（电力系统及其自动化专业论文）电力系统恢复中并列过程仿真研究.pdf

iyiiilllllllllt7lllll9lllli0llllll8llllll5llllll7llllly 17 9 0 8 5 7 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 墓盘查 e l期：塑! 望! 羔：翌 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) ：丝新躲箍 期：垫! 旦：堑堡 山东大学项士学位论文 目录 中文摘要i a b s t r a c t i l l 第一章绪论i 1 1 背景和意义1 1 2 电力系统恢复的主要研究领域及研究现状2 1 2 1 恢复阶段的划分2 1 2 2 黑启动研究现状3 1 2 3 网架恢复研究现状5 1 2 4 系统并列研究现状7 1 3 本文的主要研究内容8 第二章并列仿真方法与并列条件估计1 0 2 1 并列问题描述1o 2 1 1 并列操作的分类1 0 2 1 2 并列操作的基本要求1 0 2 2 系统并列仿真方法与实现1 2 2 2 1 仿真原理介绍1 2 2 2 2 数学模型及求解方法1 4 2 2 3 并列操作的处理15 2 2 4 基本流程l5 2 2 5 仿真实现l7 2 - 3 环网并列仿真方法与实现 2 3 1 仿真方法介绍 2 3 2 仿真实现 2 4 并列条件估计与电网调整 2 4 1 系统并列影响因素分析 r 山东大学项士学位论文 2 4 2 并列条件估算2 9 2 ，4 3 电网调整3 0 2 5 小结3 l 第三章并列过程仿真及结果分析3 3 3 1 系统并列仿真3 3 3 1 1 仿真系统介绍3 3 3 1 2 仿真结果及分析3 4 3 1 3 并列条件的调整3 6 3 2 环网并列仿真3 8 3 2 1 仿真系统介绍3 8 3 2 2 仿真结果及分析4 0 3 2 3 并列条件的调整4 4 3 3 小结4 6 第四章山东电网黑启动试验并列过程研究4 8 4 1 试验系统介绍4 8 4 2 仿真校验分析一4 9 4 3 试验数据分析5 3 4 4 小结5 6 第五章结论5 8 参考文献。6 0 至炙谢6 5 攻读硕士学位期间发表的论文6 6 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 1 1 2m a i nc o n t e n ta n dr e s e a r c hs t a t e so f p o w e rs y s t e mr e s t o r a t i o n 2 1 2 1r e s t o r a t i o ns t a g ed i v i s i o n 2 1 2 2r e s e a r c hs t a t e so fb l a c k s t a r t 3 1 2 3r e s e a r c hs t a t e so fs k e l e t o nr e s t o r a t i o n 5 1 2 4r e s e a r c hs t a t e so fp a r a l l e l i n go p e r a t i o n 7 1 3s t u d yc o n t e n t s 8 c h a p t e r2p a r a l l e l i n gs i m u l a t i o nm e t h o da n dc o n d i t i o n se s t i m a t i o n 10 2 1d e s c r i p t i o no f p a r a l l e l i n go p e r a t i o n 1 0 2 1 1t y p e so fp a r a l l e l i n go p e r a t i o n 10 2 1 2b a s i cr e q u i r e m e n to f p a r a l l e l i n go p e r a t i o n 1 0 2 2s i m u l a t i o nm e t h o do fs y s t e mp a r a l l e l i n g 1 2 2 2 1p r i n c i p l e so fs i m u l a t i o nm e t h o d 1 2 2 2 2m a t h e m a t i c a lm o d e l sa n ds o l v i n gm e t h o d s 1 4 2 2 3d i s p o s eo fp a r a l l e l i n go p e r a t i o n 15 2 2 4p r o c e s s 11 ； 2 2 5r e a l i z i n go fs i m u l a t i o nm e t h o d 1 7 - 2 3s i m u l a t i o nm e t h o do fp a r a l l e l i n gi nl o o p e dp o w e rg r i d 2 0 2 3 1i n t r