一種電力系統網架重構方法和裝置與流程
本發(fā)明涉及電力系統安全與恢復控制技術領域，具體而言，涉及一種電力系統網架重構方法和裝置。
背景技術：
隨著電力系統規(guī)模的日益擴大及社會對電力供應依賴度的不斷提高，大停電事故造成的后果也越來越嚴重，成為現代電力系統必須面對的嚴重威脅，大停電后電力系統的恢復也越來越重要。隨著環(huán)保問題的日益嚴重，新能源發(fā)電技術在全國逐漸受到重視；風電作為除水電以外最具有大規(guī)模開發(fā)價值的可再生能源，近些年來取得了巨大發(fā)展。隨著風電在電力系統中的深化應用，其在電力系統中的地位也越來越重要。因此，發(fā)揮風電在電力系統恢復中的應有作用是非常必要的。
但是實際上，將風電機接入電力系統，并使其參與到大停電事故后的網架重構時，由于風電機出力的不確定性，導致網架重構存在一定的風險。因此，目前并未提出風電機參與大面積停電事故后電力系統的恢復過程的有效解決方案。
技術實現要素：
有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種電力系統網架重構方法和裝置，能夠使得風電機參與到大停電事故后的電力系統恢復中。
第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種電力系統網架重構方法，包括：基于黑啟動機組與火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統；
根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據；
基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，并基于直流潮流，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值；
根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述初期網架重構系統，構建網架預構模型；
基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架。
結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中：基于所述風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，并基于直流潮流，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值；并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值，具體包括：
以恢復負荷量最大和線路風險條件價值最小為優(yōu)化目標，建立優(yōu)化函數：
其中，l為電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在時段t的開斷狀態(tài)；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量；
令
令
結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中：根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及初期網架重構系統，構建網架預構模型，具體包括：
獲取所述初期網架重構系統中的負荷開關狀態(tài)和支路開關狀態(tài)，并形成已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集；
所述根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集，以網架預構過程中恢復負荷量最大為目標函數，并分別以所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險價值、功率平衡和支路潮流、風電機出力波動、負荷開關和支路開關狀態(tài)變化為約束條件，形成基于線路安全條件風險價值的網架預構模型。
結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中：所述基于線路安全條件風險價值的網架預構模型滿足下述公式(1)～公式(5)：
其中，在上述公式(1)～公式(5)中：l為電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在t時段的開斷狀態(tài)；
αmn,t為電力系統中母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路開關在t時段的開斷狀態(tài)；sl,t和αmn,t為屬于0-1的狀態(tài)變量，0表示開關斷開，1表示開關閉合；sl,t-1和αmn,t-1表示上一時段t-1的負荷開關和支路開關的開端狀態(tài),且上一時段t-1閉合的開關在本時段t不能被斷開；
