电力启动系统论文

电力启动系统论文（共10篇）

电力启动系统论文 篇1

近年来, 世界范围内大停电事故频发, 如2003年美加8.14大停电、2005年9月我国海南电网大停电、2006年11月欧洲大停电等事故, 充分表明大停电是现代电力系统需要面对的严重威胁, 电力系统大停电后的黑启动恢复问题是系统安全防御的重要课题。研究系统大停电后的恢复控制技术, 对减少事故带来的经济损失和社会动荡具有极其重要的意义, 而科学合理的黑启动方案是实现系统全停后快速恢复的重要保证。华北电力大学联合河北电力调度通信中心对大停电后的黑启动恢复控制策略进行了深入的研究, 在国内外首次提出了一个黑启动电源同时启动多个被启动电厂的扩展黑启动方法, 为黑启动恢复问题提供了一种新的研究思路, 对大停电后的电力系统恢复控制技术的研究和应用具有重要的参考价值。该成果以论文《电力系统扩展黑启动方案的研究》的形式在《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE) 2011年10月第31卷28期刊出, 该研究内容来源于国家自然科学基金项目“用于大停电后电力系统恢复的网架重构方案运行可靠性评估方法研究” (项目编号:51077052) 和河北省自然科学基金项目“电力系统黑启动恢复中机组恢复的分层协调优化研究” (项目编号:E2011502025) 。

电力系统黑启动是指电力系统因事故发生大面积停电后, 不依赖于外部系统的帮助, 通过系统中具有自启动能力机组的启动, 带动无自启动能力的机组逐渐扩大系统恢复范围, 最终实现整个系统的恢复。依据系统在恢复过程不同时期的特点, 通常将系统恢复过程分为黑启动、网架重构和负荷全面恢复3个阶段, 其中, 黑启动阶段是整个恢复过程的基础和前提, 黑启动方案的优劣决定后续恢复的进程与整个恢复过程的效果。

目前, 国内外对黑启动进行了大量卓有成效的研究, 但普遍的做法都是以1台黑启动机组 (抽水蓄能机组、燃气轮机组等) 启动1台被启动机组 (通常为大型火电机组) 作为启动方案, 直到被启动机组成功启动并与黑启动机组并列形成一个小系统后, 才开始启动其他机组进入网架重构恢复过程。在这种黑启动方案中, 黑启动执行过程中除1台被启动机组外的其他机组都处于恢复等待的状态, 由于黑启动阶段需耗费较长时间 (从几十分钟到几个小时) , 所以浪费了其他机组宝贵的热启动时间, 可能在后续网架重构时使某些机组错过最佳的热启动时限, 延误系统恢复进程, 影响系统的恢复效果。

华北电力大学在电力系统黑启动恢复方面具有良好的研究基础, 该文作者带领的课题组近年来对电力系统黑启动恢复及其决策支持技术进行了大量研究, 完成多项相关科研项目, 在黑启动恢复控制方面取得了一系列研究成果, 积累了丰富的研究基础和经验。该文是目前课题组工作的延续和深入, 首先, 鉴于目前有些系统的黑启动电源有较大容量及较好的运行调节性能的实际情况, 提出了扩展黑启动的基本思路, 即用1个黑启动电厂, 采用零起升压或降低电压充电的方式, 同时对多个被启动电厂的恢复路径进行充电并为被启动电厂提供厂用电源, 实现多个被启动电厂首台机组的快速启动。随后, 以扩展黑启动方案所形成的小系统在优化时间段内提供的发电量加权和最大为优化目标, 综合考虑无功功率、启动功率、自励磁及机组启动时间等约束, 建立了扩展黑启动方案的优化模型;最后, 结合最短路径算法及回溯算法对扩展黑启动方案进行了优化。

该文提出的扩展黑启动方法, 有多台机组可以在黑启动阶段得到恢复, 并且形成局部小系统后能为后续恢复提供更大的功率支持, 有利于网架重构的快速进行, 加快整个系统的恢复进程, 显著减少了大停电带来的经济和社会损失。该文的研究成果是原创性的, 在国内外尚未见到其他研究报道, 是大停电后电力系统恢复研究的一个新探索, 所获得的研究成果将对各级电力系统的黑启动具有普遍的指导意义, 对提高我国电力系统黑启动恢复技术的研究和应用水平具有重要意义。

电力启动系统论文 篇2

尊敬的各位领导、同志们：

今天，我们在这里隆重召开能源集团电力职工职业技能竞赛启动大会，这是集团公司为充分发扬“工匠精神”，提高职工岗位技能，打造一支精干高效的职工队伍，拓展集团“H”型人才晋升通道，促进千亿集团目标实现的有力举措。公司有幸作为承办单位，在此，我代表公司，向省总工会和集团公司一贯以来的关怀和支持表示感谢。希望各单位能够按照集团竞赛领导小组的统一安排，精心组织，周密部署，圆满完成各项竞赛任务。

一、凝心聚力，做好赛前组织工作

（一）高度重视，加强领导。本次的竞赛活动覆盖了诸多工种，参赛人员也大幅度增加，使该届技能竞赛的筹备和组织工作更为繁琐和复杂。因此，各参赛单位要高度重视、密切配合、团结协作，齐抓共管，形成工作合力，确保竞赛按照公开、公平、公正的原则有序开展，为参赛队员提供优良的竞技平台，保证竞赛的顺利进行。

（二）精心组织，严格选拔。各单位要认真组织好基层的技能培训、初赛选拔、层层推选，选拔真正有技术、有实力的选手参加集团的大赛。要现场监督指导，严格标准，严明纪律，坚持平衡协调、相关回避的原则，严禁暗箱操作，确保职工信服、评委公认的优秀技能人才脱颖而出，保证赛出真水平，选出真人才，发挥真作用。

二、积极引导，做好舆论宣传工作

（一）强化宣传，引导舆论。本次竞赛受到相关领导的高度重视，竞赛设置多项省级荣誉表彰，是历届竞赛中规模最大，规格最高。希望各单位以高度负责的责任感和认真的态度做好该竞赛的组织宣传工作。要充分发挥舆论导向的积极作用，鼓励和发动广大职工积极参与，确保初赛人员不低于全体员工的半数。

（二）营造氛围，树立典型。各单位要采取多种形式，深入宣传职工技能竞赛的导向、意义和作用。引导广大职工积极开展技术攻关和技能提升，充分延展新时代的“工匠精神”。在全公司形成一种学技术、比技能、重人才的浓厚氛围。要对大赛进行全程跟踪报道，及时编发有关的消息、通讯，报道大赛的进程和取得的成绩，深入宣传每一位技术能手的先进事迹，充分发挥典型模范的积极作用，使职工群众学有榜样，赶有目标。

三、健全机制，为职工成才创造条件

（一）统一认识，更新观念。随着集团的电力版块成功上市，作为建设千亿集团的主战场，不仅需要一支技术过硬，能战斗的高素质职工队伍，更需要大批技艺精湛、锐意进取的专业技能人才。要充分认识到建设高技能人才队伍的重要性和紧迫性，进一步更新观念，统一思想，树立新的人才观、价值观，真正把提升职工技能技术水平作为一项长期的、重要的任务抓紧抓好。通过技术培训、岗位练兵、技能比赛等有效途径，切实提高广大职工的技能技术水平，为公司的可持续发展提供有力的人才保障。

（二）优化制度，总结经验。职工技能竞赛不仅是体现和提升职工技能水平的有效手段，也是公司建立人才培养激励机制的需要。因此，要着力于进一步完善人才培养的激励机制，从而创造一个用机制激励人才，用制度保障人才，用环境凝聚人才，用事业成就人才的良好环境，加快技能人才队伍建设的进度。拓宽技术人员培养、选拔、任用的渠道。其次对激励机制的执行应有效监督、认真总结，及时发现执行中存在的问题，找准不足和缺点，加以改进。确保今后的人才选拔工作更加完善。

今年的职工技能竞赛时间跨度大，竞赛科目覆盖广，组织工作任务重。希望各位领导能够高度重视，立足当前，着眼长远，将职工素质与各项工作任务结合起来，为提高公司的核心竞争力，加快实现千亿集团目标奠定坚实的基础。同时，也希望各单位赛出成绩，赛出态度，比出水平，比出干劲，以展示能源集团的精神风貌！

淮安:启动阳光信访系统 篇3

5月1日,上海世博会开幕。

每逢这样的“敏感”时刻,各级地方党政官员都不敢掉以轻心。淮安市常务副市长陈洪玉却显得很自信:“我只要讲一句话——启动‘奥运机制’,大家就知道该怎么做了。”按照他的说法,一座城市没有信访问题不现实,可贵的是建立一种常态的信访机制。

“便民”与“便官”

淮安市信访局长邱金义算过一笔账,老百姓到市信访局上访,如果从距离淮安市区最远的盱眙县出发,需要换乘两趟车走100多公里的路,来回一趟要一两天,路费花掉一二百元,还要解决两天里住宿和吃饭的费用。一个信访案件从受理到办结,老百姓还要往来几趟,经济压力可不小。而信访局里定编的工作人员只有18名,接待一位信访人简单了解下情况就要两个小时,接待信访人的能力实在有限。

2004年,邱金义被任命为淮安市委副秘书长兼信访局局长,从事基层工作多年的他上任以后拿出了一两年时间重点解决“信访老户”的问题,甩掉历史包袱以后,便开始花心思构建“阳光信访”体系,对多年信访实践的零散经验总结归纳并进行创新。他一直在思考,“能不能用科技手段让老百姓少跑路,把成本降下来还能解放信访干部。”

“高考分数查询”的方法给邱金义带来了启示,于是他请人搞了一个小系统于2007年1月8日正式对外公布,老百姓在家里拨打电话输入信访号码就能查询自己反映问题的处理情况,这是“阳光信访”系统的雏形。再经过几次升级改造,这一系统已经将各种信息通道整合在一起,并且已经覆盖到从市级到乡镇与信访工作相关的部门,邱金义介绍说,“阳光信访”不只是一个工作平台,它的每一项功能都包含着淮安信访工作的理念,甚至在这个平台上寻求信访难题的解决之道。它是一个集全方位受理投诉、便民查询、主动反馈、了解民情和监督管理于一体的系统。

在淮安市信访局的办公室里,工作人员向本刊记者演示了他们的“阳光信访”软件。记者从网络平台登录系统,输入了一个有关“改制”的虚拟问题和手机号码,在信访局的内部系统目录里就生成了一个新的信访号,信访局工作人员可以打开这个信访号填写交办意见,并且将记者反映的问题直接在网上转交于市发改委办理。工作人员再打开市发改委的目录,记者的信访号码又出现在了这里,而到了这一级,信访案件交办的日期已不能更改。同时记者的手机铃声响了,系统自动语音告知记者:案件已受理,并告知案件办理方发改委的咨询电话。