o d u c t i o no fs i m u l a t i o nm e t h o d 2 0 2 3 2r e a l i z i n go f s i m u l a t i o nm e t h o d 2 1 2 4c o n d i t i o n se s t i m a t i o na n da d j u s t m e n to fp o w e rg r i d 2 2 2 4 1a n a l y s i so fi n f l u e n t i a lf a c t o r s 2 2 山东大学硕士学位论文 2 4 2c o n d i t i o n se s t i m a t i o n 2 9 2 4 3a d j u s t m e n to f p o w e rg r i d 3 0 2 5s u m m a r y 31 c h a p t e r 3s i m u l a t i o na n dr e s u l t sa n a l y s i s 3 3 3 1s i m u l a t i o no f p a r a l l e l i n gb e t w e e ns y s t e m s 3 3 3 1 1i n t r o d u c t i o no fs i m u l a t i o ns y s t e m 3 3 ：；1 2r e s u l t sa n a l y s i s 3 4 3 1 3a d j u s t m e n to f c o n d i t i o n s 3 6 3 2s i m u l a t i o no f p a r a l l e l i n gi nl o o p e dp o w e rg r i d 3 8 3 2 1i n t r o d u c t i o no f s i m u l a t i o ns y s t e m 3 8 3 2 2r e s u l t sa n a l y s i s 4 0 3 2 3a d j u s t m e n to f c o n d i t i o n s 4 4 3 3s u m m a r y 4 6 c h 印t e r4p a r a l l e l i n gp r o c e s ss t u d i e so fb l a c k s t a r tt e s ti ns h a n d o n gp 。w e rg r i d 4 8 i 4 1i n t r o d u c t i o no f t e s t i n gs y s t e m 4 8 4 2s i m u l a t i o na n a l y s i s 4 9 4 3e x p e r i m e n t a ld a t aa n a l y s i s 5 3 4 4s u m m a r y 5 6 c h a p t e r5c o n c l u t i o n 5 8 r e f e r e n c e 6 0 a c k n o w l e d g e 6 5 山东大学硕士学位论文 中文摘要 上个世纪六十年代以来，各国相继发生了多起大规模停电事故，波及范围广、 停电时间长，严重影响了人们的正常生活，造成了巨大的社会影响和经济损失。 虽然大停电事故发生的概率极小，但从根本上讲，大停电事故是不可避免的。所 以，研究大停电事故后如何进行快速有效的电力系统恢复具有非常重要的意义。 随着研究的深入，对电力系统恢复的研究已经由原来的黑启动阶段扩展到网 架恢复阶段。其中，系统间的并列作为网架恢复的一个重要组成部分，伴随在系 统恢复的整个过程中。系统的并列涉及诸多问题，并列点、并列时机的选择在很 大程度上影响到电网的安全和恢复进程的快慢，应该作为网架恢复方案制定与优 选的考虑因素。由于并列两网的相互影响，并列后系统会出现振荡，尤其是在恢 复初期，且当两侧系统规模相当时，系统很有可能会振荡失稳。为了保证系统并 列的安全，加快并列进程，减少停电损失，必须对系统并列的暂态过程进行研究 和仿真分析。 针对系统并列问题，本文提出了一种系统并列暂态过程的仿真方法。通过对 潮流结果的调整，实现了并列操作同期装置的功能模拟与并列前电网状态的初始 化设定，通过修改导纳阵实现了并列操作的开关闭合模拟，通过暂态计算前发电 机转速的差异设定与全网统一频率基值的选取，保证了两网频差的体现和暂态过 程中功角的正确计算。此外，考虑到不同的电网环境对并列条件的要求存在差异， 本文进一步实现了对特定电网下合理并列条件的估算，并以此指导同期装置的参 数整定以及并列条件的调整，以保证设定的并列条件能够更适合目前的电网状 态，有利于同期装置快速准确的把握并列时机。 基于本文提出的仿真方法，本文分别对山东电网利用内部电源并行恢复方案 中临沂和日照子系统间的系统并列、利用河北黄骅和辛安站外部电源恢复时 5 0 0 k v 骨干网架的环网并列搭建了模型并进行仿真，校验了并列操作的安全性和 方案的可行性；通过大量的仿真分析了影响并列过程的主要因素，并提出了一些 相应的电网调整的措施。仿真结果显示，本文提出的措施正确有效。 