內蒙古電力集團有限責任公司呼和浩特供電局 王元祿

進入21世紀以來，社會發(fā)展對于電力系統(tǒng)的依賴程度逐漸加大，并且對于電力系統(tǒng)的供電質量等等的要求也逐漸加大。現(xiàn)如今，大規(guī)?；ヂ?lián)的電力系統(tǒng)是主要的供電方式，這種供電方式雖然存在一定的優(yōu)勢，但是在很多方面都面臨著挑戰(zhàn)，比如說是電力調度，系統(tǒng)操作方面等等，在穩(wěn)定性方面存在一定的問題。所以對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的研究是十分有必要的。

一、電力系統(tǒng)恢復概述

（一）電力系統(tǒng)恢復的任務

電力系統(tǒng)，其起的重要功能是將電源與用電戶連接起來，也就是電力系統(tǒng)恢復的內涵就是在發(fā)生大面積停電事故的時候，要在最短的時間內將電源與用電戶聯(lián)系起來，以此來保證用電戶用電的質量以及穩(wěn)定性。優(yōu)化策略主要是縮短恢復時間，保證電力系統(tǒng)恢復過程的穩(wěn)定性以及安全性。

電力系統(tǒng)恢復的目標不是單一，其有很多內涵：比如說最大化非黑啟動發(fā)電機組恢復速度，最大化重要性高的電力負荷恢復速度，最優(yōu)化電力系統(tǒng)恢復網(wǎng)架結構等等。在進行電力系統(tǒng)恢復目標的設定的時候，要根據(jù)實際情況來進行設定，可以選擇合適的電力系統(tǒng)恢復目標，或者是綜合多個目標進行考慮和優(yōu)化。

（二）電力系統(tǒng)恢復過程的劃分

電力系統(tǒng)的恢復過程主要包括以下幾個部分：

1.黑啟動過程

當電力系統(tǒng)發(fā)生問題時候，提供電能的電源與電網(wǎng)斷開，整個電源失去供電能力。當停電事故恢復的時候，首先需要做的就是要進行發(fā)電機組的重啟恢復。在這個時刻，整個電力系統(tǒng)之內只有很少一部分的機組能夠實現(xiàn)自啟動，這很少的一部分機組被稱為黑啟動機組。這些機組啟動之后就可以實現(xiàn)部分正常供電，恢復一部分線路，這樣就能夠對不具備自啟動能力的發(fā)電機組和其輔機進行供電，這樣就可以幫助非黑啟動機組成功啟動，并且恢復供電能力。這個過程是電力系統(tǒng)恢復過程的第一個階段，這個過程就是黑啟動過程。

在整個黑啟動的過程中，影響這個過程的因素主要包括整個供電機組的供電特性，連接黑啟動和非黑啟動機組的啟動路徑以及非黑啟動機組的啟動特性等等。在我國，黑啟動的供電機組主要包括水力發(fā)電機，抽水蓄能機組等等，非黑啟動機組一般是燃煤發(fā)電機，這些機組由于其受到一些因素的影響不具備黑啟動的能力。

整個黑啟動過程完成的標志就是黑啟動機組恢復或全部的非黑啟動機組，并且非黑啟動機組能夠全部正常的恢復供電能力。根據(jù)有關的數(shù)據(jù)顯示，整個的啟動過程的時間長度是不定的，快則十分鐘左右，滿則需要幾個小時。

2.網(wǎng)絡重構過程

當黑啟動的過程完成之后，就需要進行電力輸送通道的構建，通道的構建主要作為非黑啟動機組的啟動路徑。當非黑啟動機組啟動之后，并且恢復供電能力之后，就需要盡快的進行恢復停電的重要變電站以及重要的線路，這樣就恢復一部分電廠以及線路，可以給一些重要的用電企業(yè)，用電設備恢復供電。在整個過程中，電力系統(tǒng)其的主要作用就是進行調度，對合理的利用開關對一部分可恢復的線路以及變電站進行恢復。

影響網(wǎng)絡重構過程的因素主要包括以下幾個部分：其一就是電力線路的參數(shù)，非黑啟動機組的啟動特性，變電站以及負荷的分布情況等等。在網(wǎng)絡重構的過程中，整個電力系統(tǒng)所處的狀態(tài)為空載或者是低載狀態(tài)。網(wǎng)絡重構過程的目的就是為了恢復更多的供電線路以及變電站的工作，在恢復的過程中，尤其需要注意過壓的問題以及系統(tǒng)無功功率平衡的問題。

整個網(wǎng)絡重構過程結束的標志位：一些重要的，在整個供電中起主要作用的線路，變電站，負荷等等恢復正常。

3.負荷恢復過程

當電力系統(tǒng)的供電機組，供電線路，變電站恢復正常之后，電力系統(tǒng)恢復的重點就是將從非黑啟動發(fā)電機組的恢復和線路的恢復轉變?yōu)槿娴?，更加快速的恢復停電的電力負荷。在負荷恢復之前，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡構架是不穩(wěn)定的，并且發(fā)電情況是不全面的，調度系統(tǒng)會根據(jù)實際系統(tǒng)的運行情況適當?shù)慕档拓摵傻幕謴汀?/p>

影響負荷恢復過程的因素主要包括以下幾點：整體發(fā)電機組的爬坡特性以及調頻特性，負荷啟動恢復特性等等。在進行網(wǎng)絡重構之后，雖然一些重要的機組，線路，變電站恢復正常工作，但是發(fā)電機組由于自身特性的限制，造成負荷恢復受到了供電機組的制約。在進行負荷恢復的過程中時，要格外注意系統(tǒng)的頻率以及電壓需要保持在合理的范圍之外。

