[发明专利]一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法

权利要求书

1.一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：读入待启动电力网络中母线、线路、变压器、高压电抗器、发电机、重要负荷和直流落点的数据参数，建立网络连接模型；

步骤2：考虑支路的充电功率、高压电抗器容量和支路的启动时间，计算步骤1建立的网络连接模型中各个支路权值；

步骤3：采用迪杰斯特拉算法计算网络连接模型中各节点间的最短加权路径，搜索电力网络，得到所有高压直流输电系统直流落点和待启动发电机的最优启动路径；

步骤4：判断高压直流输电系统的直流有效惯性常数是否满足高压直流输电系统的启动条件，对所有高压直流输电系统是否可以启动进行初步判断，若满足启动条件，记录所有满足该启动条件的高压直流输电系统，若没有满足该启动条件的高压直流输电系统，则按照常规发电机启动方法启动发电机；

步骤5：判断换流母线处的短路容量是否满足高压直流输电系统的启动条件，对所有高压直流输电系统是否可以启动进行终极判断，若满足启动条件，记录所有满足该启动条件的高压直流输电系统，若没有满足该启动条件的高压直流输电系统，则按照常规发电机启动方法启动发电机；

步骤6：综合考虑启动高压直流输电系统路径和影响交流系统稳定性因素，建立高压直流输电系统的启动优先级指标；

步骤7：建立黑启动恢复优化模型，采用原对偶内点算法对黑启动恢复优化模型求解得到最优潮流值，若得到的最优潮流值收敛，则启动该高压直流输电系统；否则，选择下一个符合启动条件的高压直流输电系统重复步骤7；若所有高压直流输电系统的最优潮流值均不收敛，则按照常规发电机启动方法进行启动；

步骤8：将启动后的高压直流输电系统设置为已启动直流系统组，并更新该电力网络中母线、线路、变压器、高压电抗器、发电机、重要负荷和直流落点的数据参数，重复步骤3-8，至电力网络中所有待启动发电机均启动成功。

2.根据权利要求1所述的一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法，其特征在于，所述步骤4中，判断高压直流输电系统的直流有效惯性常数是否满足高压直流输电系统的启动条件的判定公式为：

其中，

式中，H_dcmin为直流系统有效惯性常数的最小值，取为70s；S_G为弱交流系统总容量；P_d为直流系统当前输送有功功率；H_Σ为各发电机惯性时间常数归算到统一基准功率S_B下的惯性时间常数之和；H_i为第i台发电机的惯性时间常数；S_Ni为第i台发电机容量。

3.根据权利要求1所述的一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法，其特征在于，所述步骤5中，判断换流母线处的短路容量是否满足高压直流输电系统启动条件的方法为：

确定各个直流落点的启动路径，通过判定公式判断启动后电力网络稳定运行时母线处的短路容量是否满足电力系统稳定运行的要求，进而来判断高压直流输电系统是否满足启动条件；其中，判定公式为：

式中，S_ac为换流母线处短路容量；U为直流系统启动前换流母线电压；ΔU为电压升高幅值，取0.1p.u.；Q_f为投入一组最小滤波器的容量；Q_d为直流系统启动时所消耗的无功功率。

4.根据权利要求1所述的一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法，其特征在于，所述步骤6中，在建立高压直流输电系统的启动优先级指标之前，需要对所有满足启动条件的直流系统进行最优排序，以快速恢复当前电力网络，同时保证高压直流输电系统的稳定性。

5.根据权利要求1所述的一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法，其特征在于，所述步骤6中建立高压直流输电系统的启动优先级指标的方法为：首先通过计算短路容量的倒数得到高压直流输电系统的启动性能值，然后分别将待启动直流系统落点对应的最短路径加权值和高压直流输电系统的启动性能值线性归一化，得到高压直流输电系统的启动优先级指标，指标越小，表明启动优先级越高。

6.根据权利要求1所述的一种考虑高压直流输电系统参与的黑启动方法，其特征在于，所述步骤7中，以每次启动一个发电机或一个直流系统时，所需爬坡时间最长的已带电发电机的爬坡时间最小为优化目标，将直流落点等效成一个负的有功负荷，需要满足系统运行的约束条件，建立黑启动恢复优化模型，所述黑启动恢复优化模型为：

目标函数：

式中，P_k为第k台发电机待求有功功率，P₀^k为第k台发电机当前有功功率，t_k为第k台发电机所需的调节时间，r_pk为第k台发电机爬坡率，m为发电机总数，f(x)为发电机的爬坡时间；

等式约束条件：

式中，i为节点编号；e和f分别为节点电压的实部和虚部；P_G和Q_G分别为发电机有功出力和无功出力；P_d为直流有功出力；P_D和Q_D分别为有功负荷和无功负荷；U_d为直流电压；

不等式约束条件为：

式中，U_imax、U_imin分别为节点i电压幅值的上下限；P_Gimax、P_Gimin分别为节点i发电机有功出力的上下限；Q_Gimax、Q_Gimin分别为节点i发电机无功出力的上下限；P_dimax、P_dimin分别为节点i直流有功出力的上下限；Q_Dimax、Q_Dimin分别为节点i直流无功出力的上下限；P_Dimax、P_Dimin分别为节点i以有功为主导的可调度负荷的有功功率上下限。