fβ為所述線路安全條件風險價值；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量；γ為所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值，且所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值在所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值之間取值；pgi,t表示t時段火電機組出力；|pmn|表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中流經的潮流功率；
pwt表示t時段風電機出力，pmn表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中，流入母線節(jié)點n的潮流功率；pnm表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中，流出母線節(jié)點m的潮流功率；
結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中：所述基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架，具體包括：
從所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值之間，選取所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值；
根據所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值，使用預設的數學規(guī)劃模型，基于所述網架預構模型，對支路和負荷的開關變量值進行求解，并將求解得到的支路和負荷的開關變量作為所述合理預構網架。
結合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中：
還包括：根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機出力波動數據；所述風電機出力波動數據包括：當前網架重構時刻對應的出力最大值以及出力最小值；
所述將求解得到的支路和負荷的開關變量作為所述合理預構網架，具體包括：
將求得的支路和負荷的開關變量的最優(yōu)解作為初步預構網架，并循環(huán)執(zhí)行下述過程，直至潮流校驗的結果收斂，將潮流校驗的結果收斂的初步預構網架作為所述合理預構網架：
在每一個網架重構時刻，分別以當前網架時刻對應的出力最大值和出力最小值作為極限場景，對所述初步預構網架進行最優(yōu)潮流校驗；
判斷潮流校驗的結果是否收斂；
如果潮流校驗的結果不收斂，則將求解得到的支路和負荷的開關變量的次優(yōu)解作為最優(yōu)解，作為所述初步預構網架。
第二方面，本發(fā)明實施例還提供一種電力系統網架重構裝置，包括：
預構模塊，用于基于黑啟動機組與火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統；
獲取模塊，用于根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據；
計算模塊，用于基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值；
模型構建模塊，用于根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述初期網架重構系統，構建網架預構模型；
預構網架計算模塊，用于基于所述網架預構模型，獲取預構網架。
結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中：所述計算模塊，具體用于：以恢復負荷量最大和線路風險條件價值最小為優(yōu)化目標，建立優(yōu)化函數：
其中，l為電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在時段t的開斷狀態(tài)；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量；
令
令
結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，所述模型構建模塊，具體用于：
獲取所述初期網架重構系統中的負荷開關狀態(tài)和支路開關狀態(tài)，并形成已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集；
所述根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集，以網架預構過程中恢復負荷量最大為目標函數，并分別以所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險價值、功率平衡和支路潮流、風電機出力波動、負荷開關和支路開關狀態(tài)變化為約束條件，形成基于線路安全條件風險價值的網架預構模型。
結合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中：所述獲取模塊，還用于：根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機出力波動數據；所述風電機出力波動數據包括：當前網架重構時刻對應的出力最大值以及出力最小值；