工作人员告诉记者,在现实情况里,市发改委还可以根据实际情况再转交给区县发改委,“问题归属哪一级就归到哪一级具体办理”,每一级部门的处理情况都会录入到系统里,最后案件办理完会再返回信访局来判定是否可以结案。涉及问题简单、归属部门比较单一的案件,只要系统操作就完成了。而对于信访人,也可以利用登记的信访号全程查询案件的进展,在不同的阶段还能收到系统自动给与的短信或语音提示。

记者又通过“视频信访”通道联系上了淮安市清浦区信访局的工作人员王乐,她告诉本刊记者,有的信访人有“崇上”的心态,有了视频这个渠道,老百姓在固定的“领导接访日”或平时以约访的形式都能见到“领导”,不需要越级上访,节约了时间和成本。

据邱金义介绍,有时候他出差到外地,发个短信约好时间,也可以上线视频接访。家里有电脑的信访人甚至可以足不出户反映问题,而边远山村的群众来到所在乡镇的阳光信访综合服务中心也能享受到同样的服务。在信访局内部,还能召开视频会议,组织多个部门会办案件,方便了信访人,也方便了工作人员。

打开“阳光信访”系统的目录,记者发现,淮安市委市政府主要领导的名字也罗列其中。邱金义介绍,老百姓写给市委书记和市长的信不会没有着落,都会被归录到每个领导自己的目录下,淮安市的领导“看信已经形成习惯”,“把‘阳光信访’系统当作办公软件。”

淮安市常务副市长陈洪玉告诉记者,他的电脑上装着“阳光信访”系统客户端,“每周看一两次,书记市长都亲自看信批信。刚开始每天收到十几封信,现在每星期只有一两封。”他每次打开“阳光信访”会重点关注几项内容:要看自己转交的信办得怎样,还要看全市的信访问题都集中到哪里,各部门县区有没有逾期未办结的案件。邱金义笑言:“市委、市政府各个常委、副市长连同他们的秘书都成了办信员。”

治官与“判重”

谈起“阳光信访”系统,邱金义的“得意”之处还有很多,它不仅“便民”、“方便领导”,还能“治官”。邱金义说,在群众合理诉求的背后很可能就是官员干部的失职失责,“一个巴掌拍不响”,而信访局不是职能部门,“只能协调不能直接处理问题”,“监督管理”是信访工作的大难题。

在“阳光信访”系统里,每一个信访事项前都有形象的标志,“绿灯”代表案件在规定的45天内正在办理;“黄灯”是邻近办案期限做提醒;“红灯”说明办理单位超过60天期限没有办结。邱金义介绍说,起初,一些市直机关单位并不重视信访局交办的案件,但是淮安市党委政府主要领导的电脑里也装上了“阳光信访”软件,每个单位对信访案件的办事力度和效果都被暴露在“阳光”下,“赖账”的15家单位立即被通报,一些机关单位的一把手还被叫到市领导办公室“挨了批评”,从此大家不敢再大意。

而另一方面,“亮红灯”的案件系统会自动通知信访人,并且可以自动提供承办部门一把手的手机号码——要想不被老百姓“骚扰”,就要尽职尽责办事。

有了领导和群众监督,邱金义又把“阳光信访”的客户端装到了新闻媒体的电脑里,媒体可以通过“阳光信访”系统寻找案源进行曝光,增加“震慑力”。有了这些“妙招”,淮安的信访干部被“解放”了,他们也可以拿出更多精力来解决群众的实际问题。

邱金义介绍说,有的信访人为一件事“找了书记又找市长,今天去甲部门反映,明天又来到乙部门”,过去信息渠道不畅通,不同人和不同部门对政策的理解、判断可能会有差别,往往得出不同的结论,“不严肃,也不利于息访。”经过几年努力,“阳光信访”系统已经整合了淮安市全部的信访通道和数据平台,“案子只要办了就有轨迹”,这解决了信访工作的又一难题——判定重复上访。

2008年奥运会期间,淮安市政法委书记王友富到洪泽县下访,一位叫殷洪柱的老“劳模”反映家中的儿子下岗后生活困难,请求帮助。邱金义当时也在场,他立即在洪泽县的接访中心进入“阳光信访”系统,资料显示,2007年12月10日,在淮安市党政领导接待日活动中,殷洪柱已向市委组织部长朱维宁反映了儿子就业的问题,当时朱维宁就批交洪泽县县长刘泽宇处理,此后,洪泽县劳动部门先后为其子殷宝国推荐了近10个就业岗位,殷宝国都表示不满意,坚持要进入该县效益最好的化工集团工作,在劳动部门的帮扶下,殷宝国进入该化工集团,工作不足一个月,又嫌苦怕累辞职离开,目前殷宝国在该县巴黎苑小区从事保安工作,月收入600元左右。显然,老人隐瞒了实情。

王友富看到这些情况,对老人说:“老同志要教育你的子女像你一样勤劳致富,不能游手好闲。”殷洪祝有些难为情,从此以后再没有上访。

造车与造路

淮安这座城市的信访故事都写在杨德师的脑海里,这位被称为“活字典”的淮安市信访局副局长,在信访岗位上坚守了近30年。杨德师回忆,上个世纪80年代末90年代初,群体性矛盾显露出来,那时候他常到省会南京“带人”回来,多的时候有数百人,“全国有名”。每逢新领导要到淮安任职,省里领导都会叫去谈话,总要提到信访和稳定的事情。

但是杨德师他们发现,信访工作“就事论事”一件件地解决问题已经变得很困难,于是开始思考构建一个宏观的信访格局。2001年,淮安市开始对历年信访积案大规模处理,他们采用的方法不是把问题“汇总集中”到市里,而是“走下去”,全市成立13个工作组,每个组都由常委和副市长带队,分派到各县区,“逐案过堂”、落实责任。

2004年,邱金义任信访局局长后,淮安的干部开始更多的从“服务和管理”的角度来理解信访工作,他们明确了一个理念:“以人为本,信访为民。”

几年前,淮安市翔宇大道一期工程建设,当时确定了“一次性货币补偿”的单一拆迁安置方案,遭到拆迁户的强烈反对,他们扬言要“10人一批次进京上访”。邱金义等人到当地了解情况,经过调查发现,当地拆迁户的诉求大致可以分为三类:第一类人,家中较富裕,希望享受宅基地自己盖房子,花点钱也乐意;第二类人,家里经济情况还算好,可以接受“一次性货币补偿”的方案,自己可以再添些钱购置商品房;第三类人,家里人口多,经济较拮据,补偿款有限,满足不了需要,希望政府解决统一安置房,哪怕住宅小区条件差一点也可以接受。于是最终的解决方案一分为三:购买宅基地的做法,政府不鼓励,向这部分人收取了一定数额配套设施建设费;接受“一次性货币补偿”的人拿走了补偿款;接受安置房的,政府每平方米再补助200元。

政府没有多花一分钱,一场危机却化解了,拆迁工程在一个月内就顺利完成了。

这件事引发了邱金义的思考,如果每一件重大事项在决策实施之前能够做好调研就不会发生信访问题,信访工作者就像消防队员到处“灭火”,不发生“火灾”那多好?信访局于是向市里提出了建议,淮安市很快出台了《重大事项社会稳定风险预测评估化解制度》,像拆迁、征地、改制这样的重大问题都要进行风险评估,信访维稳的干部要参与进来帮助政府做出“符合民意”的决策。在邱金义的思路里,信访工作要“变被动为主动”,“由治标向治本转变。”

在“阳光信访”系统里也包含着这样一个重要功能——风险预警。系统内将信访事项归纳为社会保障、企业改制、干部作风、征地拆迁等22类,如果一段时间内,一类事项的总量超过了全部信访案件的8%,系统会自动预警。实施三年多来,依靠“阳光信访”系统,淮安市委、市政府出台超前防范和化解信访问题的政策文件有6个,妥善化解了20多个群体性信访问题。在邱金义看来,当代的信访工作已经远远超越了传统意义的“信访”,信访工作的理念和方法也要随着时代创新和进步。“阳光信访”系统的成本不超过30万元,用这30万元把老百姓上访的经济负担和信访部门的行政成本降下去,他觉得“值得”。

邱金义把这个问题比作是“造路”与“造小汽车”的关系,“造路的费用就高了,不如造一辆小汽车在不同的道路上奔跑。”而对于身处偏僻落后地区的基层政府部门,一台电脑装上软件就可以成为“阳光信访”的终端,“门槛”也不高。今年,淮安市信访局计划将“阳光信访”覆盖到村一级。

从城市的角度看信访,淮安市常务副市长陈洪玉也谈及了他的感受:“实事求是讲,在基层老百姓信访多数是有道理的。老百姓找来,我们把问题解决,他们就不用再跑了。如果党委政府门口每天围着人,水泄不通,市领导哪里还有情绪和精力想经济发展的事?”

浅谈电力系统黑启动方案 篇4

随着社会发展水平的提高, 人类生产、生活等社会活动对电能的依赖程度逐渐加深。现代社会, 电力资源的安全稳定已经成为对国家经济建设、社会稳定、国防安全、群众生活有着至关重要影响的基础性因素。改革开放以来, 我国电力事业实现了飞跃式发展。电力系统建设日渐完善, 在国民经济建设中发挥了重要作用。但在电网发展建设的同时, 电力需求也在飞速增长。电力供应局势依然非常紧张。同时, 电网规模庞大, 结构复杂, 给电力供应安全带来巨大挑战。尽管电力单位采取了各类保障措施, 但电力安全事故仍然时有发生。因此, 在电力系统发生事故停运的情况下, 如何在不影响其他电网, 使用故障电网自身有启动能力的机组带动无启动能力的机组, 从而迅速恢复供电, 将停电的负面影响降低到最小程度, 是电力企业当前深入研究的重要课题。这种在电网因故停电情况下, 通过电网自身部分启动带动整体启动恢复供电的过程称为电力系统黑启动。黑启动是电力系统安全保障的重要措施, 更是电力部门技术实力的结晶。电力系统黑启动的有效实施, 离不开科学完善的黑启动方案设计。电力系统黑启动首先要明确黑启动电源, 然后在根据具体情况设计符合要求的黑启动实施方案。通常情况下是将电力系统分为若干区域, 各个区域通过自身黑启动恢复供电, 然后彼此连接, 最终达到整个电力系统恢复供电的结果。

1 电力恢复过程中面临的问题和困难

现代电力系统结构非常复杂, 分布范围极广, 一旦发生事故极易引发大规模停电, 如果不能及时恢复就会给当地生产、生活造成严重威胁, 乃至产生巨额经济损失。尽管目前电力设施历经多年发展、更新, 技术水平已经较为先进, 自动化程度很高。但由于不可预料的因素大量存在, 使得大范围停电恢复依然是一项非常困难的任务, 需要解决许多问题。当前电力系统停电恢复面临的问题有如下几个方面。