本文最后还对山东电网黑启动试验系统与山东主网运行系统的并列过程进 山东大学硕士学位论文 行了仿真计算，校验并列操作的安全性，并估算了最佳并列条件。通过仿真计算， 提出了一些改进措施，例如，适当增大试验系统频率，使其高于主网系统，且采 取相应措施保证试验系统频率稳定；增大同期装置相角差的设定值等措施。通过 与试验数据比较，证实了仿真结论与对策的有效性。 关键词：系统并列；仿真；并列条件：电力系统恢复；黑启动试验 i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c et h e19 6 0 s ，l a r g e - s c a l ep o w e r o u t a g e sh a v et a k e np l a c ei nm a n yc o u n t r i e s ， c o v e r i n gb r o a da r e aa n dl o n gt i m e t h e s eo u t a g e ss e r i o u s l ya f f e c tp e o p l e sn o r m a ll i f e ， c a u s i n ge n o r m o u ss o c i a li m p a c t sa n de c o n o m i cl o s s e s t h o u g ht h eb l a c k o u ti sn o t p r o b a b l yh a p p e n e d ，f u n d a m e n t a l l yt h eo u t a g e sa r ei n e v i t a b l e t h e r e f o r e ，r e s e a r c ho n h o wt or e s t o r et h ep o w e rs y s t e mq u i c k l ya n de f f e c t i v e l ya f t e rt h eo u t a g e si so fm a j o r i m p o r t a n c e w i t ht h ed e e p e n i n go fr e s e a r c h ，t h es t u d yo np o w e rs y s t e mr e s t o r a t i o nh a s e x p a n d e df r o mt h eb l a c k - s t a r tt os k e l e t o nr e s t o r a t i o n a sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to f s k e l e t o nr e s t o r a t i o n ，t h ep a r a l l e l i n go p e r a t i o n sb e t w e e nb i l a t e r a ls y s t e m sa p p e a ri nt h e w h o l er e s t o r a t i o np r o c e s s t h e r ea r em a n yp r o b l e m si np a r a l l e l i n go p e r a t i o n t h e c h o i c eo fl o c a t i o na n dc o n d i t i o n sh a sg r e a te f f e c to nt h es e c u r i t ya n ds p e e do fp o w e r s y s t e mr e s t o r a t i o n ，w h i c hs h o u l db ec o n s i d e r e da saf a c t o ri nt h ed e v e l o p m e n ta n d o p t i m i z a t i o no fs k e l e t o nr e s t o r a t i o ns t r a t e g y d u et ot h ei n f l u e n c eo ft w ob i l a t e r a l s y s t e m sf o re a c ho t h e r , t h es y s t e mw i l la p p e a ro s c i l l a t i o na f t e rp a r a l l e l i n g ，w h i c hi s m o r es e r i o u sw h e nt w o s y s t e m sa r ei ns i m i l a rs c a l eo rp a r a l l e l i n go c c u r si nt h ei n i t i a l p e r i o do fp o w e rs y s t e mr e s t o r a t i o n i no r d e rt og u a r a n t e et h