所述預構網架計算模塊，具體用于：將求得的支路和負荷的開關變量的最優(yōu)解作為初步預構網架，并循環(huán)執(zhí)行下述過程，直至潮流校驗的結果收斂，將潮流校驗的結果收斂的初步預構網架作為所述合理預構網架：
在每一個網架重構時刻，分別以當前網架時刻對應的出力最大值和出力最小值作為極限場景，對所述初步預構網架進行最優(yōu)潮流校驗；
判斷潮流校驗的結果是否收斂；
如果潮流校驗的結果不收斂，則將求解得到的支路和負荷的開關變量的次優(yōu)解作為最優(yōu)解，作為所述初步預構網架。
本發(fā)明實施例所提供的本申請實施例所提供的電力系統網架重構方法和裝置中，在基于黑啟動機組和火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統之后，或根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據；基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值；根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述初期網架重構系統，構建下一階段的網架預構模型；最終基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架，在這個過程中，引入條件風險價值，在使得風電機參與到大停電事故后的電力系統恢復中的同時，考慮了風電機出力的波動性，降低了網架重構過程中的風險。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的一種電力系統網架重構方法的流程圖；
圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的構建網架預構模型的具體方法的流程圖；
圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的基于所述網架預構模型，獲取預構網架的具體方法的流程圖；
圖4示出了本發(fā)明實施例所提供的將求解得到的最優(yōu)支路和負荷的開關變量作為所述合理預構網架方法的流程圖；
圖5示出了本申請實施例提供的以ieee39節(jié)點系統為例的電力系統恢復的實施例；
圖6示出了本發(fā)明實施例所提供的一種電力系統網架重構裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
目前對風電機參與大停電事故后電力系統的恢復過程主要集中在以下方面：1、風電機并網可行性研究，其主要對風電機在大停電事故后接入電力系統進行了可行性的研究，但是并未提供可行的接入方法；2、風電機的接入時機，大多數是在電力系統恢復后期的負荷恢復階段接入風電機；3、風電機并網策略，雖然在電力系統恢復過程中考慮了風電，但是對于風電出力的恢復卻基于確定性模型，而事實上，風力儲電具有隨機性和波動性的特點，因此基于確定性模型所得到的并網策略實用性較低，因此，現有技術中并未提出風電機參與大面積停電事故后電力系統恢復過程的有效解決方案?；诖耍旧暾?zhí)峁┑囊环N電力系統網架方法、裝置以及系統，可以使得風電機參與到大停電事故后的電力系統恢復中。
為便于對本實施例進行理解，首先對本發(fā)明實施例所公開的一種風電機重構方法進行詳細介紹。
參見圖1所示，本申請實施例所提供的電力系統網架重構方法包括：
s101：基于黑啟動機組與火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統。
具體地，黑啟動是指整個電力系統全部停電，處于全“黑”狀態(tài)，不依賴其它網絡，通過電力系統中具有自啟動能力的發(fā)電機組啟動，帶動無自啟動能力的發(fā)電機組，逐漸擴大電力系統的恢復范圍，最終實現整個電力系統的恢復。黑啟動機組即為具有自啟動能力的發(fā)電機組。
在形成初期網架重構系統之后，能夠獲得初期網架重構系統中的負荷和支路開關在某一個時段t的開斷狀態(tài)。同時，還需要確保風電機所在的節(jié)點恢復供電，如此才能夠將風電機并入電力系統。
s102：根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據。
具體地，由于某一個風電機的地理位置不會發(fā)生變化，而某個地理位置的氣象在一定時間長度上具有規(guī)律性，造成同一個風電機出力在短時間具有波動性，在長時間卻具有一定的規(guī)律性。因而能夠根據網架重構時刻對應的風電機出力的歷史數據，獲取風電機實時出力預測數據以及出力波動范圍。
另外，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據時，要從所有風電機出力的歷史數據中，篩選出與網架預構時刻關聯性較強的風電機出力的典型場景。所獲取風電機實時出力預測數據，也是各個典型場景下，每個場景對應的風電機實時出力預測數據。
具體地，在電力系統進行網架重構的時候，一般是基于某一個區(qū)域進行的(例如基于大停電的范圍進行)，因此可以先獲取該區(qū)域內風電機出力的歷史數據。在獲取該區(qū)域內風電機出力的歷史數據時，首先要采用典型數據篩選的方法從海量風電機出力數據中獲得網架重構的區(qū)域對應的相關數據，其次從與網架重構的區(qū)域對應的相關數據中，獲取與重構時刻相符的風電機出力的歷史數據?；蛘咭部梢韵葟暮Ａ匡L電機出力數據中獲得與重構時刻相符合的相關數據，然后從與重構時刻相符合的相關數據中獲得網架重構區(qū)域對應的風電機出力的歷史數據。在獲取了風電機出力的歷史數據之后，可以采用統計學方法，獲得風電機出力可以對風電機在當前網架重構時刻對應的出力波動數據，并采用一定的算法，根據風電機出力的歷史數據，對風電機的實時出力進行預估，獲取風電機實時出力預測數據。