1.1调度人员停电事故处理经验相对缺乏 , 难以在短时间内作出适当应对措施。调度人才的培养是一个长期的过程。由于大范围停电对某个地区来说并非频繁发生, 所以电力调度人员普遍缺乏对大型停电事故的实践经验。一旦事故发生, 在极其紧张的环境下难以迅速作出准确恰当的应对, 从而影响了事故处理的效率。为保证事故发生后能够得到及时有效的妥善处理, 电力单位必须提前制定出有针对性的应急预案, 根据可能发生的问题编制切实可行的防范处理方案。当事故发生时, 调度人员能够按照预案立即采取措施, 控制事故事态发展, 减少损失, 恢复生产。预案的科学性、完整性和可行性直接关系到事故处理的结果。任何一个疏漏, 都可能导致严重后果。在编制应急预案时, 必须尽可能考虑全面, 确保预案的执行效果。

1.2 事故发生时信息处理量过大, 调度运行人员人手不足 , 难以及时进行分析、处理, 影响事故处理。

1.3发生大规模停电事故时 , 瞬间剧增的庞大信息量不仅令调度人员难以应对, 也会让调度系统的计算机设备运行步履维艰, 信息运算速度大幅下降, 甚至在事故发生后相当一段时间里都不能发挥应有效用。

2 电力系统黑启动方案编制过程中需要注意的事项

完整性、周密性和不断完善是电力系统黑启动方案编制工作的三个主要特征。在编制黑启动方案时, 要在充分了解、掌握电力系统实际情况的前提下, 全面预估可能发生的问题, 并有针对性的提出解决措施。问题要考虑全面, 防止疏漏。措施要由针对性、切实可行, 保证效果。方案编制基本完成后要根据电网运行情况不断加以完善更新, 使之更具有实效性。当停电事故发生时, 调度运行人员可以根据黑启动方案迅速做出正确的应对措施, 确保供电迅速顺利恢复。在编制电力系统黑启动方案时, 有以下几个问题需要注意。

2.1电力系统重新启动恢复供电的过程必须可控。大范围停电发生后系统许多部分都处于非正常状态, 重新启动的过程实际上就是让这些部分回到正常应有状态的过程。这个过程非常敏感, 任何一个失误的发生, 不仅对恢复供电无利, 而且有可能使事态进一步恶化。因此, 系统的重启动必须处于全程可控状态之下。这需要编制黑启动方案时, 每一个步骤、过程都必须经过深思熟虑, 确保切实可行、安全可靠。这样才能最大限度降低调度运行人员在执行方案时发生失误的可能性, 确保系统启动安全。

2.2电力系统重启动过程中的最初阶段 , 生产一线要主动执行黑启动方案。由于停电事故发生后, 调度运行人员需要处理的信息量极为庞大, 难以迅速对一线进行有效指挥。在这种情况下, 一线值班人员要主动执行起启动方案, 减少延迟时间, 减少调度人员工作压力, 由于独立运作, 对于减少因为事故发生时信息传递不畅造成的负面影响也很有帮助。

2.3在编制黑启动方案时, 要从电网实际情况出发 , 将其适当划分成若干单元, 各个单元能够独立实现黑启动, 然后通过调度中心实现并列, 以加速全系统的恢复过程。

2.4确保黑启动方案编制的严密性和准确性。电力系统结构复杂, 组成设备和影响因素繁多, 必须要在对系统设备、结构、影响因素、运行情况等信息有着全面充分的了解和掌握的基础上编制启动方案。方案规定的措施、操作, 必须保证规范性、准确性和安全性, 严禁对启动过程有较大影响的操作发生遗漏或错位。

3 关于编制电力系统黑启动方案技术问题的一些看法

3.1 启动电源

启动电源是电力系统黑启动工作中的基础要素。水电机组是最为适合的启动电源。在黑启动过程中, 有可能在小机组以长线路接入系统时导致自励磁或产生偏高的末端电压, 为防止发生问题, 应提前接入就地符合。此外, 火电机组也可以用作启动电源, 前提是具有热态再启动功能, 并控制好工作时间。

3.2 无功功率平衡

通常解决电力系统恢复过程中无功功率平衡问题的途径有两种。二者的区别是超高压电网恢复的时机。超高压电网恢复顺序排在整个系统恢复过程的最后, 有利于降低超高压电网恢复时产生的负面影响, 但恢复周期所需时间较长。超高压电网恢复顺序排在整个系统恢复过程的前面, 有利于缩短恢复周期, 但技术要求更高。

3.3 其他问题

3.3.1断路器对环境温度较为敏感 , 冬季气温低 , 往往实施保温措施, 一旦发生停电时间过长, 断路器内部气体会产生凝结现象, 引发断路器失灵。

3.3.2部分具有遥控、遥测功能的系统 , 其直流电源供电时间不超过2小时, 如果停电时间过长会使得这些设备失去工作能力。

4 结束语

电力系统黑启动是电网安全的重要保障。由于涉及内容广泛, 影响因素众多, 一直以来都是电力系统的重点难题。做好电力系统黑启动, 不光要解决技术问题, 更要在管理上予以高度重视。电力企业要高度重视电力系统黑启动的重要作用, 认真编制、不断完善适合本系统电网的黑启动方案, 为突发事故停电下快速重建系统, 恢复电力供应作出保障。

参考文献

[1]韩祯祥.电力系统稳定[M].北京:中国电力出版社, 1995:123-145.

系统优化，让系统飞快启动 篇5

“一键优化”程序并不是万能的

每一台电脑的用户使用习惯千差万别，运行状况也不尽相同，变慢的原因同样是各有差异，一键优化工具虽然省事，但不一定能做到最佳。

首先，我们应该取消一切不必要的开机自动运行程序，即使是你需要运行的程序，进入系统后再手动运行也完全可以。

很多人会抱怨开机时间（从按下电源到桌面完全加载）越来越长，却从没注意过开机时自动加载的应用程序数量，而这些程序大部分都不是你一开机就用到的，除了安全软件。这些随开机自动启动的程序会一直在后台运行到你关机，不管你需不需要它们，既增加了启动时间又白白占用了系统资源，因此我们完全可以在功能设置里去除这些软件随系统自动启动的选项，

避开各种工具条和附属程序

工具条是你系统和网络速度的另一大拖累。浏览器加载这些工具条都要消耗额外的时间和资源，所以把那些工具条都卸载干净吧。这里不仅是IE，类似Firefox这样的浏览器，当安装的扩展数量越来越多后也会拖累浏览器本身，所以经常清理一下扩展程序也会加快速度。

如今的浏览器都已自带了搜索框，并且都支持自定义搜索引擎，所以完全不需要额外的工具条了。

有些程序（常见于各种免费的应用程序）在安装过程中会附带一些赞助商的小程序，并且是默认安装并会自动运行，除非你在安装时不选择它们。在安装程序不要直接点下一步，是个非常良好的习惯，因为即使是微软和谷歌这样的巨头，也会在自己的产品里加上工具条选项。

定期维护

开车的人都会定期养护自己的爱车，电脑其实也一样需要定期维护，这样有助于延长它的使用寿命。比方说定期执行磁盘碎片整理和磁盘清理，能让硬盘读写更有效率。

电力系统黑启动试验方法研究 篇6

所谓黑启动 (Black-start) , 是指整个电力系统因故障停运后, 在无法依靠其它电网送电恢复的条件下, 通过启动系统中具有自启动能力的机组, 带动没有自启动能力的机组, 逐步扩大系统的恢复范围, 最终实现整个系统的恢复。现代电力系统, 由于电网规模较大, 一旦出现故障, 影响面也很大, 容易由局部故障而影响全局, 乃至发生恶性连锁反映, 造成灾难性的严重后果, 这方面国内外都有过惨痛的教训, 如2003年美加8.14大停电事故就是典型的事例。电网发生电网瓦解或大面积停电事故, 将给国民经济及电力系统本身都带来了空前的损失。如果一个电网事前未进行全网的黑启动方案研究, 无任何黑启动措施, 一旦发生了大面积停电或电网全网停电后, 电网的复杂性和庞大性也使电网的恢复过程变得空前的复杂, 运行人员往往束手无策, 恢复供电复杂而费时, 电网恢复非常缓慢, 用户停电时间延长, 停电的损失和影响扩大, 将给国民经济和人民生活带来极大的损失, 甚至影响社会安定。若事先采取相应措施, 制定适当的启动程序, 可尽快恢复系统运行并大大减少停电时间。因此, 镜泊湖发电厂作为黑龙江省东部电网的黑启动源头参加了黑龙江省东部电网黑启动试验。水电机组作为启动电源最为方便, 启动过程较快, 从机组启动速度、调节系统特性及可持续供电时间来看, 是比较理想的黑启动电源。黑龙江省电力有限公司的这次黑启动试验是以镜泊湖发电厂老厂一台机组作为系统"全黑"情况的黑启动电源, 进而通过新厂地下电站、温春变, 启动牡丹江第二发电厂, 然后逐步恢复电网供电。

2 黑启动试验前的准备工作

2.1 黑启动试验前提

按黑龙江省应急事故处理预案, 黑龙江省网发生全停事故, 按电网结构, 将省电网分成四片同时进行黑启动, 东部网为镜泊湖发电厂、牡丹江、鸡西电网。当系统全部停电, 镜泊湖发电厂与系统解列, 厂用电全停, 事故照明投入时以镜泊湖发电厂老厂作为黑启动电源启动东部网。

2.2 黑启动试验条件

在黑龙江省黑启动试验前, 镜泊湖发电厂老厂并不具备成熟度的黑启动试验条件, 原因及解决方案:

2.2.1镜泊湖发电厂老厂, 没有柴油机组, 也就说在系统"全黑"的情况下没有 (除保温机组外) 带厂用电的电源, 在进行理论分析核实计算后, 购入一台由英国威尔信工程有限公司生产的35kW P44E1型柴油发电机组。

2.2.2黑启动试验也可由保温机组带厂用电, 而本次黑启动试验, 保温机组还肩负着带镜泊湖发电厂新厂厂用电的任务, 而现在镜泊湖发电厂老厂保温机组励磁装置、调速器设备老化、运行特性差, 根本不具备条件, 经研究决定进行更换。将原励磁装置更换为北京吉思公司生产的GEC-S01/S02型全数字微机励磁装置, 原调速器更换为天津电气传动研究所生产的TDBYWT步进电机型微机调速器。

在对镜泊湖发电厂老厂相应设备增设更换, 并对运行人员进行新设备的培训讲解, 使其能够熟练掌握后, 使得镜泊湖发电厂老厂具备了相应的黑启动试验条件。

3 黑启动技术措施

3.1 要求直流系统运行可靠和蓄电池容量满足要求。

3.2 确保事故照明自动切换装置工作正常, 事故时可靠投入。

3.3 确保通讯直流电源可靠工作, 系统畅通。

3.4 确保直流逆变电源可靠运行, 以保证中控室综合屏、监控机电源等可靠运行。

3.5 投入220kV线路电网安全自动装置, 确保在恢复送电过程中的电能质量。

3.6 做好保厂用电源和黑启动电源的安全隔离措施。

3.7 老厂2台机组和保温机组调速器、励磁装置交直流电源开关可靠投入。

3.8 柴油发电机工况良好, 平时维护到位, 具备随时启动条件。

3.9 黑启动机组的交、直流工作电源及自动装置具备条件, 在黑启动时进行相应的切换和投入。

3.10黑启动机组励磁装置性能优良抗干扰能力强、手自动切换无波动。

4 黑启动试验启动运行方式

黑启动前镜泊湖发电厂正常运行方式:镜老厂2台18MW机组和2台1.25MW保温发电机组通过镜联线送至镜新厂开关站母线。镜新厂4台15MW发电机组通过镜新厂开关站母线经镜温线送至温春变接入系统, 省际联络线镜平线投入运行。