es a f e t ya n dt h es p e e do f p a r a l l e l i n go p e r a t i o n ，w es h o u l ds i m u l a t ea n da n a l y z et h et r a n s i e n tp r o c e s so f p a r a l l e l i n g as i m u l a t i o nm e t h o df o rt r a n s i e n tp r o c e s sa f t e rp a r a l l e l i n gb e t w e e nb i l a t e r a l s y s t e m si sp r o p o s e di nt h i sp a p e r t h em e t h o ds i m u l a t e st h ef u n c t i o no ft h ea u t o m a t i c s y n c h r o n i z i n gd e v i c e sa n ds e t st h ei n i t i a ls t a t eo ft h ep o w e r 鲥db e f o r ep a r a l l e l i n g t h r o u g ha l t e r i n gt h er e s u l to ft h ep o w e rf l o w ，a n ds i m u l a t e st h ec l o s eo fb r e a k e r t h r o u g hm o d i f y i n gt h ea d m i t t a n c em a t r i xo fp o w e rg r i d ，a n dg u a r a n t e e st h ef r e q u e n c y d i f f e r e n c es e t t i n ga n dr o t o ra n g u l a rc a l c u l a t i o nt h r o u g hd i f f e r e n ts e t t i n go fg e n e r a t o r s r o t a t es p e e da n dt h es a m eb a s i cv a l u eo ff r e q u e n c y i na d d i t i o n ，c o n s i d e r i n gd i f f e r e n t g r i de n v i r o n m e n th a sd i f f e r e n tp a r a l l e l i n gc o n d i t i o n sr e q u i r e m e n t ，t h i sp a p e rf u r t h e r i i i 山东大学硕士学位论文 e s t i m a t e st h er e a s o n a b l ec o n d i t i o n sf o rs p e c i f i cg r i d a c c o r d i n gt ot h ee s t i m a t i o n r e s u l t s ，w es h o u l ds e tt h ev a l u eo fa u t o m a t i cs y n c h r o n i z i n gd e v i c e sa n da d j u s tp o w e r g r i d ，w h i c hc a nm a k e t h ep a r a l l e l i n gc o n d i t i o n sm o r es u i t a b l ef o rt h es p e c i f i cg r i da n d b eb e n e f i tf o rt h es p e e da n da c c u r a c yo fa u t o m a t i cs y n c h r o n i z i n gd e v i c e s b a s e do nt h ep a r a l l e l i n gs i m u l a t i o nm e t h o d ，t h i sp a p e rb u i l d st h es i m u l a t i o n m o d e la n ds i m u l a t e st h ep a r a l l e l i n go p e r a t i o nb e t w e e nl i n y ia n dr i z h a os u b s y s t e m s i ns h a n d o n gp o w e r 鲥dr e s t o r a t i o ns t r a t e g yu s i n gi n t e r n a lp o w e rs o u r c e ，a n dt h e p a r a l l e l i n go p e r a t i o no n5 0 0 k vb