負荷恢復過程結束的標志就系統(tǒng)內全部停電負荷或大多數(shù)停電負荷的供電基本都已經(jīng)恢復。負荷恢復過程所花費的時間與前面兩個過程相比是比較長的，一般都需要幾個小時左右。

根據(jù)對三個過程的分析，我們可以知道，對不同的階段所需要注意的事項不同，電力恢復的情況不同，所以在研究優(yōu)化策略的時候，可以根據(jù)不同階段的特性來進行優(yōu)化，這樣達到的效果會更好。

二、電力系統(tǒng)優(yōu)化策略研究

根據(jù)上文分析，我們知道電力恢復的三個過程其的時間尺度以及長時間跨度是非常多的，恢復的過程是比較繁雜的。所以研究其的優(yōu)化策略具有十分現(xiàn)實的意義。針對電力系統(tǒng)恢復的三個階段，分別提出各個階段的優(yōu)化策略研究：

（一）黑啟動的決策問題

黑啟動是否能夠很好的完成，其的影響因素主要是黑啟動方案的確定，怎樣為非黑啟動發(fā)電機組進行電能的提供。在對黑啟動過程研究的時候，其方案確定的核心就是確定用那幾臺黑啟動機組對非黑啟動機組進行供電。所以在進行黑啟動的研究的時候，主要是研究當電力系統(tǒng)發(fā)生故障停電之后，選擇最優(yōu)的黑啟動方案，為網(wǎng)絡重構中的調度機構的運行提供支持以及決策的輔助。

在對幾個黑啟動方案進行決策的時候，往往采取基于數(shù)據(jù)分析的理論來對方案進行評估，這種方法利用的模型是C2R模型。如果要更好的進行方案的評估，在進行C2R模型評估之后，同時需要層次分析法來對其進行分析，利用這兩種方式能夠更好的進行黑啟動方案主觀，客觀因素的評價。除了這種方法之外，還可以根據(jù)恢復目標，恢復指標來進行選擇，這種方法就是VAGUE方法，對黑啟動方案的比較方法還是很多的，根據(jù)是實際需求選擇合適的方案是非常有必要的，合適的黑啟動方案不僅僅能夠提黑啟動過程的質量，還能夠提高啟動速率，使整個電力系統(tǒng)更好，更快的恢復正常。

（二）網(wǎng)絡重構優(yōu)化策略

當黑啟動完成之后，電力系統(tǒng)中一部分發(fā)電機組已經(jīng)具備了供電能力，一小部分的電網(wǎng)線路，變電站也恢復了正常的工作。在進行網(wǎng)絡重構優(yōu)化的過程中，核心的問題就是要建立合理，科學的主網(wǎng)的網(wǎng)架機結構，在很短的時間內，高質量的進行發(fā)電站，重要負荷的恢復。所以，在進行網(wǎng)絡重構優(yōu)化策略的研究過程中，主要側重于網(wǎng)架結構的優(yōu)化，并且并行恢復子系統(tǒng)的劃分以及同步。

在進行網(wǎng)絡構架的優(yōu)化的時候，可以采取科學的，符合實際需求的方法來進行。比如說可以對電力網(wǎng)絡中各個節(jié)點的重度進行評估，通過定義評價網(wǎng)絡重構過程效果的指標愛進行網(wǎng)絡重構優(yōu)化的指導。除此之外還可以通過蟻群算法來建立電力系統(tǒng)的優(yōu)化模型，也就是通過蟻群網(wǎng)絡搜索最優(yōu)的恢復路徑以及網(wǎng)架結構。還有就是根據(jù)后悔思想來進行優(yōu)化策略的研究，這種方法的核心就是利用電力網(wǎng)絡復雜的拓撲性，來對整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡中的節(jié)點的重要性進行評估以此來進行網(wǎng)絡重構的優(yōu)化。在進行優(yōu)化方法的選擇的時候，一般都是根據(jù)實際需求，經(jīng)濟情況，停電事故的嚴重性等等來進行選擇。

（三）負荷恢復優(yōu)化問題

負荷恢復過程是電力系統(tǒng)恢復的最后一個環(huán)節(jié)，也是耗時最長的一個環(huán)節(jié)。在進行負荷恢復之前，整個系統(tǒng)重要的發(fā)電機組，輸電線路以及基本恢復正常。其主要的目的就是對停電的負荷進行全面的恢復。所以在這個過程中，核心的問題就是如何保證已經(jīng)恢復的系統(tǒng)的有功功率平衡以及頻率的穩(wěn)定等等，在此基礎上更多，更快，更好的恢復停電負荷。

在優(yōu)化問題的研究時，可以采用不同的科學的方法來進行：比如說可以利用粒子群優(yōu)化算法來進行模型的構建以及優(yōu)化，這個過程需要考慮負荷的冷啟動特性；還有可以利用連續(xù)準穩(wěn)態(tài)仿真的方法，對負荷恢復過程的暫態(tài)過程進行簡化仿真，并且建立相關的模型來進行符合恢復問題的優(yōu)化，優(yōu)化問題研究的方法還有很多，在具體使用的時候需要根據(jù)實際的需求來進行。

三、小結

隨著社會的不斷進步與發(fā)展，電力系統(tǒng)在人們的生產生活，社會的經(jīng)濟活動中占據(jù)了重要的地位。但是，大規(guī)模的供電系統(tǒng)也不能保證停電事故的不發(fā)生，當停電事故發(fā)生的時候，如何更好更快的進行電力的恢復成為了人們所關注的焦點，所以對電力系統(tǒng)恢復的研究成為了必要工作。本文主要對電力系統(tǒng)三個階段進行恢復決策與優(yōu)化策略的簡要介紹，希望讀者對其有一定的了解。

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