以下以保温机组为例, 简述镜泊湖发电厂黑启动过程:启动保温机组通过10.5kVⅡ段联络电缆、厂西10.5kV母线、45T带厂用400V母线厂用负荷或启动柴油发电机通过电缆和开关接至400V厂用电母线带老厂1台机组主要负荷。新厂厂用电通过新老厂专用线由老厂向新厂提供或通过1号机恢复新厂220kV系统后, 由新厂220kV 2、3号主变获得。恢复老厂厂用电后, 启动老厂1号机组作为系统恢复电源, 老厂1号机组经1号主变零起升压通过镜联线向新厂220kVⅡ母线充电, 经母联2800开关通过220kVⅠ母线, 利用220kV镜温线送入系统。新老厂厂用电恢复后根据省调指令启动新老厂机组, 启动牡二厂机组、恢复牡丹江、鸡西电网, 进而恢复省东部网最终逐步恢复整个省网系统。

结语

通过本次黑启动试验, 为我厂在系统"全黑"情况下的快速启动恢复系统供电积累了宝贵的经验, 也为我厂完善黑启动于预案提供了宝贵的实践基础。作为镜泊湖发电厂老厂的运行管理操作人员, 我们还应考虑到事故真正发生时可能遇到的紧急意外情况, 如直流系统运行不可靠、事故照明异常、现场通讯中断等等不可预期的情况, 只有我们平时做好充分的事故预想, 才能在可能的黑启动过程中做到万无一失, 确保电网安全快速的恢复, 将国民经济和人民财产的损失降到最低。

参考文献

[1]王士政.电力系统控制与调度自动化[M].北京:中国电力出版社.2008.

电力启动系统论文 篇7

20世纪90年代以来,国内电厂进行了多次机组快速甩负荷( Fast Cut Back,FCB) 实验[1,2,3,4],机组快速甩负荷是指机组在高于某一负荷之上运行时,因内部或外部电网故障与电网解列,瞬间甩掉全部对外供电负荷,维持发电机带厂用电运行或停机不停炉待故障消除后再次并网运行的自动控制功能[5]。具有FCB功能的机组可作为系统黑启动电源,有助于电网在尽可能的最短时间内恢复正常,其社会效益无法用简单的数字来估量。

目前国内外对于FCB机组的研究主要集中于FCB功能的实现,文献[6]考虑了合理的FCB机组布点方案以减少系统恢复时间。文献[7]提出了含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略,比较了FCB机组和常规水电机组作为黑启动电源对系统恢复进程的影响,但文献中对常规火电机组的建模不够完善,同时对于线路和变压器支路仅考虑了充电时间约束。

文献[8]中考虑了火电机组的启动特性,建立了火电机组动态恢复模型。文献[9]对线路引入时间操作权值,用来衡量某条线路从开始投运到投运完毕所花费的时间。文献[10]考虑到机组恢复路径对系统恢复的影响,对恢复路径的操作时间进行了建模。

本文首先建立了机组启动时间模型,包括燃气轮机组、FCB机组和常规火电机组启动时间模型。定义系统开始恢复到机组启动时刻为机组脱网时间,根据机组脱网时间的不同,将常规火电机组分为冷态、温态、热态、极热态和极极热态五种启动方式。对系统线路及变压器支路建模构成恢复路径时间模型,恢复路径时间模型和机组启动时间模型一起构成系统恢复时间模型。在系统恢复时间模型的基础上,以在给定的系统恢复时间内机组向系统输送的总电能为优化目标,提出了考虑恢复时间模型的系统黑启动策略。

2 系统恢复时间模型

2. 1 燃气轮机启动时间模型

水轮机组和燃气轮机组对厂用电要求低[11],具有自启动能力,一般被优先选择作为系统大停电发生之后的黑启动电源,以燃气轮机组作为常规黑启动电源建立启动时间模型。

图1为GE公司9E级燃气轮机热态启动曲线,9E燃气轮机 组自1978年面世,目前出力 可达126MW。机组热启动状态从点火到带满负荷仅需28min[12]。

式( 1) 为燃气轮机组启动时间模型。其中,t∈[0,TGT]; PGT为燃气轮机出力; tlink和TGT分别为机组并网时间和机组启动后至满负荷时间; u( t) 为单位阶跃函数。式( 3) 为机组升负荷率kGT的计算公式,其中,PN为机组额定功率。

2. 2 FCB 机组启动时间模型

表1是近年来国内几次机组100% 负荷FCB试验结果[1,2,3,4],机组甩去全部负荷后带厂用电运行一段时间后再次并入电网。

式( 4) 为FCB机组启动时间模型,t∈[0,TFCB],TFCB为FCB机组甩去负荷再次并入电网至满负荷的时间; PFCB和PAux分别为FCB机组出力和厂用电功率;tlink为FCB机组再次并入电网的时间; kFCB为机组再次并入电网后的升负荷率。FCB机组重新并网后的升负荷率与机组参数相关,图2为河津电厂额定功率为350MW机组FCB启动曲线,对应tlink= 10min,kFCB≈10. 16MW /min[1]。

2. 3 火电机组启动时间模型

电网大停电发生之后,由于火电机组一般不具备自启动能力,需要网络中的黑启动电源启动。火电机组的启动包括锅炉启动和汽轮机启动。按时间顺序火电机组启动一般可以分为锅炉点火到汽轮机冲转、汽轮机冲转到发电机并网和发电机升负荷三个主要阶段[8]。在汽轮机冲转到发电机并网阶段,汽轮机转速从0上升到额定转速,同时机组带上基本厂用电负荷。发电机升负荷阶段,发电机出力逐渐增长至额定功率。三个主要阶段的启动时间分别定义为锅炉准备时间tpre、机组并网时间tlink和升负荷时间trise。根据汽轮机初始金属温度T0可以将机组启动分为冷态、温态、热态、极热态和极极热态等启动方式[13]。

表2是文献[13]中600MW火电机组的启动特性,汽轮机初始金属温度高于450℃时,机组按极热态方式启动,tpre= 20min,tlink= 7min,trise= 33min。机组脱网后机组的冷却特性和机组参数相关[14],一般情况下近似认为机组脱网0. 5h内允许极极热态启动,大于0. 5h但小于1h允许极热态启动,脱网大于32h之后机组只能冷态启动[13,15]。以冷态方式启动为例,图3为600MW机组冷态启动曲线。

定义TG为机组启动至出力达额定功率的总时间,式( 6) ~ 式( 8) 为常规火电机组启动时间模型。机组出力PG由基本负荷功率Pbase和升负荷功率Prise组成,基本负荷功率和升负荷功率的计算公式对应式( 6) 和式( 7) ,其中,t∈[0,TG]。外部电源满足机组厂用电功率之后,锅炉点火启动,到达并网时刻tpre+ tlink之后,机组带上基本厂用电负荷PAux,机组进入升负荷阶段。升负荷阶段中机组升负荷率k随时间发生变化,机组升负荷特性可以用分段线性函数表示。式( 7) 中n为升负荷率的变化次数,ti为升负荷率发生变化的时间,t1= tpre+ tlink,tn + 1= TG。

相同启动方式下,机组启动到达额定功率的时间一般随着机组容量的增加而逐渐增加[16]。参照图3中600MW机组的启动曲线,升负荷阶段机组升负荷率的变化次数由冷启动方式下4次逐渐降低为极极热态方式下1次[13]。根据机组的具体参数,可以构造机组在不同启动方式下的启动时间模型。

2. 4 恢复路径时间模型

系统恢复中要求恢复路径具有技术可行性,线路电压等级的上升和长度的增加会增加线路的恢复难度,影响线路的恢复时间[11,17]。

式( 9) 为恢复路径中线路恢复时间模型,其中,TLine为线路恢复时间; TBasic为线路恢复基本操作时间; KL和KU分别为线路长度和线路电压等级对恢复时间的影响系数,其中,线路长度利用线路电抗表征。考虑到系统停电过程中可能造成的线路损坏及线路恢复需满足一定技术条件,F( t) 为线路恢复时间模型的技术校验项,D( t) = 0表示时刻t线路满足恢复技术条件,否则取D( t) = 1,TP为技术校验罚因子,得:

系统恢复路径还包括变压器支路的恢复,空载变压器合闸可能产生的谐振过电压和励磁涌流等因素会影响变压器支路的恢复时间[18]。励磁涌流衰减时间常数随变压器容量的提高而增加[19],空载变压器合闸过电压随操作母线电压的降低而有较明显下降[20]。

式( 11) 为变压器支路的恢复时间模型,TBasic为恢复基本操作时间; KC和KU分别为变压器容量和操作母线电压对恢复时间的影响系数,其中,操作母线电压以变压器高压侧的额定电压值表征,变压器支路恢复模型中技术校验项的定义同线路模型。

定义恢复路径启动时间TPath为电源向外送电至被启动机组开始启动所花费的时间,式 ( 9) ~ 式( 12) 构成恢复路径时间模型,式( 12) 中m为恢复路径中线路数量; n为变压器支路数量。

系统恢复初期,合理的恢复路径有利于加快系统恢复过程。系统恢复初期恢复路径主要考虑以下因素[11]: 1恢复路径的长度应尽量短; 2恢复路径中电压转换的次数要尽量少; 3恢复路径的启动时间要尽量短; 4恢复路径应具备技术可行性。恢复路径时间模型中线路恢复时间模型考虑了线路长度对线路恢复时间的影响,变压器支路恢复模型使得电压转换次数的增加会延长恢复路径的启动时间。若给定的系统恢复时间为Tall,当恢复路径中的线路或者变压器支路不满足恢复技术条件时,通过取TP> Tall可以剔除不具备技术可行性的恢复路径。

3 考虑恢复时间模型系统黑启动优化

3. 1 目标函数

假设系统恢复过程中机组启动后可以恢复相应的负荷与之平衡,从而使系统的频率及频率变化控制在允许的范围之内[21]。考虑系统一定恢复时间内,机组向系统输送的总电能最大[7],优化模型的目标函数定义为:

式中,Ci( t) 为机组的启动状态,Ci( t) = 1对应机组i在时刻t已启动,Ci( t) = 0对应机组还未启动; Ng为系统机组集合。式( 14) 为机组出力函数Pout_i( t)的计算公式,Pi( t) 为机组i对应的机组启动模型;tst_i为机组i的启动时刻。

3. 2 约束条件

优化模型中的约束条件主要包括机组启动功率约束和机组恢复路径时间约束。

式( 15) 为机组启动功率约束,N1为时刻t已启动机组集合; Pout_i( t) 和PAux_i( t) 为时刻t机组i出力和厂用电功率; PAux_j( t) 为待恢复机组j对应的厂用电负荷功率; 机组j属于待启动机组集合N2,N2= Ng- N1。

