[0023] 1)對直流換流站的啟動，校驗直流換流站啟動約束，短路容量和慣性時間常數(shù)需 要滿足以下條件：
[0024] Ssc > 14Qfiler
[0025] Hdc > 70s
[0026] 式中，SSC-一換流站交流母線的短路容量；
[0027] Hd〇一一已啟動交流系統(tǒng)的有效慣性時間常數(shù)；
[0028] Qfilter--單組濾波器容量；
[0029] 2)無功和自勵磁約束，空載線路上產(chǎn)生的無功既不能大于電網(wǎng)吸收無功，也不能 大于發(fā)電機自勵磁約束的無功要求：
[0030] <min(
[0031] 式中，nL-一恢復(fù)路徑的線路總數(shù)；
[0032] Qlj 考慮尚抗或低抗補償后線路j上剩余的無功功率；
[0033] Ng一一系統(tǒng)內(nèi)已并網(wǎng)電源的個數(shù)；
[0034] Qrmax 電源機組r能吸收的最大無功功率；
[0035] KcBr--機組r的短路比；
[0036] SBr--機組r的額定容量；
[0037] 3)啟動時間約束，電源i的實際啟動時間Tm小于其最大臨界熱啟動時間TCH,i或大 于其最大冷啟動時間T CC,i，gp:
[0038] \TAi>TCCri
[0039] 式中，Tou為機組的最大臨界熱啟動時間；
[0040] TCC,i為機組的最小臨界冷啟動時間；
[0041] 4)啟動功率約束，已恢復(fù)小系統(tǒng)在當(dāng)前時刻所能提供的總功率，應(yīng)大于待恢復(fù)電 源所需的啟動功率，機組i的啟動功率約束為：
[0042] XPG(t)-Pcr,i>〇
[0043] 式中，XPG(t)-一當(dāng)前時刻系統(tǒng)具有的可供發(fā)電機組啟動用的總功率；
[0044] Pcr.i--機組i啟動過程所需的機組啟動功率；
[0045] 5)網(wǎng)絡(luò)潮流約束，發(fā)電機發(fā)出的功率、節(jié)點電壓和輸電線路上的功率需要滿足電 網(wǎng)運行要求，潮流約束為： pmin p p；inax / _ i 9 η 1 Gi - 1 Cri - 1 Gi ， 1 ~
[0046] 成翁" :1,2,""，％ Pi, - Pimsm ? 2 = . , . , % υΓ<υ,<υ^\ i = \X …,nb
[0047] 式中，Pci--發(fā)電機i發(fā)出的有功功率；
[0048] QGi--發(fā)電機i發(fā)出的無功功率；
[0049] nc一一已恢復(fù)系統(tǒng)的發(fā)電機臺數(shù)；
[0050] Pi 支路i上流過的有功功率；
[0051 ] nL一一已恢復(fù)系統(tǒng)內(nèi)線路的條數(shù)；
[0052] Ui--節(jié)點電壓；
[0053] nb一一已恢復(fù)系統(tǒng)包含的節(jié)點個數(shù)。
[0054] 步驟2,引領(lǐng)蜂搜索蜜源，每個引領(lǐng)蜂在其對應(yīng)的蜜源周圍搜索新的蜜源，如果新 搜索蜜源的質(zhì)量優(yōu)于原有蜜源，將新蜜源作為引領(lǐng)蜂搜索到的待開采蜜源，并將已開采次 數(shù)置〇;否則，將該蜜源的已開采次數(shù)加1;
[0055] 每個引領(lǐng)蜂在其對應(yīng)的蜜源周圍搜索新的蜜源，具體為：
[0056] 假設(shè)蜜源Xi=(Xil，Xi2,…，XiN)周圍搜索的新蜜源為Xk=(Xkl，Xk2,…，XkN)，新1蜜源 中第j維參數(shù)的計算方法為：
[0057] xkj = xkj+rand(_l，1) X (Xkj-Xmj)
[0058] 式中，Xmj為隨機選擇的蜜源Xm中第j維參數(shù);rand(-l，l)是[_1，1]之間的隨機數(shù)， 蜜源中每一維參數(shù)同樣是整數(shù)且不能重復(fù)。
[0059] 蜜源質(zhì)量用適應(yīng)度函數(shù)表示：
[0060]
[00611 式中，Ng為待后動電源總數(shù)；
[0062] T為所有電源啟動的時間；
[0063] PGi (t)為電源i在t時刻所發(fā)出的有功功率。
[0064] 步驟3,跟隨蜂開發(fā)蜜源，根據(jù)引領(lǐng)蜂搜索到的所有蜜源的適應(yīng)度，計算每個蜜源 的被選擇概率，跟隨蜂按照選擇概率，選擇采蜜的蜜源，生成新的蜜源，并計算蜜源適應(yīng)度， 如果新的蜜源適應(yīng)度優(yōu)于原有蜜源，跟隨蜂轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)蜂，將新的蜜源作為待開采的蜜源， 蜜源已開采次數(shù)置0;否則蜜源和引領(lǐng)蜂保持不變，將蜜源的已開采次數(shù)加1;
[0065] 每個蜜源的被選擇概率計算公式為：
[0066] 1=1
[0067] 式中，SN為蜜源總數(shù)，蜜源的質(zhì)量越好，被跟隨的概率越大。
[0068] 步驟4,實時記錄最優(yōu)解，在跟隨蜂和偵查蜂搜索結(jié)束后，迭代次數(shù)加1，記錄截止 到目前為止的最優(yōu)蜜源；
[0069]步驟5,偵查蜂搜索蜜源，當(dāng)某一個蜜源的開采次數(shù)已經(jīng)達到上限limit時，該引領(lǐng) 蜂轉(zhuǎn)變?yōu)閭刹榉?，并生成新的蜜源代替原有蜜源，并將已開采次數(shù)置〇;
[0070] 步驟6,結(jié)束條件判斷，判斷已迭代次數(shù)是否小于最大迭代次數(shù)MC，如果小于則轉(zhuǎn) 到步驟2繼續(xù)執(zhí)行;否則，結(jié)束計算，輸出最優(yōu)解，即最優(yōu)蜜源。
[0071] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為:本發(fā)明以待電網(wǎng)恢復(fù)過程中發(fā)電量與恢 復(fù)時間的比值最大為優(yōu)化目標(biāo)為目標(biāo)，建立了含直流換流站電網(wǎng)的恢復(fù)路徑優(yōu)化模型，基 于迪杰斯特拉最短路徑法求解待啟動電源的恢復(fù)路徑，采用人工蜂群算法求解全局最優(yōu)的 恢復(fù)路徑，全面考慮恢復(fù)過程中機組的啟動條件、直流輸電系統(tǒng)啟動條件和系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)約 束條件，保證系統(tǒng)恢復(fù)過程中的安全與穩(wěn)定。該方法在黑啟動初期