基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法

张强; 赵晋泉; 戴则梅; 闪鑫; 李海峰; 胡伟

doi:10.7500/AEPS20200317003

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基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法
- Distributed Coordinated Optimization Method for Black-start of Transmission and Distribution Networks Based on Analytical Target Cascading
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第3期页码：111-120
- 作者机构：
  
  1.河海大学能源与电气学院，江苏省南京市 210098
  2.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏省南京市 211106
  3.国网江苏省电力有限公司，江苏省南京市 210024
- 作者简介：
  
  张强(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统安全防御与恢复控制。E-mail：shxzq@qq.com
  赵晋泉(1972—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行、电压稳定与控制、电力市场。E-mail：jqzhao2@tom.com
  戴则梅(1973—)，女，硕士，研究员级高级工程师，主要研究方向：电网调度自动化应用技术。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2017YFB0902600);国家电网公司科技项目(SGJS0000DKJS1700840)
- DOI：10.7500/AEPS20200317003
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-03-17，
  
  修回日期：2020-05-13，
  
  网络出版日期：2020-08-13，
  
  纸质出版日期：2021-02-10
- 稿件说明：
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张强,赵晋泉,戴则梅等.基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法[J].电力系统自动化,2021,45(3):111-120.

ZHANG Qiang,ZHAO Jinquan,DAI Zemei,et al.Distributed Coordinated Optimization Method for Black-start of Transmission and Distribution Networks Based on Analytical Target Cascading[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):111-120.
张强,赵晋泉,戴则梅等.基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法[J].电力系统自动化,2021,45(3):111-120. DOI： 10.7500/AEPS20200317003.

ZHANG Qiang,ZHAO Jinquan,DAI Zemei,et al.Distributed Coordinated Optimization Method for Black-start of Transmission and Distribution Networks Based on Analytical Target Cascading[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):111-120. DOI： 10.7500/AEPS20200317003.

摘要

协调优化大停电后输、配电网的恢复进程，充分发挥分布式电源的黑启动价值，可加快系统恢复速度

减小停电损失。考虑完整时间尺度下的黑启动过程，文中提出了一种输配电网黑启动分布式协同优化方法。首先，以最小化停电损失为目标建立了输配全局电网黑启动优化模型，利用经济手段量化黑启动方案的恢复效果。然后，基于目标级联分析将其分解为输电网黑启动优化子问题和各配电网黑启动优化子问题，子问题建模采用混合整数二次规划模型，计及了黑启动各时步电网不同元件的恢复操作。输、配电网控制中心仅需交换各时步的边界功率等少量信息就可进行分布式协调，进而得到输配协同的黑启动方案。最后，输配全局电网算例分析表明所提方法可有效协调输、配电网的恢复资源与进程，减小停电损失。

Abstract

By coordinating and optimizing the restoration process of transmission and distribution networks after a large blackout

and taking full advantage of the value of distributed generators (DGs) for black-start

the restoration speed of the power system can be accelerated

and the outage cost can be reduced. Considering the black-start process on the full time scale

this paper proposes a distributed coordinated optimization method for black-start of transmission and distribution networks. Firstly

a black-start optimization model of overall transmission-distribution networks is established to minimize outage costs

and the restoration effect of the black-start scheme is quantified by economic means. Secondly

based on analytical target cascading (ATC)

the black-start optimization model is decomposed into the black-start optimization sub-problem of transmission networks and several black-start optimization sub-problems of distribution networks. The mixed-integer quadratic programming (MIQP) is used for sub-problem modeling. The models take into account the restoration operations of different grid components at each black-start time step. The transmission control center (TCC) and distribution control centers (DCCs) only need to exchange partial information such as the boundary power at each time step for distributed coordination

so as to obtain the coordinated black-start scheme for transmission and distribution networks. Finally

the case of overall transmission and distribution networks shows that the proposed method can effectively coordinate the restoration resources and processes of transmission and distribution networks

and reduce the outage cost.

关键词

Keywords

references

易俊，卜广全，郭强，等 . 巴西“3·21”大停电事故分析及对中国电网的启示［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 2 ）： 1 - 9 .