式( 16) 为机组恢复路径时间约束,{Tpath}为待启动机组到黑启动电源所有恢复路径对应的恢复时间集合。若机组j在时刻t同时满足式( 15) 和式( 16) ,则符合启动条件,在时刻t能够被启动。

4 考虑恢复时间模型系统黑启动策略求解

图4为系统黑启动优化模型的计算流程图,给定系统恢复时间Tall,根据系统参数建立系统恢复时间模型,图4中Nline为线路和变压器支路集合。t =0时刻,由燃气轮机机组和FCB机组组成的系统启动电源集合N0机组首先启动,tst_i0= 0,i0∈N0。

N2中满足启动约束条件的机组构成时刻t可启动机组集合Nt,Nt中能最大化利用系统启动功率的机组m在时刻t被启动,启动时刻tst_m= t,恢复路径集合{Tpath}中恢复时间最短的路径为机组m的恢复路径。重新计算时刻t可启动机组集合,若Nt为空集则计算时刻t递增,Δt为递增时间步长值。t≥Tall时,计算流程结束。对优化模型求解得到的机组启动时刻及恢复路径构成考虑恢复时间模型系统黑启动策略。

5 算例分析

5. 1 savnw23 节点系统算例

savnw23节点系统[22]由6台机组、23条线路、11条变压器支路构成,如图5所示。系统网络参数参考PSS /E University 33。预设系统恢复时间Tall=100min,递增时间步长Δt = 0. 01min,根据系统参数构建系统恢复时间模型。

表3是savnw系统算例考虑的不同恢复方案,方案1以燃气轮机组作为常规黑启动电源进行系统恢复,方案2采用FCB机组作为系统的启动电源。方案1和方案2中假设t = 0时所有的线路均已满足技术校验。作为方案1和方案2的对比方案,方案3和方案4中假设154-3008线路t = 25min才满足恢复技术条件。系统不同恢复方案中,非启动电源机组均假设为常规火电机组,机组名称用机组所在母线序号表示。

表4为不同恢复方案时系统恢复结果,机组启动时间见表5,表6 ~ 表9对应机组恢复路径。

( 单位: min)

方案1中,savnw系统6台机组均在预设恢复时间内启动,机组向系 统输送的 总电能为2256. 30MWh。初始时刻额定功率为100MW的燃气轮机组3018作为黑启动电源首先启 动,机组102、211和3011均在30min内被启动,启动方式为极极热态启动。机组101和206由于启动时间大于30min,启动方式为极热态启动。

方案2系统黑启动电源采用额定功率800MW的FCB机组206,预设恢复时间内,系统5台常规机组均在30min内极极热态启动,机组向系统输送的总电能为3374. 85MWh。相比于常规黑启动电源,FCB机组一般有较大的额定功率和升负荷率。比较方案2和方案1的计算结果,采用FCB机组作为启动电源时,系统中有更多的机组能以极极热态启动,加快系统的恢复,同时机组能向系统输送更多的电能。

方案3和方案4中连接母线154和母线3008的线路在25min之后才满足恢复技术条件,系统恢复时间内机组向系统输送的总电能相对于方案1和方案2有所下降。方案3中机组211、方案4中机组3011和机组3018由于启动时刻线路1543008尚未满足恢复技术条件,对应恢复路径发生变化。方案3机组206启动时,线路154-3008已满足技术条件,机组对应 恢复路径 与方案1一致。

5. 2 IEEE300 节点系统算例

IEEE300节点系统包括69台机组、411条线路和变压器支路,系统参数参照文献[23],Tall和Δt设置同savnw系统算例。

表10是IEEE300节点系统恢复方案,启动电源名称用发电机组序号表示。方案1中系统由一台燃气轮机组启动,方案2中的启动电源为一台FCB机组。方案3中考虑系统多起点启动,一台燃气轮机组和一台FCB机组组成系统启动电源集合。

表11是IEEE300节点系统不同方案下系统恢复结果,三种方案系统69台机组均在系统预设时间内启动,图6为方案1 ~ 3机组输出电能-时间曲线。机组启动方式见表12,采用燃气轮机组作为启动电源( 方案1) 时,系统68台常规火电机组中29台机组极极热态启动,其余39台机组极热态启动。系统采用FCB机组作为启动电源( 方案2) 时,48台机组极极热态启动。考虑多启动电源情况( 方案3) 时,系统所有常规火电机组均在极极热态启动方式允许脱网时间内启动。

IEEE300节点系统算例的计算结果,进一步验证了考虑恢复时间模型系统黑启动策略的准确性和采用FCB机组作为黑启动电源的可行性。

6 结论

建立了由机组启动时间模型和恢复路径时间模型构成的系统恢复时间模型,并提出了考虑恢复时间模型的系统黑启动策略。算例结果说明,针对大系统,在采用常规黑启动电源启动的同时,考虑FCB机组的黑启动能力,有利于进一步加速系统的恢复,在宝贵的系统初期恢复时间内机组能够向系统输出更多电能,减少系统大停电带来的损失。

摘要：具有快速甩负荷(Fast Cut Back,FCB)能力的机组可以作为系统非常规黑启动电源,有助于电网在尽可能短的时间内恢复正常,具有巨大的社会和经济效益。将常规火电机组的启动分为冷态、温态、热态、极热态和极极热态五种启动方式。机组启动时间模型和恢复路径时间模型一起构成系统恢复时间模型。恢复路径时间模型中技术校验项的考虑,使得系统恢复过程中不满足技术条件的恢复路径在计算中得以剔除。在给定的系统恢复时间内以机组向系统输送的总电能为优化目标,提出考虑恢复时间模型的系统黑启动策略。savnw23节点系统和IEEE300节点系统算例验证了考虑恢复时间模型系统黑启动策略的准确性。大系统中考虑多启动电源的算例结果进一步表明FCB机组有利于加快大系统的恢复进程。

电力启动系统论文 篇8

本文利用FPN技术,建立了一种简单的FPN推理过程通用模型,给出了新的FPN数据表,在此基础上实现了FPN推理算法,并将此模型应用到飞机电力启动系统的故障诊断,解决了飞机电力启动系统故障诊断推理过程中的并行推理问题,提高了故障诊断效率。

1 模糊Petri网

1.1 模糊Petri网定义

定义1模糊Petri网是一个八元组:

其中:P={p1,p2,…,pn}是库所的有限集合,n(n>0)为库所的个数。T={t1,t2,…,tm}是变迁的有限集合,m(m>0)为变迁的个数;P∩T=Φ(空集);D={d1,d2,…,dn}是命题的集合;I=P×T→{0,1}是输入函数,表示从库所到变迁的映射;O=T×P→{0,1}是输出函数,表示从变迁到库所的映射;F:T→[0,1]表示变迁的可信度函数,映射变迁到一个0～1之间的实际值F(tj)=μj,W:T→[0,1]表示库所Pj的可信度函数,映射库所到一个0～1之间的实际值W(Pi),(i=1,2,…,n);F:T→D是每一个节点的库所与命题间的映射。

定义2令A为一有向弧的集合,若pj∈I(ti),则存在着一个从Pj至ti的有向弧αij,αij∈A。这里,Pj是变迁ti的输入库所;若pk∈O(ti),则存在着一个从ti至pk的有向弧αik,αij∈A,pk是变迁ti的输出库所。

1.2 模糊产生式规则

模糊产生式规则是一种IF-THEN结构的模糊条件句,是对不确定、模糊、不精确知识的一种常用描述方法。通常模糊产生式可分为3类,在产生式系统中,从前提到结论是一棵与或树,每个产生式系统包含着许多这样的与或树。模糊产生式规则主要有3种形式,各规则形式如图1所示,分别为:

类型1:If

类型2:If

类型3:If

在FPN中,每一个变迁对应一个规则,变迁的输入库所是规则的前提条件,变迁的输出库所是规则的结论,变迁的一个映射函数对应规则的可信度,库所中的标记值对应规则中命题的可信度,规则的匹配成功与FPN中变迁的发生相对应。类型2的模糊产生式可由类型1和类型3得到,因此,根据定义1和定义2,本文仅应用图1中第1和第3种形式的模糊产生式规则。

2 基于FPN模型的模糊推理

2.1 FPN推理的数据表

故障诊断是指由观察到的某一故障现象寻求导致这一故障的原因的过程。参考文献[4],本文在文献[3]的基础上,对模糊推理算法进行了简化,与文献[3]数据表不同的是:只建立一个表,这张表中包含下述3类信息:①变迁ti的映射函数值F(ti);②变迁的立即可达输入库所IP(ti);③变迁的立即可达输出库所OP(ti)。具体内容见定义3。

定义3[4]设Pj为一个库所,ti为一变迁,如果Pj∈I,则称pj为ti的立即可达输入库所。所有立即可达输入库所的集合称为ti的立即可达集合,记为IP(ti);如果Pj∈O,则称pj为ti的立即可达输出库所。所有立即可达输出库所的集合称为ti的立即可达集合,记为OP(ti)。

例如一个模糊Petri网,如图2所示,网中Pj的立即可达性输入库所集合IP(ti),立即可达性输出库所集合OP(ti),见表1所示。

2.2 FPN推理算法

根据FPN的基本理论,为解决以往推理算法不适用于“或”逻辑的缺点,本文推理算法实现的具体步骤如下:

第一步:定义及有关算法集合[4,5]

(1)定义Ypn集合,用来存放所有库所名及库所的可信度值,存放格式为:

(2)定义Ybf集合,用来存放FPN数据表的变迁的映射函数值,变迁的立即可达输入库所名和立即可达输出库所名,存放格式为

式中,{IP(ti)}表示由一个或多个库所组成,根据FPN数据表而定。

(3)定义NS集合,用来存放开始库所名集合和已知可信度的库所名,存放格式为

算法的输出信息为目标库所的库所名及可信度值。

第二步:算法的推理:

3 实例分析

飞机电力起动系统是重要的机载设备之一,是适时可靠地启动飞机发动机的关键系统。以某型飞机电力启动系统故障为例,设知识库中的规则如下[6]:

R1:IF地面电源供电故障(p1)THEN不点火不打油(p7)(CF=0.92);

R2:IF定时机构故障(p2) THEN不点火不打油(p7)(CF=0.90);

R3:IF点火线圈故障(p3) THEN不点火只打油(p8)(CF=0.93);

R4:IF油泵油门故障(p4) THEN只点火不打油(p8)(CF=0.91);

R5:IF M1继电器不工作(p5)∧MI继电器不断开(p6) THEN四级起动转动不正常(CF=0.88);

R6:IF不点火不打油(p7) THEN电力启动系统故障(p11)(CF=0.90);

R7:IF不点火只打油(p8) THEN电力启动系统故障(p11)(CF=0.91);

R8:IF只点火不打油(p9) THEN电力启动系统故障(p11)(CF=0.93);