s103：基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，并基于直流潮流，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值。
在具體實現的時候，直流潮流的本質就是保持發(fā)電量和用電量的平衡，因此，基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，并基于直流潮流，首先要計算在網架重構時刻總出力數據。
具體地，初期網架重構系統是基于黑啟動機組和火電機組并網構建的，即在將風電機組并入電力系統之前，先啟動黑啟動機組以及火電機組，構成初期網架重構系統。之后，除黑啟動機組和火電機組其它的機組會在后續(xù)網架重構過程中依次被啟動，同時會啟動風電機組以將風電機組并入電力系統，而由于風力機組出力的不確定性，網架重構時刻總出力數據和風電機實時出力預測數據類似具有波動性和隨機性。當前網架重構時刻的總出力數據為：當前已經啟動的所有發(fā)電機組的總出力數據。
在當前時刻已經啟動的所有發(fā)電機組的總處理數據后，以所述總出力數據為最大恢復負荷量，在恢復負荷量最大時，計算線路安全風險條件的最大值；在線路風險條件價值最小時，計算線路安全條件的最小值。
具體地，在基于風電機實時出力預測數據和初期網架重構系統，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值時，實際上是要考慮恢復過程的經濟性和安全性。其中，恢復負荷量越大，則恢復過程越快，恢復過程的經濟性也越高，但同時，恢復過程所存在的風險也就越大，安全性也就越低；反之，線路條件風險價值最小時，恢復過程中所存在的風險也就越小，恢復過程越慢，從而恢復過程中的經濟性也就越低，因此可以看出，網架重構過程中的兩個目標：經濟性和安全性之間實際上是相互矛盾的，一般不存在使得兩者同時達到最優(yōu)的解。
因此在基于風電機實時出力預測數據和初期網架重構系統，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值時，首先要以恢復負荷量最大和線路風險條件價值為優(yōu)化目標，建立優(yōu)化函數。
所建立的優(yōu)化函數為公式(6)：
其中，l為要恢復的電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在時段t的開斷狀態(tài)；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量。
對公式(6)進行求解的時候，涉及多目標規(guī)劃問題，而網架重構過程中的經濟性和安全性兩個目標是相互矛盾的，一般不存在使得上述目標函數同時到達最優(yōu)的解，只能求得帕累托(pareto)有效解。而求解多目標優(yōu)化常用的方法為線性加權法，因此可以對上述公式(6)進行變形，形成公式(7)：
其中，
其中
令
令
在對優(yōu)化函數(7)進行求解的時候，由于電力系統的經濟運行和風險指標不具有相同的物理綱量，因此簡單的線性加權是不能直接計算出線路安全風險條件的最大值γmax和線路安全風險條件的最小值γmin的，因此，通過參考目標法將上述公式(7)修改為公式(8)：
在該公式(8)中，s.t.為該函數的約束條件(subjectto)。在求解簡化為對公式(8)中的參數γ進行邊界求解的問題，而這一問題可以通過對上述公式(7)的求解來完成。當
s104：根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值以及所述初期網架重構系統，構建網架預構模型。
參見圖2所示，本申請實施例還提供一種構建網架預構模型的具體方法，包括：
s201：獲取所述初期網架重構系統中的負荷開關狀態(tài)和支路開關狀態(tài)，并形成已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集。
在具體實現的時候，由于初期網架重構系統已經建立，能夠從該初期網架重構系統中獲取在將風電機接入電力系統的時刻，初期網架重構系統中的負荷開關狀態(tài)和支路開關狀態(tài)，并形成相應的已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集。
s202：所述根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集，以網架預構過程中恢復負荷量最大為目標函數，并分別以所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險價值、功率平衡和支路潮流、風電機出力波動、負荷開關和支路開關狀態(tài)變化為約束條件，形成基于線路安全條件風險價值的網架預構模型。
在具體實現的時候，所構建的基于線路安全條件風險價值的網架預構模型滿足下述公式(1)～公式(5)：
以網架預構過程中恢復負荷量最大為目標構建函數，形成公式(1)：