a c k b o n es k e l e t o n i nr e s t o r a t i o ns t r a t e g y u s i n g e x t e r n a lp o w e rs o u r c ef r o mh u a n g h u aa n dx i n a ns u b s t a t i o ni nh e b e ig d d t h r o u g h s i m u l m i o n ，t h es e c u r i t yo fp a r a l l e l i n go p e r a t i o na n dt h ef e a s i b i l i t yo fr e s t o r a t i o n s t r a t e g ya r ec h e c k e d i na d d i t i o n ，t h em a i nf a c t o r so fp a r a l l e l i n ga n ds o m ea 由u s t i n g m e a s u r e sc a nb eo b t a i n e dt h r o u g hs i m u l a t i o na n a l y s i s t h es i m u l a t i o nr e s u l t s d e m o n s t r a t et h ep r o p o s e dm e t h o di sf e a s i b l e t h i sp a p e ra l s os i m u l a t e dt h ep a r a l l e l i n go p e r a t i o nb e t w e e nt h eb l a c k s t a r t t e s t i n gs y s t e ma n dt h em a i no p e r a t i n gs y s t e mi ns h a n d o n gp o w e r 鲥d t h e s i m u l a t i o n c h e c k st h es e c u r i t yo fp a r a l l e l i n go p e r a t i o na n de s t i m a t e st h er e a s o n a b l ec o n d i t i o n s s o m ei m p r o v e m e n tm e a s u r e sa r ep r o v i d e dt h r o u g hs i m u l a t i o nc a l c u l a t i o n ，s u c ha s e n l a r g i n gf r e q u e n c yo ft e s ts y s t e ms u i t a b l ya b o v et h em a i ng r i d ，a n dm a i n t a i ni t s s t a b i l i t yt h r o u g h s o m ec o n t r o l l i n gm e a s u r e s ，a n de n l a r g i n gt h ea n g l ed i f f e r e n c e s e t t i n gv a l u eo fa u t o m a t i cs y n c h r o n i z i n gd e v i c e sa n ds oo n t h es i m u l a t i o nr e s u l t s c o m p a r i s o nw i t he x p e r i m e n t a l ；p a r a l l e l i n gc o n d i t i o n s ；p o w e r 山东大学硕士学位论文 1 1 背景和意义 第一章绪论 随着电网互联和远距离交直流输电技术的发展，大容量机组、超高压设备、 远距离大型电厂以及新技术新产品大量引入电力系统，网络结构变得更加复杂， 给系统的安全稳定带来很大的隐患。局部电网的某些个别问题，若处理不当其影 响将波及邻近的广大地域，并可能诱发恶性连锁反应，最终酿成大面积停电的重大 系统事故。如1 9 7 7 年7 月的纽约大停电，经2 5 小时后才全部恢复供电：1 9 8 2 年8 月，意大利南部电网发生了一次全停事故【l 】；1 9 8 7 年7 月，日本东京大停电 事故，损失负荷8 1 8 6 m w ，影响用户2 8 0 万1 2 1 ；1 9 9 6 年7 月，美国西部发生大 停电事故，整个系统被分成了5 个子系统，中断了2 2 5 万用户的供电。该系统在 一个月后又发生过一次更大的停电事故，整个系统被分成了4 个子系统，受影响 的用户达到7 5 0 万。近几年来，尽管电力系统在安全稳定技术方面取得了很大的 进展，但是国内外大停电事故仍然时有发生：2 0 0 3 年8 月1 4 日发生了历史上最 严重的停电事故，共使大约5 0 0 0 万居民受到影响，并给美加两国造成了重大经 济损失【3 】。