一種基于人工蜂群算法的含直流換流站電源恢復路徑優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統分析控制領域，特別是一種基于人工蜂群算法的含直流換流 站電源恢復路徑優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力系統規(guī)模的日益擴大和市場化進程的推進，我國進入了大電網、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、東北電網、西北電網、 華東電網、華中電網和南方電網等有區(qū)域特點的電網。電網之間日益緊密的聯系使運行工 況十分復雜，面臨的不確定情況也日趨增多，由于人為或自然因素導致的電網事故可能誘 發(fā)連鎖故障，嚴重的情況下甚至會導致大面積全網停電，造成國家安全與國民經濟的巨大 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?，不斷進步的技術雖能夠提高系統的安 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，根據電網特點和實際情 況，研究和制定發(fā)生大面積停電事故后電網的事故處理和系統恢復控制方案，實現事故后 電網的快速黑啟動自救，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] 在目前的電網黑啟動研究過程中，電源恢復的優(yōu)化對象都是傳統的火電機組和水 電機組，未在優(yōu)化過程中考慮直流換流站的恢復。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速度和 整個恢復系統的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內容】

[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路徑優(yōu) 化方法。
[0005] 實現本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種基于人工蜂群算法的含直流換流站電源 恢復路徑優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1，參數初始化，設定人工蜂群算法的最大迭代次數Me、蜜蜂數量SN、蜜源最大 開采次數1 imi t;對種群進行初始化，將已迭代次數置0，隨機生成SN/2個蜜源，對每個蜜源 調用迪杰斯特拉算法，搜索已恢復小系統S,到待恢復電源的最短恢復路徑Piyjil， 2，…，m;并對最短恢復路徑Pu進行技術校驗，對未通過技術校驗的蜜源進行重新生成，將 蜜源隨機分配給S N/2個引領蜂，將蜜源的已開采次數置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維參數取值的上下限;rand(0，l)是[0，1]之間的隨機 數;所述蜜源為電源恢復次序的數字編碼，所述蜜源位置中每一維參數均為整數，將上式計 算結果取整;蜜源的每一維參數均不重復，后生成的參數需要判斷是否與前面參數重復，如 有重復，則重新生成。
[0011] 對每個蜜源調用迪杰斯特拉算法，搜索已恢復小系統Si到待恢復電源的最短恢 復路徑Pij具體為：
[0012] 步驟1-1，將不帶電的線路的支路權值設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值設為一個較大的數值，使其優(yōu)先級低于線 路;變壓器的支路權值WT設為一個較大的數值，具體為：
[0017] ffT=max{ffLi}+20, i = l ,2, ··· ,nL
[0018] 式中，WLi為線路i的支路權值；
[0019] nL為已恢復系統內線路的條數。
[0020]步驟1-3,對已啟動機組及其恢復路徑組成的帶電系統QE,t，將處于的支路 權值設置為〇，從而使得Ω E,t內任一點到目標機組的最短路徑即Ω E,t至目標機組的最短路 徑；
[0021] 步驟1-4,調用迪杰斯特拉算法求解已恢復小系統Si到待恢復電源的最短恢復 路徑P&
[0022] 對每個蜜源的恢復路徑Pu進行技術校驗，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的有效慣性時間常數；
[0028] Qfilter--單組濾波器容量；
[0029] 2)無功和自勵磁約束，空載線路上產生的無功既不能大于電網吸收無功，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-一恢復路徑的線路總數；
[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一一系統內已并網電源的個數；
[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，已恢復小系統在當前時刻所能提供的總功率，應大于待恢復電 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)-一當前時刻系統具有的可供發(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)網絡潮流約束，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一一已恢復系統的發(fā)電機臺數；
[0050] Pi 支路i上流過的有功功率；
[0051 ] nL一一已恢復系統內線路的條數；
[0052] Ui--節(jié)點電壓；
[0053] nb一一已恢復系統包含的節(jié)點個數。
[0054] 步驟2,引領蜂搜索蜜源，每個引領蜂在其對應的蜜源周圍搜索新的蜜源，如果新 搜索蜜源的質量優(yōu)于原有蜜源，將新蜜源作為引領蜂搜索到的待開采蜜源，并將已開采次 數置〇;否則，將該蜜源的已開采次數加1;
[0055] 每個引領蜂在其對應的蜜源周圍搜索新的蜜源，具體為：
[0056] 假設蜜源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;rand(-l，l)是[_1，1]之間的隨機數， 蜜源中每一維參數同樣是整數且不能重復。
[0059] 蜜源質量用適應度函數表示：
[0060]
[00611 式中，Ng為待后動電源總數；
[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，根據引領蜂搜索到的所有蜜源的適應度，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，并計算蜜源適應度， 如果新的蜜源適應度優(yōu)于原有蜜源，跟隨蜂轉變?yōu)橐I蜂，將新的蜜源作為待開采的蜜源， 蜜源已開采次數置0;否則蜜源和引領蜂保持不變，將蜜源的已開采次數加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，蜜源的質量越好，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束后，迭代次數加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，當某一個蜜源的開采次數已經達到上限limit時，該引領 蜂轉變?yōu)閭刹榉?，并生成新的蜜源代替原有蜜源，并將已開采次數置〇;
[0070] 步驟6,結束條件判斷，判斷已迭代次數是否小于最大迭代次數MC，如果小于則轉 到步驟2繼續(xù)執(zhí)行;否則，結束計算，輸出最優(yōu)解，即最優(yōu)蜜源。
[0071] 本發(fā)明與現有技術相比，其有益效果為:本發(fā)明以待電網恢復過程中發(fā)電量與恢 復時間的比值最大為優(yōu)化目標為目標，建立了含直流換流站電網的恢復路徑優(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路徑，采用人工蜂群算法求解全局最優(yōu)的 恢復路徑，全面考慮恢復過程中機組的啟動條件、直流輸電系統啟動條件和系統的網絡約 束條件，保證系統恢復過程中的安全與穩(wěn)定。該方法在黑啟動初期