R9:IF四级起动转动不正常(p10)THEN电力启动系统故障(p11)(CF=0.8 9)。

上述实例规则的FPN见图3,FPN数据见表2。

输入初始化值

通过上述推理算法可得到表3所示的结果。可以看出,由于地面电源供电故障导致不点火不打油的可信度为0.75,点火线圈故障导致只点火不打油的可信度为0.63,通过对表3的数据分析可知,此次检测中,飞机电力启动系统故障的主要原因是地面电源供电。

4 结束语

本文应用新的数据表结构的模糊Petri网模型,对某型飞机电力启动系统进行故障推理和诊断,在给出的FPN数据表基础上实现了FPN推理算法,解决了飞机电力启动系统故障诊断推理过程中的并行推理问题。实例表明,该FPN模型,数据表结构更易理解,算法实现更加简单,并可推广到其它复杂系统的故障诊断推理。

参考文献

[1]危胜军，胡昌振，谭惠民．模糊Petri网知识表示方法在入侵检测中的应用[J]．计算机工程．2005，31(2)：130-132

[2]孙静，泰世引，宋永华．模糊Petri网在电力系统故障诊断中的应用[J]．中国电机工程学报．2004，24(9)：74—79

[3]丁军，张志华，周学智．模糊Petri网在火控系统中故障诊断中的应用[J]．情报指挥控制系统与仿真技术．2005，27(3)：49- 52

[4]张白一，崔尚森．基于模糊Petri网的汽车故障诊断方法[J]．长安大学学报(自然科学版)．2008，28(2)：93-96

[5]王南兰．基于模糊Petri网的发动机磨损故障诊断[J]．煤矿机械．2007，28(12)：187-189

电力启动系统论文 篇9

一、黑启动原则

(一) 目标要求

电力系统黑启动是指在系统全停的情况下, 利用系统外电源或系统内具有自启动能力的机组逐步恢复系统正常运行的过程。电力系统恢复的总目标是在最短时间内使系统恢复带负荷的能力, 具体要求有两个:尽可能地用最小启动功率启动机组;制定严格的操作票制度, 实现操作步骤最少。

(二) 恢复方法

一般电网全停后主要靠两种方法来恢复:从周边还有电源的系统取得电源, 用来恢复本地区的电网网架和启动本地区的主要电厂;利用本电网区域内的、具有自启动能力的电厂首先启动, 然后再逐步恢复系统。

(三) 方案的制定

在制定黑启动方案时需考虑下列原则:路径中电压转换的次数尽量少;每个方案的路径长度尽可能短;尽量先启动离重要负荷近的机组;每个方案开关操作次数尽量少;每个方案在启动容量允许的前提下, 要选择被启动机组的容量尽量大;便于主网架的快速恢复。

(四) 子系统划分

针对黑启动的具体情况, 黑启动时可以将电网划分成为多个子系统, 各子系统内部可以同时进行黑启动操作, 以加速全系统的恢复。每一个子系统都应有1个主网架, 包括子系统内的黑启动电源、主要电厂、枢纽变电站和重要负荷。子系统划分原则如下:根据电网结构特点和黑启动电源所在的地理位置合理划分子系统;各子系统至少有1个黑启动电源并具有较好的调频调压手段;各子系统应具有明确可靠的同期并列点, 子系统之间具有的合环点需要明确。

(五) 电源电厂的选择

选择黑启动电源的电厂时应遵循下列原则:尽量选择调节性能好的、启动速度快、具备进相运行能力的机组;优先选用直调电厂作为启动电源, 其次选用用户电源;尽量选择接入较高电压等级的电厂;有利于快速恢复其他电源的电厂;距离负荷中心近的电厂。

(六) 恢复过程

黑启动中可以把恢复过程分为三个阶段:形成独立的子系统;各子系统的并列与合环;负荷的恢复, 最终电网全面恢复正常运行。

二、负荷恢复中的注意事项

第一, 黑启动过程中, 应当按照负荷的重要等级, 并考虑电网的稳定及恢复速度有序恢复, 在负荷恢复的过程中, 系统频率应控制在49.5~50.5Hz之间。在调度操作方案中应列出负荷恢复的优先次序和数量, 优先保证各级电力调度机构、电厂、通讯部门、党政机关、重点厂矿企业的保安负荷等重要负荷的供电。

第二, 负荷恢复过程中, 电压应控制在0.9~1.1p.u.之间。每一步操作都需要监测重要节点的电压水平, 否则极易导致黑启动失败。

第三, 负荷恢复过程中, 系统应留有一定的旋转备用容量, 旋转备用容量一般不低于系统发电负荷的30%。

第四, 采用外网黑启动时, 其容量较大、安全稳定余度较高, 故黑启动的同时即可恢复部分负荷;采用内部自启动电源进行黑启动时, 其容量较小、启动及恢复速度较慢、安全稳定余度较低, 故黑启动的同时可恢复的负荷要根据机组的容量及运行要求, 密切配合调度人员和电厂运行人员逐步恢复, 不能操之过急。

第五, 为了保证电网的电压水平, 要求电网中的无功补偿设备能根据电压情况进行必要投切, 避免远距离输送无功功率。

三、系统要求

(一) 初始状态

黑启动调度操作方案中应根据其路径方案明确各黑启动机组、被启动机组的初始状态, 以及各厂站上的初始状态。对各厂站的黑启动初始状态安排中, 要有防止非同期合闸的操作及措施。黑启动机组、被启动机组的初始状态应保证直流及安全控制回路正常、机组的各参数正常、具备黑启动条件。黑启动路径中各变电站应按照预定方案倒为黑启动初始运行方式, 可以直接由外部受电, 并可作为下一级厂站的电源。

(二) 二次系统

1. 直流系统

电网黑启动过程中, 各调度机构及厂站应加强对直流系统的监视和维护, 采取减少直流负荷的措施, 延长直流电源的供电时间, 一般情况下应大于4小时。若变电站停电时间过长, 直流电源已耗尽, 将会造成断路器和隔离开关等设备无法进行自动操作, 从而导致黑启动时间延长、延缓整个电网的恢复过程。

2. 电力通信

电网黑启动过程中, 各级调度机构及厂站应保持通信畅通, 若不能直接联系, 可以通过第三方联系。但系统全停时, 通信系统应立即按照应急机制启动通信应急预案, 保证调度电话和继电保护通道的畅通。

3. 继电保护

电网黑启动过程中, 各保护应充分考虑系统电源问题, 以保证在黑启动过程中快速切除故障。对继电保护的要求为:重合闸应退出运行;过电压保护必须投入;低电压和低周保护 (低周保护是当电源频率低于设定值时, 保护电路就动作, 并发出报警信号) 停用。

4. 安全自动装置

系统全停后, 原则上退出区域稳控装置中的切除机组、切除负荷出口压板, 就地稳控装置的运行状态不变。

5. 调度自动化

电网黑启动过程中, 调度自动化系统应立即按照应急机制启动自动化应急预案, 保证自动化信息的准确、可靠。

四、黑启动决策支持系统

(一) 人工制定黑启动方案的弊端

目前黑启动方案总体制定一般是根据系统的具体情况, 人工选择一条或几条黑启动路径, 然后借助各种电力系统分析软件对黑启动过程中所涉及的不同问题分别进行分析校验, 确定可行的方案。但是人工制定方案有很大弊端:首先, 黑启动方案的制定需要进行大量的系统计算分析, 靠人工对初选方案进行分析比较, 确定可行方案过程复杂, 而且所能研究的方案数量有限, 很难得到最优的方案;其次, 由于系统运行情况的多变性, 已制定的黑启动方案难以及时更新, 不能适应新的系统结构和运行方式, 影响黑启动方案的可用性。

(二) 黑启动决策支持系统的优势

为了克服人工制定黑启动方案的不足, 根据黑启动的特点, 借助人工智能搜索技术, 并结合传统的数值计算方法和优化规划技术设计的一种黑启动决策支持系统, 可为调度人员提供一个科学、直观的决策依据。决策支持系统的一个显著优点是:方案制定者可根据系统的实际状态, 及时快速地修正黑启动方案库。

(三) 黑启动决策支持系统特性及发展方向

通常设计的黑启动决策支持系统需要具有较强的抗干扰能力、自学习能力、良好的可维护性和灵活处理恢复中遇到的各类实际问题的能力。随着电网规模越来越大, 建立自适应的黑启动策略将成为一个趋势。

五、结语

伴随着电网规模的扩大, 电网事故的几率也在增大, 造成电网大面积停电的原因变得越来越复杂。若电网发生大面积停电甚至全部停电事故, 其恢复的难度远大于因设备故障而造成的个别地区部分停电。因此, 除了加强电网建设和安全管理, 还要做到防患于未然, 对电力系统黑启动进行深入的研究, 一旦发生电网全停或者大面积停电事故, 电网黑启动预案将发挥极其重要的作用。

参考文献

[1]蔡述涛, 张尧, 荆朝霞.地区电网黑启动方案的制定[J].电力系统自动化, 2005, 29 (12) .

电力启动系统论文 篇10

随着电力系统规模的不断扩大和电力市场改革的发展与深化,电力系统倾向于接近极限运行。 虽然依靠保护装置和自动控制装置可有效降低大事故发生的概率,但由于很多不确定性因素的存在,大停电事故的发生依然无法完全避免[1,2,3]。 一旦发生大停电事故,将会造成重大经济损失,甚至可能影响社会稳定。 因此,如何在大停电事故发生之后快速、安全、稳定地恢复电力系统仍然是具有重大意义的研究课题[4,5,6]。

电力系统恢复策略总体上可分为2类[7,8]:串行恢复和并行恢复。 串行恢复时依次恢复厂站,属于接力模式;并行恢复则将系统分为若干区域,首先对每个区域独立进行恢复,最后将各个区域连起来。 并行恢复策略将复杂电力系统恢复问题分解成若干区域进行恢复,可降低问题复杂度,加快系统恢复进程。 在此背景下,本文重点研究如何实现电力系统的分区恢复。

国内外在电力系统分区恢复方面已经做了一些研究工作。 文献[9]提出一种基于广域测量系统的分区策略,在满足分区基本约束的前提下,保证各分区内的每个厂站都是可观的,以保证恢复系统的安全性。 文献[10-11]基于有序二元决策图OBDD (Ordered Binary Decision Diagram)对系统进行分区, 将黑启动分区搜索问题转化为布尔量决策问题进行求解。 文献[12]将系统分区策略与分区内节点恢复路径、恢复顺序统一考虑,采用经典的最短路径法与遗传算法求解分区优化模型,得出最优分区恢复方案。 文献[13]提出了一种基于超效率数据包络分析模型的评估方法,对扩展黑启动方案的恢复相对效率进行评估。 文献[14]基于复杂网络社团结构理论提出了一种划分恢复子系统的算法,并利用模块度指标衡量划分结果的合理性,给出了子系统之间同步并列的先后次序。 文献[15]提出了基于多代理系统的孤立微电网的黑启动策略,并分析研究了微电源的黑启动能力、参考源的选取以及黑启动过程中微电源控制方式等问题。 文献[16]结合多目标优化技术和多属性决策方法对扩展黑启动方案进行优化和决策,通过对优化得到的Pareto最优解集进行Vague模糊集多属性决策分析,进而选出最优的扩展黑启动方案。 文献[17-18]以四川电网为例,对大电网黑启动指导原则、黑启动过程中的电压频率控制以及并网控制等问题进行了研究。