其中，l為電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在t時段的開斷狀態(tài)，屬于0-1的狀態(tài)變量，0表示負荷開關斷開，1表示負荷開關閉合。
以負荷開關和支路開關狀態(tài)變化為約束條件，形成公式(2)：
其中，αmn,t為電力系統中母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路開關在t時段的開斷狀態(tài)；sl,t和αmn,t為屬于0-1的狀態(tài)變量，0表示開關斷開，1表示開關閉合；sl,t-1和αmn,t-1表示上一時段t-1的負荷開關和支路開關的開端狀態(tài),且上一時段t-1閉合的開關在本時段t不能被斷開。
電力系統所需要承擔的線路安全條件風險價值為約束條件，形成公式(3)：
其中，fβ為所述線路安全條件風險價值；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量；γ為所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值，且所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值在所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值之間取值；l表示電力系統中的支路數；pgi,t表示t時段火電機組出力；|pmn|表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中流經的潮流功率；
以功率平衡和支路潮流為約束條件，分別形成公式(4)和公式(5)：
pwt表示t時段風電機出力，pmn表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中，流入母線節(jié)點n的潮流功率；pnm表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中，流出母線節(jié)點m的潮流功率；
s105：基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架。
參見圖3所示，本申請實施例提供一種基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架的具體方法，具體包括：
s301：從所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值之間，選取所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值。
在具體實現的時候，該網架預構過程中電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值可以是調度人員從之前所計算來的線路安全風險條件的最大風險值γmax和最小值γmin之間所選擇的一個取值γ，需要調度人員在網架重構過程中進行輸入；也可以按照預先設定好的計算規(guī)則，在計算出線路安全風險條件的最大風險值γmax和最小值γmin后，計算的一個大于等于γmin且小于等于γmax的值。
其中，γ值越大預構網架支路潮流越限的概率就越大，網絡的安全系數越低，同時電力系統恢復的負荷量越多，電力系統恢復速度越快。
s302：根據所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值，使用預設的數學規(guī)劃模型，基于所述網架預構模型，對支路和負荷的開關變量值進行求解，并將求解得到的最優(yōu)支路和負荷的開關變量作為所述合理預構網架。
在具體實現的時候，在確定了電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值γ自后，使用預設的數學規(guī)劃模型，對上述網架預構模型中的，對支路和負荷的開關變量值進行求解，即求解上述網架預構模型中的各個時段的s和α，并將求解得到的支路和負荷的開關變量作為所述預構網架。
例如，可以采用商用求解規(guī)劃的軟件cplex來求解上述規(guī)劃問題。
需要注意的是，在對網架預構模型進行求解的時候，能夠求出多組支路和負荷的開關變量相關數值，其中包括支路和負荷的開關變量的最優(yōu)解和支路和負荷的開關變量的次優(yōu)解。
本申請實施例還提供另外一種電力系統網架重構方法，在上述實施例的基礎上，還包括：
根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機出力波動數據；所述風電機出力波動數據包括：當前網架重構時刻對應的出力最大值以及出力最小值。
在具體實現的時候，網架重構時刻有多個時刻，每一個網架重構時刻所對應的風電機處理波動數據均包括當前時刻對應的最小值和最大值。
進而，參見圖4所示，本申請實施例所提供的將求解得到的最優(yōu)支路和負荷的開關變量作為所述合理預構網架，具體包括：
s401：將求得的支路和負荷的開關變量的最優(yōu)解作為初步預構網架；
s402：在每一個網架重構時刻，分別以當前網架預構時段對應的風機出力最大值和出力最小值作為極限場景，對所述初步預構網架進行最優(yōu)潮流校驗。
在進行校驗的時候，在正常情況下，支路具有自己的潮流限值，即