2 0 0 5 年5 月2 5 日，莫斯科发生了近年来最严重的停电事故，其南部、 西南和东南城区大面积停电，公共设施全面瘫痪。2 0 0 5 年9 月2 6 日，台风“达 维”对海南电力设施造成了严重破坏，引发了部分电厂连续跳机解列，最终系统 全部瓦解，导致全省范围大面积停创引。 随着现代社会对电力供应的依靠度越来越高，大停电事故造成的后果也越来 越严重。加强对故障后系统恢复的研究、制定合理的恢复方案、采取合理的控制 策略、强化对人员的培训仿真，便能加快事故处理和恢复的过程，减少事故造成 的损失。因此，电力部门对恢复调度也越来越重视，已经逐步从主要依靠个人经 验转变到恢复过程的规范化和标准化。从新制定的各种标准和导则中可以看到这 一点，女i n e r c l 9 9 7 年发布的规划标准中新增了恢复控制一章【5 】，我国国电公司 在1 9 9 8 年也要求各省电力公司制定自己的黑启动方案，并在2 0 0 0 年颁布的电力 系统安全稳定控制技术导则中增加了恢复控制一章1 6 1 。很多电力部门都制定了 各自的恢复方案，规定调度所及各发电厂在大停电事故后的应急措施和恢复策 山东大学硕士学位论文 略，并在实践中取得了较好的效果【7 q o 。目前各个地区虽然都制定了适合本地区 的黑启动方案，然而对于黑启动后的网架重构尤其是子系统间的并列问题的研究 却相对滞后，没有形成关于系统并列的安全校验、通道选择、时机把握等一系列 问题的理论。 实际上，子系统间的并列操作对于系统恢复的可靠性及恢复进程有很大的影 响。第一，并列操作对网架恢复方案的制定与优化有很大的影响：并列通道和并 列时机的选择直接影响并列的可靠性与并列后的暂态过程，选择合理的并列方案 能够减小并n n , 险，同时缩短并列时间。充分考虑系统并列对子系统间恢复控制 的影响，有利于网架恢复方案的进一步优化和网架恢复在子系统间的扩大，该部 分内容应该作为网架恢复问题的一个重要研究部分；第二，并列操作的安全性必 须进行校验。电力系统恢复中，并列两侧系统规模可能会比较接近，且系统网络 规模较小，系统承受扰动能力较弱，很可能会出现并列后系统失稳问题，对并列 操作的安全性进行校验是必要的：第三，并列条件的设定在电力系统恢复中的并 列操作中至关重要：如果并列条件设定过宽，将会引起较大的暂态冲击或者产生 持续的动态振荡，严重时甚至导致并列失败。如果设定并列条件过严，则会导致 调整时间过长，延缓恢复进程。不同的电网状态对并列条件的要求是不同的，研 究特定的电网环境下最适合的并列条件无疑具有重要的意义，如果能够根据系统 恢复状态，适时合理地设定同期装置的整定值，调整电网并列条件，则能够很好 的平衡并列的可靠性和调整时间上的矛盾；第四，子系统间的并列为线路同期操 作，在不满足并列条件时，同期装置不能对系统频率和电压进行自动调整，只能 被动等待。如何进行调整以实现系统间并列条件更快的实现，对于加快系统恢复 也非常重要。为了网架恢复方案制定的精确，加快系统恢复进程，同时增强并列 的可靠性，研究恢复中系统间并列的问题显得十分重要。 1 2 电力系统恢复的主要研究领域及研究现状 1 2 1 恢复阶段的划分 全系统停电或区域性全部停电后，恢复过程时间较长而且比较复杂，通常将 整个过程分为黑启动、网架恢复和负荷恢复等三个阶段。 2 山东大学硕士学位论文 1 ) 黑启动阶段。 所谓黑启动，是指整个系统因故障停电后，不依赖其它电网的帮助，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，最终恢复机组运行 能力的过程【l l - 13 1 。黑启动过程，包括燃气轮机的自启动、空载线路及变压器充电， 大型电动机启动等，从电磁暂态过程、机电暂态过程到准稳态的恢复过程，一般 历时3 0 6 0 分钟。这一阶段主要是用系统中的黑启动电源分别向停止运行的火力 发电厂提供启动电源，使它们恢复发电能力，重新并入电网，并开始形成一个个 子系统【1 4 ，15 1 。作为系统的启动电源可以是水轮发电机、燃气轮发电机、事故后 存留在系统中的发电机( 如跳闸后带自身厂用电的发电机) 或解列后的孤立子系 统和相邻系统的支援。在这一阶段涉及的主要问题有：机组的启动和运行特性、 向空载线路和变压器充电引起的自励磁和过电压问题、变压器饱和引起的并联谐 振问题、孤立小系统的调频和调压问题等1 6 2 0 1 。 2 ) 恢复网架阶段。 这一阶段将逐步恢复主网的网架，一方面加强发电厂之间的联系以提高对厂 用电的供电可靠性，另一方面对一些子系统进行并列，从而建立一个稳定的网架， 为下一阶段全面恢复负荷打下基础。当然，对于一些地区系统之间的较长联络线， 可以暂缓投入并将它们放在负荷恢复以后进行，以免发生稳定性问题，并减少调 度人员的紧张情绪。另外，对一些向边远地区不重要的负荷供电的线路，也可以 暂时不必投入。这一阶段涉及的主要问题是避免发电机吸收的无功超过其进相能 力和大量无功功率流过空载线路所产生的电压升高【2 l 】。有时为了吸收线路电容 所产生的无功功率和降低线路的空载过电压，往往需要投入一定数量的负荷【2 2 1 。 3 ) 负荷恢复阶段。 当火电机组已经启动并且有一定的发电能力，而且也已建立较为稳定的网架 以后，便可以逐渐恢复负荷。