综上所述,现有黑启动分区恢复方面的研究仅考虑了网络拓扑结构,没有综合考虑机组容量、负荷大小、线路潮流等参数。 分区并行恢复的目的是为了保证系统能够实现快速恢复,这样就有必要在分区并行恢复过程中综合考虑分区后各区域中的机组快速恢复问题。 区域内机组恢复问题属于组合优化问题,计算复杂性高;为实现快速恢复,本文提出黑启动分区的两步策略。 文中首先介绍图论中的图分区模型和计及电力系统特征的拓扑图简化原则;然后根据机组分组模型将系统中所有机组分组;将分组后的拓扑图简化,建立电力系统图分区模型,并利用ILOG CPLEX求解机组分组模型和电力系统图分区模型;最后以新英格兰10机39节点系统为例, 对所提出的方法进行了说明。

1图分区

在采用图论方法对电力系统网络拓扑进行分区时,首先需要将电力网络用抽象图来表示。 文献[19] 详细介绍了电力网络的简化原则,在此不再赘述。 在把电力网络抽象为一张稀疏连通图后,其分区问题就近似于图分区问题,但与一般图分区问题不同的是黑启动分区需要结合电力系统自身的特征。

1.1图分区问题的数学模型

图分区问题的实质是将图中的节点在满足一定约束的前提下划分到2个或多个分区中,以优化特定的目标函数。 到目前为止,图分区方法主要应用于并行恢复、稀疏矩阵排序、超大规模集成电路设计等领域[20,21,22]。

对于任意一个含有n个节点、m条支路的图,定义有向图的关联矩阵A,其中任一元素al j的取值原则为:如果节点j是支路l的一个顶点且支路l的方向起始于节点j,则其值为1;如果节点j是支路l的一个顶点且支路l的方向指向节点j,则其值为 -1; 否则其值取0。 以图1所示含有4个节点、5条支路的系统图为例,其关联矩阵为:

定义一个分区指标列向量X,其维数为网络的节点数,其元素取值为1或 -1,数值相同的元素所对应的节点属于同一分区。 将拓扑图分为2个区(即分区Zq,1和分区Zq,2,分别表示第q次调用分区模型时所得到的2个分区)时,定义分区Zq,1中任意节点j在指标向量X中的对应值xj都为-1,分区Zq,2中任意节点k在指标向量X中对应的值xk都为1。 这样,如果已知分区指标列向量,就可以判断出哪些节点属于分区Zq,1,哪些节点属于分区Zq,2。 例如,在图1所示的网络中,假设将节点1和节点3分到Zq,1内, 节点2和节点4分到Zq,2内,则其分区的指标向量X =[-1,1,-1,1]T。 将关联矩阵与指标向量相乘得到新的矩阵Y,由于可以根据Y的元素判断出线路的分区信息,这里将Y称为分区矩阵。 Y是m维列向量,如果Y的元素yl为0,那么支路l为分区内的线路;如果yl不为0,则支路l为分区间的联络线路,yl的正负与分区间的联络线构成的割集的方向有关。 对于图1所示网络,Y = AX =[-2,0,-2,0,2]T,因此支路l1、l3和l5为分区联络线,支路l2在Zq,1中,支路l4在Zq,2中。 由分区矩阵的含义可以得到[23]:分区矩阵的转置与分区矩阵的乘积等于各分区间联络线数目的4倍,即YTY=XT(ATA)X=4 SIL,这里SIL是各分区间的联络线数之和。

综上所述,由网络拓扑图的关联矩阵A和指标向量X就可以完全表征分区间联络线和各分区内部线路的组成。 因此,对于含有n个节点、m条线路的网络拓扑图,以分区间联络线数目最小为目标的最优分区问题可描述为:

其中,X的第i个元素xi取值为 -1或1。

这是一个典型的整型规划问题。

1.2图的简化原则

实际电力系统的节点数和支路数一般都很多, 为减少计算负担、提高计算效率,需要尽可能简化系统的拓扑图。 文献[24]给出了研究系统主动解列时系统拓扑图的简化原则,其中3条原则同样适用于本文的研究,具体如下:(1)合并度为1的节点;(2) 删除度为2的节点;(3)删除独立环。 其中,本文在使用原则(2)对图进行简化时,还要求该度为2的节点既不是发电机节点也不是负荷节点。 根据本文所提方法的特点,这里还提出一条简化原则,即:(4)合并已确定分组的节点。 分组是指在对系统分区前, 首先将部分节点划分到一组中,并在分区模型中等效为一个新节点,以保证组内的节点在同一个分区中。 这里将各分组中的待恢复机组与该分组内黑启动电源等效为一个新的黑启动电源。 新的黑启动电源所在节点的有功功率等于实际黑启动电源和该分组内待恢复机组的有功功率之和,新的黑启动电源所在节点的负荷等于实际黑启动电源节点、该分组内待恢复机组节点以及恢复路径经过的节点的负荷之和。 对于已确定分组的节点,将这些节点等效为一个节点可保证同一组的节点被划分到同一个分区中。

2恢复分区模型

2.1黑启动分区的原则与约束

2.1.1黑启动分区个数

文献[9]给出了黑启动分区个数的判断原则,即分区个数的最大值等于系统中黑启动电源数和负荷节点数中较小者,表示为:

其中,s为最大分区数;n为节点数;Nb i和Nl i分别表示节点i处是否存在黑启动电源和负荷,其取值均为0或1(0表示不存在,1表示存在)。

2.1.2约束条件

黑启动分区是系统恢复过程中的一个重要步骤,为保证系统安全、高效地恢复,各分区必须满足以下3个约束:(1)黑启动电源约束;(2)功率平衡约束;(3)最小有功功率约束。

关于上述3个约束的详细描述可参见文献[9] 和文献[10]。

2.2机组分组模型

为确定待恢复机组最适合由哪台黑启动机组来启动,首先要建立待恢复机组的分组模型,以使得各分组内的待启动机组从黑启动电源获得启动功率的时间最短。 然后,在电力系统图分区模型中,把属于同一分组内的机组及它们之间的连接线等效为一个新机组,并在系统分区完成后,将等效的新机组还原到原拓扑网络中,这样就可以保证同一组内的机组仍在同一分区中,从而避免待启动机组被划分到其他分区从而导致其恢复时间延长的问题。

本文在确定待恢复机组分组时考虑了这些机组从黑启动电源获取启动功率所需时间最短这一重要因素,为了保证机组尽快获得启动功率,将相关线路恢复时间设定为线路的权重。

这里采用经典的最短路径算法即Dijkstra算法来确定源节点到其他任意节点的最短路径长度。 由于线路的权重为该线路的恢复时间,因此黑启动机组到待恢复机组的最短距离即为构成恢复路径的各线路的恢复时间之和。

为构造待启动机组的分组模型,定义一个b行r列的分组标识矩阵V,其中b为整个电力系统中黑启动机组台数,r为待恢复机组台数。 V由r个b维分组标识列向量Vg组成,Vg=[v1g,v2g,…,vbg]T。 其中,g为任意待恢复机组的编号(1≤g≤r);v1 g、v2 g、… 、vbg分别为表征机组g所属分组的布尔变量,对于任一机组g的分组标识向量Vg中的元素,如果满足veg=1, 且对于任意自然数c(c≠e,且1≤c≤b、1≤e≤b), vcg= 0,则机组g属于分组e。 Vg表征机组g与所有黑启动机组之间的恢复关系。

将待恢复机组分组,以任一机组从本组中的黑启动电源获得恢复功率所需时间最少,分组数等于黑启动电源数。 这样,待恢复机组最优分组问题可描述为:

其中,[w1g,w2g,…,wbg]T为机组g的恢复时间向量,其任一元素wtg表示机组g到黑启动机组t的最短路径,即启动功率从黑启动机组t送到机组g所需时间;α 为一个比例系数。 式(5)表示任意分组e内非黑启动机组的台数不大于系统中非黑启动机组总台数乘以 α,这样就可以避免多数待启动机组被划分到同一分组中。

式(3)— (5)所描述的优化模型是典型的带约束线性整数规划问题,可采用ILOG CPLEX求解,得到所有待恢复机组的分组结果。

2.3电力系统图分区模型

分区并行恢复可以提高整个系统恢复速度。 影响分区恢复效率的一个重要因素是各分区的同步问题。 为提高分区同步并列恢复的效率,在分区时应尽量使得分区之间的联络线条数最少。 另一方面, 电力网络作为一种复杂网络,具有社团结构特性,分区结果应能在一定程度上反映其社团结构,即社团内部节点间的连接比较紧密,社团间的连接相对稀疏[14]。 分区间的联络线潮流也是影响同步并列的一个重要因素,因此在黑启动分区时需要适当考虑联络线潮流,使联络线上有功功率绝对值之和最小。 黑启动分区策略是在系统恢复之前制定的,此时无法预知系统恢复后的联络线潮流,可利用停电前线路的有功功率作为其近似值。

以联络线上有功功率绝对值之和最小为目标的优化问题可用数学方式描述为:

其中,Al为矩阵A第l行的行向量;Pl为线路l上的有功功率。

这样,以分区间联络线个数最少和联络线上有功功率绝对值之和最小为目标的电力系统分区模型可描述为:

min F3=1 XT(ATA)X +1βXTlm鄱 Pl(A TlAl) lX (7) 44l=1

其中,β 为比例系数,用于反映联络线个数最小和联络线上有功功率绝对值之和最小这2个目标的相对重要程度。

该优化模型还需满足如下3个约束条件。

a. 分区内黑启动电源约束 。

其中,PGj为节点j的机组容量,如果j处没有发电机组,则该值为0;PL j为节点j的负荷容量,如果j处没有负荷,则该值为0; xj为分区指标列向量X的第j个元素,且xj的取值为 -1或1;ε 为一个数值很小的正数;U(x)为逻辑函数,当x≥0时U(x)=1,当x < 0时U(x)=0;堠为逻辑与运算符。 式(8)用于保证每个分区内至少包含1个黑启动电源和1个负荷。

b. 分区内功率平衡约束。

其中,d为分区内容许的有功功率不平衡量。 式(9) 保证每个分区内的功率不平衡量不大于一定的阈值。

c. 分区内机组最小有功出力约束 。

其中,PmGijn为位于节点j的发电机最小有功功率。 式 (10)表示各分区中总的负荷功率不低于分区中所有机组的最小有功功率之和。

上述电力系统图分区优化模型属于有约束二次整型规划问题,其中的优化变量只能取1或 -1。 这样,可以采用线性变换将该模型转换为有约束二次布尔类型的规划问题,并用ILOG CPLEX求解。

在此说明本节所给出的公式含义及其关系。 式 (2)用于确定黑启动分区个数 ;式(3)—(5)分别为待恢复机组最优分组问题的目标函数和约束条件;式 (7)为电力系统分区模型的目标函数 ;式 (8)—(10) 均为约束条件。 式(3)—(5)和式(7)—(10)的关系为:式(3)—(5)为所提出的待恢复机组分组模型,是黑启动分区策略的第一步;式(7)—(10)为所提出的电力系统图分区模型,是黑启动分区策略的第二步。