s403：判斷潮流校驗的結果是否收斂；是，則跳轉至s404；否，則跳轉至步驟s405。
s404：如果潮流校驗的結果收斂，則將該初步預構網架作為合理預構網架。
s405：如果潮流校驗的結果不收斂，則將求解得到的支路和負荷的開關變量的次優(yōu)解作為最優(yōu)解，形成所述初步預構網架，并跳轉至s402。
本申請實施例所提供的電力系統網架重構方法，在基于黑啟動機組和火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統之后，或根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據；基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值；根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述初期網架重構系統，構建網架預構模型；最終基于所述網架預構模型，獲取預構網架，在這個過程中，引入條件風險價值，在使得風電機參與到大停電事故后的電力系統恢復中的同時，考慮了風電機出力的波動性，降低了網架重構過程中的風險。
參見圖5所示，本申請還提供一個以ieee39節(jié)點系統為例的電力系統恢復的實施例，
運行調度人員設置的既定的發(fā)電機組恢復順序為：
33-35-32-36-31-39-34-37-30-38。
其中，以33號機組為黑啟動機組，根據傳統網架重構方法形成的初始網架如下所述：現已并網的機組為除黑啟動機組33號機組的火電機組35號機組，恢復廠用電的機組為35、32、36、31，在恢復過程中為了防止節(jié)點電壓越限，分別在節(jié)點13和節(jié)點21投入62mw和31mw的功率負荷，初始網架如圖5中細線所構成的網架所示。
形成初期網架重構系統后，需要根據大型風電場風機出力的隨機性、網架的初始狀況和運行調度預案的差異得到待恢復系統在恢復過程中所需承擔的線路安全條件風險取值范圍。首先，要篩選出與網架預構時刻關聯性較強的風電出力的典型場景，并得到相應的風電出力預測值與出力波動范圍。然后，分別以較短的時間內恢復大量負荷的供電和線路過載率最小作為優(yōu)化目標，分別對應線路安全條件風險最大和最小值。根據兩種不同恢復過程中優(yōu)化目標的選取得到恢復過程中線路安全條件風險的取值范圍。
形成大型風電場接入后的初始網架，開始基于線路安全條件風險的網架預構過程。首先，運行調度人員在計算所得線路安全條件風險取值范圍中選擇所能承擔的風險極值。然后，綜合考慮風電場的恢復效益和風電出力不確定性所帶來的風險，通過參考目標法將線路安全條件風險價值作為約束條件，重構期間負荷恢復量作為優(yōu)化目標構，附加開關變量約束、功率平衡約束、支路潮流約束等，建基于條件風險的網架預構模型。最后，線路條件風險價值的取值范圍，設置線路越限概率的值為0.01，在所得線路條件風險取值范圍內選擇可承擔的線路安全條件風險值，根據上述網架預構模型獲得最優(yōu)預構網架，更新已恢復負荷集和待恢復負荷集。
所形成的預構網架并不一定是最終的重構網架，上述條件風險模型基于直流潮流并不能保證恢復過程中節(jié)點電壓在限定范圍內因此需要對預構網架進行最優(yōu)潮流校驗。校驗的目標函數為重構網架過程中機組爬坡時間最短，為保證恢復過程中系統頻率波動在允許范圍內恢復過程中火電機組的功率增加量不超過額定出力的0.5倍即0.5，已恢復網架各節(jié)點電壓在0.9-1.1范圍內波動。如果預構網架潮流收斂則說明網架合理可進行下一階段的恢復過程，否則需要從待恢復負荷集中重新進行條件風險模型構建與求解得到次優(yōu)恢復網架重新進行校驗知道獲得合理的預構網架為止。
基于同一發(fā)明構思，本發(fā)明實施例中還提供了與電力系統網架重構方法對應的電力系統網架重構裝置，由于本發(fā)明實施例中的裝置解決問題的原理與本發(fā)明實施例上述電力系統網架重構方法相似，因此裝置的實施可以參見方法的實施，重復之處不再贅述。
本發(fā)明又一實施例還提供一種電力系統網架重構裝置，參見圖6所示，本發(fā)明實施例所提供的電力系統網架重構裝置包括：
預構模塊，用于基于黑啟動機組與火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統；
獲取模塊，用于根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據；
計算模塊，用于基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，并基于直流潮流，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值；
模型構建模塊，用于根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述初期網架重構系統，構建網架預構模型；
預構網架計算模塊，用于基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架。
進一步地，所述計算模塊，具體用于：以恢復負荷量最大和線路風險條件價值最小為優(yōu)化目標，建立優(yōu)化函數：