这一阶段主要的问题是如何使系统频率和电压保持 在允许范围之内，而且使线路不过载【2 3 2 4 1 。由于火电机组的负荷增加速率有一 定的限制，因此对负荷恢复限制最大的因素是系统频率下降【2 姐9 1 。 1 2 2 黑启动研究现状 从上世纪6 0 年代开始，国外就丌始对电力系统恢复方案的制定问题进行了 山东大学硕士学位论文 研究，明确了电力系统恢复要解决的问题，取得了一些有意义的成果。文献 9 】 以靠近法国边界的意大利高压网络为例，对黑启动和故障后的恢复进行了实地试 验，结合试验数据给出了故障恢复时各部分的模型。文献 2 4 1 结合美国内布拉斯 加电力系统讨论了使用遥远小水电作为启动电源来启动大容量火电厂的黑启动 方案，并将仿真结果和实际试验结果进行了比较，得出了较一致的结论。文献 3 0 】 对系统中的不同发电机进行了故障后可靠性分析，对比给出了各种发电机在系统 恢复时的不同特性。文献 3 1 等在水火电系统的恢复规律的研究中指出，如果系 统中具有较大无功吸收容量的大型水电厂，可以对整个停电系统同时充电，此时 系统内主力机组的启动和网架的重构可以同时进行。 近年来，电力系统恢复问题也逐步引起了国内学者的广泛注意。文献 1 1 即 通过上海交通大学与华东电力调度局合作的方式对黑启动过程中的各种问题进 行了仿真研究，包括自励磁、空载合闸过电压问题、系统恢复初期的低频振荡问 题以及恢复过程中频率、电压问题。文中通过以华东电网为例，对天荒坪抽水蓄 能电站作为黑启动电源启动新安江水电机组的方案进行了计算分析，对黑启动过 程中问题给出了相应的措施。文献 1 0 1 通过华北电网成功地进行了国内首次电力 系统黑启动试验，并对黑启动中一些问题进行了分析，其各项实测系统指标都能 够满足要求，说明了故障后的黑启动方案是切实可行的。与此同时，其它部分电 网、省局，如华中电网、天津电网、陕西电网、山东电网、吉林电网、江苏电网 等，也都根据本系统的实际情况进行了电力系统恢复方案的研究，取得了一些有 意义的成果【3 2 。3 5 1 。同时部分地区调度所及发电厂也制订了在大停电事故后自身的 应急措施和恢复策略1 3 6 t 3 7 1 。2 0 0 5 年9 月2 6 日，台风“达维对海南电力设施造成 了严重破坏，引发了部分电厂连续跳机解列，最终系统全部瓦解，导致罕见的全 省范围大面积停电。海南电网公司立即按照预定方案，紧急启用“电力系统恢复” 方案，这是国内迄今为止除演练以外的第一次。由于事前准备预防工作充分，就 在海南电网正式下达“电力系统恢复”命令后的仅l 小时2 5 分，就有电厂宣告成 功“黑启动”，系统开始逐步恢复供电。 尽管各个电力系统的实际情况有所不同，但通过对以往典型事故的分析，总 结出恢复过程中需要考虑的各种问题，以及解决问题的各种措施和原则，对制定 实际系统的恢复方案和措施有重要的指导意义。 4 山东大学硕士学位论文 电力系统恢复过程需要考虑大量的离散控制变量及制约因素，是一个多目 标、多阶段的混合非线性多约束优化问题，难以建立精确数学模型，且难以求解。 目前大部分电力系统的恢复决策都是按预先制定的规程来进行。由于电力系统复 杂的特性，在事故恢复过程中要考虑各种限制条件、设备状态、开关操作等，用 传统的数值计算方法已不能很好地解决问题。近年来，各种电力系统恢复决策技 术的出现为解决恢复问题提供了新的选择，如专家系统、模糊理论、p e t r i 网、 人工神经网络、多a g e n t 系统、混合整数规划法等。 文献 3 8 】采用专家系统来优化黑启动方案，在决策支持系统中采用专家系统 处理知识性的规则预选出数个较优的启动方案，通过数值仿真来检验方案的可行 性，最后用风险决策中的期望值法则算出各方案的期望发电量。文献【3 9 】将恢复 方案等知识转化为启发式规则，借助专家系统的知识推理能力，确定数个较优的 启动方案，并通过数值仿真来检验方案的可行性，借助定量指标对各个方案进行 排序，为调度人员提供决策依据。文献 4 0 】将分层案例推理的思想应用于黑启动 调度任务决策支持，给出了分层案例库的框架结构及分层黑启动案例的推理方法， 并结合山东电网实际，设计并实现了黑启动决策支持系统，通过问题分解、分层 案例推理和子案例复用提高了系统的应变能力，其分层式图形交互案例平台清晰 地表达了多层次的黑启动决策过程，能够起到调度员培训和在线决策支持的作 用。文献【4 1 】运用p e t r i 网来安排恢复动作的顺序，并预测各步骤的恢复时间。当 模型达到目标状态后，从目标节点往回逐个逆推，从而得到这条路径所经过的每 一步恢复操作。 黑启动过程中，其主要问题是黑启动机组的选择、自励磁、空充变压器过电 压、启动远方机组时的辅机冲击，包括电压和频率问题。针对这些问题，国内外 的专家学者进行了大量的研究和实验，并得到了很好的解决。 1 2 3 网架恢复研究现状 当系统内的主要机组并网之后，黑启动机组与被启动机组形成稳定的小系 统，需要对系统内的主要网架进行恢复，在这一阶段中，首先应当给出目标网架， 在约束条件下对恢复路径进行优化，根据优化路径尽快地恢复系统主网架。目前 国内外学者对此也进行了深入的研究。文献 2 2 】系统地研究了系统重构中