对于用上述模型求解得到的某个分区是否要继续划分的判断原则是该分区所含黑启动电源数是否大于等于2。 如果该分区有2个或2个以上的黑启动电源,那么该分区可以考虑继续划分,直至每个分区仅含有1个黑启动机组。 例如,对于一个含有3个黑启动机组的区域,第1次求解电力系统图分区模型时所获得的2个区域必然分别含有1个和2个黑启动电源。 一般而言,含有2个黑启动电源的区域其机组功率相对较大,其负荷一般也大些,因此该分区的规模就相对大些;如此对分区进一步划分,最终得到的各分区规模一般不会相差很大。

黑启动分区问题从根本上而言属于图论中的多分区问题(k-way partitioning problem),而研究多分区问题最常用的方法就是递归二分法(recursive bisection)。 本节中所构造的电力系统图分区模型就是基于递归二分法的思想发展起来的,并将其描述为有约束二次整型规划问题。 每次调用该图分区算法都可保证局部最优,整个求解过程则兼顾了全局最优。 图分区问题属于NP完全问题,对于大规模问题无法在多项式时间内获得全局最优解。 本文利用递归二分法将黑启动分区问题转化为凸二次规划问题,从而将其由NP完全问题转化为P问题,降低了问题的复杂性。

需要指出,在所构造的电力系统图分区模型中考虑了系统调频能力。 在系统恢复过程中,通过控制各阶段负荷恢复量,使分区内发电机组有功功率不小于恢复负荷量,并留有一定裕度,从而保证各分区内的机组有能力对本分区进行频率调节。 在黑启动子系统内可选择的电压调节方式有多种,包括利用发电机、变压器变比、无功补偿设备等。 在系统恢复过程中,系统调度员可以合理选择电压调节方式, 使电压保持在给定的安全范围内。

2.4恢复分区步骤

本文提出了大停电后电力系统的黑启动分区两步策略。 其中,第一步将系统中待恢复机组分组,以使得各分组内的待恢复机组从黑启动电源获得启动功率的时间最短,并保证在第二步分区过程中同一组内的机组仍在同一分区中,避免待启动机组被划分到其他分区而导致其恢复时间延长的问题;第二步采用电力系统图分区模型对整个系统进行分区, 为实现系统并行恢复奠定基础,从而提高整个系统恢复的速度。

在此说明本文所提出的黑启动分区与主动解列分区的异同。 两者的相同点有以下2点。

(1) 均采用了两步策略。 第一步将机组划分到若干机组群,第二步则确定最优的分区间联络线并对系统进行分区。

(2) 目标函数相同。 两者都以分区联络线个数最小和联络线上有功功率绝对值之和最小为目标函数。

两者的不同点有以下3点。

(1) 对机组群的划分方式不同。 所提出的方法将待恢复机组与为其提供启动功率的黑启动机组分到一组中,而主动解列的分区则是将同调机组划分到一个机组群中。

(2) 分区的目的不同。 黑启动分区用于将系统分为若干分区,待各分区实现恢复后再连通分区间联络线实现整个系统的快速恢复;主动解列分区则是在发生大干扰时及时发现系统中的失步机群,快速而准确地确定失步断面,避免系统大面积停电。

(3) 约束条件不同。 本文提出的黑启动分区方法所考虑的约束条件主要包括黑启动电源约束和最小有功功率约束;主动解列分区时所考虑的则主要包括孤网内发电机功角同调、有功功率平衡和节点电压可控等约束。

综上所述,所提出的恢复分区优化步骤如下:

步骤1将实际电力网络用抽象图表示;

步骤2采用机组分区模型将待恢复机组分组;

步骤3简化电力系统拓扑图,通过合并恢复路径的方式将步骤2得到的各分组内的待启动电源和黑启动电源等效为一个新电源节点;

步骤4根据电力系统图分区模型得到分区结果;

步骤5若得到的某个分区中含有2个或2个以上的黑启动电源,则该分区重复步骤3和步骤4,直至得到的分区内都仅含有1个黑启动电源。

3算例及结果

本文以新英格兰10机39节点系统为例来说明所提出的方法。 假定线路的恢复时间如表1所示, 线路的参考方向与潮流方向一致;假定节点30、31和34为黑启动机组所在节点。 黑启动电源和负荷的个数分别为3和19,取两者中的较小值3为黑启动分区的个数。

3.1机组分组

本算例含有3台黑启动机组和7台待启动机组,所以各待恢复机组的分组标识向量的维数为3。 这里定义节点30、34、31分别为组1、组2、组3的源节点。 α 取值为60%。 7台待启动机组的分组标识向量按编号由小到大的顺序分别定义为V1、V2、…、V7。 对于任一节点,比如节点37,其从3个组的黑启动电源节点获取启动功率所需时间分别为6 min、20 min、19 min,这样节点37的恢复时间向量可表示为 [6,20,19]T。 对于其他所有待恢复机组,分别求取其恢复时间向量(结果如表2所示,其中t1、t2、t3分别表示从组1、2、3源节点获取启动功率所需时间),然后后代入式(3),可求得系统的分组标识矩阵为:

由求解得到的分组标识矩阵可知,节点37、38、 39属于分组1,它们将从黑启动机组节点30获取启动功率;节点33、35、36属于分组2,它们将从黑启动机组节点34获取启动功率;节点32属于分组3, 其将从黑启动机组节点31获取启动功率。

3.2图的简化

在得到分组结果后,可根据前述的图简化原则对系统拓扑图进行简化,得到15节点简化图。 简化前后的图形变化情况如表3所示。

分组1中新的黑启动节点13的功率为2 620 MW,负荷为1 956.5 MW;分组2中新的黑启动节点15的功率为2 350 MW, 负荷为1 839.5 MW; 分组3中新的黑启动节点14的功率为1222.9 MW,负荷为9.2 MW。

3.3电力系统图分区模型

该系统有3个黑启动电源,因此需要求解2次拓扑分区模型。 发电机的最小有功出力取其额定功率的60%。 分区内允许的有功功率不平衡量d的取值为分区内机组有功功率总容量的5%,该值可根据实际系统的具体情况合理给定。 式(7)所表示的目标函数中的比例系数 β 可由专家根据所研究的系统情况凭经验给出,在本算例中取 β=0.01。

在第一次求解拓扑分区模型时,首先对15节点系统拓扑图建立电力系统图分区模型并求解,得到分区指标向量X′:

由X′ 可知,节点1、2、3、4、5、6、7、8、12、13和14在一个分区内,称之为分区Z1,1,该分区的功率不平衡量为9.9 MW;节点9、10、11和15在另一个分区内, 称之为分区Z1,2,该分区的功率不平衡量为32.5 MW。

可得到分区矩阵Y′= [0,0,-2,0,0,0,0,0,0,0, 0,-2,0,0,0,2,0,0,0,0]T,分区间的联络线编号是向量Y′中值不为0的元素所对应的行号。 因此,第一次模型求解时的分区间联络线为线路1-11、1012和8-9。

在第二次求解拓扑分区模型时,首先对第一次求解时所得到的分区Z1,1进行简化,得到一个9节点系统。 该9节点系统中含有2个黑启动电源,分别位于节点8和9。 对该9节点系统建立电力系统图分区模型并进行求解,得到分区指标向量X″ 为:

由X ″ 可知,节点1和8在同一分区内,称之为分区Z2,2,该分区的功率不平衡量为60.5 MW;其他节点在另一个分区内,称之为分区Z2,1,该分区的功率不平衡量为 -50.6 MW。

分区矩阵Y″=[0,-2,0,0,0,0,0,0,0,0,-2,0]T。 这样,9节点系统的分区间联络线为线路2-1和5-8。

对所求得的分区进行重新编号,得到最终分区结果如图2所示。

为说明所提出的方法的可行性和有效性,下面通过算例对本文方法与文献[14]的方法进行比较分析。 表4给出了采用这2种方法得到的分区结果。

从表4可以看出以下2点。

a. 从机组分组结果来看 ,2种方法的差别在于发电节点39被划分到不同分区中。 节点39从黑启动机组节点30获取启动功率的路径所包含的线路依次为30-2、2-1、1-39,所需时间为8 min;节点39从黑启动机组节点31获取启动功率的路径所包含的线路依次为31-6、6-7、7-8、8-9、9-39,所需时间为15 min。 显然,为保证节点39能够快速恢复,节点39应该被划分到分区3中,由黑启动机组节点30为其提供启动功率。

b. 从电力系统图分区模型的结果来看,文献 [14] 得到的结果中分区1和分区2的功率不平衡量均大于阈值。 2种方法得到的分区1的结果差异在于是否包含节点17和节点18,文献[14]得到的分区1中有功功率远大于负荷,而且节点17和节点18并入分区1中,这可以使分区1内的有功功率不平衡量小于阈值。 2种方法得到的分区2的结果差异在于是否包含节点39,文献[14]得到的分区2中有功负荷远大于可用有功功率,且节点39并入到分区3中, 这使得分区2内的有功功率不平衡量小于阈值。 采用本文方法所得到的各分区内有功功率不平衡量占相应分区的发电容量的百分比均不超过5%,且其绝对值相差不大,而采用文献[14]中的方法所得到的分区1和2的有功功率不平衡量的百分比均超过5%, 且各分区有功功率不平衡量的百分比的绝对值相差较大。

因此,与文献[14]的方法相比,采用本文方法优化得到的分区结果更有利于大停电后的系统安全而快速恢复。

4结语

本文提出了基于递归二分法的电力系统黑启动分区的两步策略。 第一步首先建立了待恢复机组的分组模型,将待恢复机组与为其提供启动功率的黑启动电源分为一组,从而保证了各分组内的待启动机组从黑启动电源获得启动功率的时间最短;第二步则发展了电力系统图分区模型,在满足一定约束条件的前提下实现了联络线数目最少和联络线的有功功率绝对值之和最小。 然后,将黑启动分区问题转化为凸二次规划问题,从而将原来的NP完全问题转化为P问题,明显降低了问题的复杂性,为解决大规模系统分区问题提供了一种有效方法。 新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明了所提出的方法具有可行性和有效性。

摘要：电力系统发生大停电事故后,采用分区并行恢复策略可以有效加快系统恢复速度。针对分区并行恢复问题,提出了电力系统黑启动分区的两步策略。其中,第一步建立待恢复机组的分组模型,其以待恢复机组获得恢复功率所需时间最小为目标,从而保证机组的快速启动;第二步建立电力系统图分区模型,目标是使得各黑启动分区在满足一定的约束条件下分区间的联络线数最少以及联络线的有功功率绝对值之和最小。然后,利用商用线性规划求解器ILOG CPLEX求解所提出的两步策略数学模型。同时,为了减少求解工作量,提出了可以尽可能减少线路信息丢失的拓扑图简化原则。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所发展的模型和方法的基本特征。