其中，l為電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在時段t的開斷狀態(tài)；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量；
令
令
進一步地，所述模型構建模塊，具體用于：
獲取所述初期網架重構系統中的負荷開關狀態(tài)和支路開關狀態(tài)，并形成已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集；
所述根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述已恢復負荷集、待恢復負荷集、已恢復支路集以及待恢復支路集，以網架預構過程中恢復負荷量最大為目標函數，并分別以所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險價值、功率平衡和支路潮流、風電機出力波動、負荷開關和支路開關狀態(tài)變化為約束條件，形成基于線路安全條件風險價值的網架預構模型；
所述基于線路安全條件風險價值的網架預構模型滿足下述公式(1)～公式(5)：
其中，在上述公式(1)～公式(5)中：l為電力系統中的負荷出線數；n為電力系統中所有母線節(jié)點上的負荷出線總數；bl為負荷出線l所帶負荷量；wl為負荷出線l的重要級；sl,t為負荷開關在t時段的開斷狀態(tài)；
αmn,t為電力系統中母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路開關在t時段的開斷狀態(tài)；sl,t和αmn,t為屬于0-1的狀態(tài)變量，0表示開關斷開，1表示開關閉合；sl,t-1和αmn,t-1表示上一時段t-1的負荷開關和支路開關的開端狀態(tài),且上一時段t-1閉合的開關在本時段t不能被斷開；
fβ為所述線路安全條件風險價值；a為電力系統中總的線路的風險價值；r為所選取典型場景的個數；β為網架預構過程中電力系統所能承擔線路越限的概率；zl為輔助變量；γ為所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值，且所述電力系統所需要承擔的線路安全條件風險值在所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值之間取值；l表示電力系統中的支路數；m表示電路系統中的支路總數；pgi,t表示t時段火電機組出力；|pmn|表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中流經的潮流功率；
pwt表示t時段風電機出力，pmn表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中，流入母線節(jié)點n的潮流功率；pnm表示母線節(jié)點m和母線節(jié)點n之間的支路中，流出母線節(jié)點m的潮流功率；
進一步地，所述獲取模塊，還用于：根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機出力波動數據；所述風電機出力波動數據包括：當前網架重構時刻對應的出力最大值以及出力最小值；
進一步地，所述預構網架計算模塊，具體用于：將求得的支路和負荷的開關變量的最優(yōu)解作為初步預構網架，并循環(huán)執(zhí)行下述過程，直至潮流校驗的結果收斂，將潮流校驗的結果收斂的初步預構網架作為所述合理預構網架：
在每一個網架重構時刻，分別以當前網架時刻對應的出力最大值和出力最小值作為極限場景，對所述初步預構網架進行最優(yōu)潮流校驗；
判斷潮流校驗的結果是否收斂；
如果潮流校驗的結果不收斂，則將求解得到的支路和負荷的開關變量的次優(yōu)解作為最優(yōu)解，作為所述初步預構網架。
本申請實施例所提供的電力系統網架重構裝置中，預構模塊，用于基于黑啟動機組與火電機組并網對電力系統進行初步恢復，形成初期網架重構系統；獲取模塊，用于根據風電機出力的歷史數據，獲取網架重構時刻對應的風電機實時出力預測數據；計算模塊，用于基于風電機實時出力預測數據和所述初期網架重構系統，計算在恢復負荷量最大時的線路安全風險條件的最大值，并計算在線路條件風險價值最小時的線路安全風險條件的最小值；模型構建模塊，用于根據所述線路安全風險條件的最大值和線路安全風險條件的最小值，以及所述初期網架重構系統，構建下一階段的網架預構模型；最終基于所述網架預構模型，獲取合理預構網架，在這個過程中，引入條件風險價值，在使得風電機參與到大停電事故后的電力系統恢復中的同時，考慮了風電機出力的波動性，降低了網架重構過程中的風險。
本發(fā)明實施例所提供的電力系統網架重構方法和裝置的計算機程序產品，包括存儲了程序代碼的計算機可讀存儲介質，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實施例中所述的方法，具體實現可參見方法實施例，在此不再贅述。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統和裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
所述功能如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
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