YI Jun ， BU Guangquan ， GUO Qiang ， et al . Analysis on blackout in Brazilian power grid on March 21，2018 and its enlightenment to power grid in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 1 - 9 .

LIU Y T ， FAN R ， TERZIJA V . Power system restoration： a literature review from 2006 to 2016 ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2016 ， 4 （ 3 ）： 332 - 341 .

陈亮，顾雪平，贾京华 . 考虑后续恢复影响的扩展黑启动方案多目标优化与决策［J］. 电力自动化设备， 2014 ， 34 （ 2 ）： 137 - 143 .

CHEN Liang ， GU Xueping ， JIA Jinghua . Multi-objective optimization and decision making of extended black-start scheme considering subsequent restoration influence ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2014 ， 34 （ 2 ）： 137 - 143 .

李振坤，周伟杰，钱啸，等 . 有源配电网孤岛恢复供电及黑启动策略研究［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 21 ）： 67 - 75 .

LI Zhenkun ， ZHOU Weijie ， QIAN Xiao ， et al . Distribution network restoration and black start based on distributed generators ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 21 ）： 67 - 75 .

叶茂，刘艳，顾雪平，等 . 基于条件风险方法的风电黑启动价值评估及其应用［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3796 - 3805 .

YE Mao ， LIU Yan ， GU Xueping ， et al . Black-start value evaluation of wind power using a conditional risk method and its application ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3796 - 3805 .

CHE L ， KHODAYAR M ， SHAHIDEHPOUR M . Only connect： microgrids for distribution system restoration ［J］. IEEE Power and Energy Magazine ， 2014 ， 12 （ 1 ）： 70 - 81 .

顾雪平，周光奇，李少岩 . 计及系统可观测性的网络化简与黑启动分区方案制定［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 20 ）： 114 - 122 .

GU Xueping ， ZHOU Guangqi ， LI Shaoyan . Network simplification and formation of black-start zone partitioning scheme considering system observability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 20 ）： 114 - 122 .

傅子昊，孙磊，林振智，等 . 基于节点重要度评价矩阵的网络重构双层优化策略［J］. 电力自动化设备， 2016 ， 36 （ 5 ）： 37 - 42 .

FU Zihao ， SUN Lei ， LIN Zhenzhi ， et al . Bi-level network reconfiguration optimization based on node importance evaluation matrix ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 37 - 42 .

赵瑾，王洪涛，曹曦 . 计及风电条件风险价值的负荷恢复双层优化［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 18 ）： 5275 - 5285 .

ZHAO Jin ， WANG Hongtao ， CAO Xi . Bi-level optimization of load restoration considering the conditional value at risk of wind power ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 18 ）： 5275 - 5285 .

谢夏慧，汪沨，卢鸣凯，等 . 大停电后初期基于分布式电源的配电网局部自我恢复方案［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 7 ）： 1834 - 1840 .

XIE Xiahui ， WANG Feng ， LU Mingkai ， et al . A distributed generation-based local self-recovery scheme for distribution network at post-blackout early stage of power grid restoration ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 7 ）： 1834 - 1840 .

CHEN B ， CHEN C ， WANG J ， et al . Multi-time step service restoration for advanced distribution systems and microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 6 ）： 6793 - 6805 .

孙磊，张璨，林振智，等 . 计及电动汽车充电站作为黑启动电源的网架重构优化策略［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 14 ）： 75 - 81 .

SUN Lei ， ZHANG Can ， LIN Zhenzhi ， et al . An optimization strategy for network reconfiguration with charging stations of electric vehicles as black-start power sources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 14 ）： 75 - 81 .

赵昱宣，孙磊，林振智，等 . 微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 17 ）： 9 - 17 .

ZHAO Yuxuan ， SUN Lei ， LIN Zhenzhi ， et al . Power network reconfiguration strategy with microgrids as black-start power sources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 17 ）： 9 - 17 .

顾雪平，李新军，杨超，等 . 考虑风电参与的黑启动方案［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 1 ）： 31 - 37 .

GU Xueping ， LI Xinjun ， YANG Chao ， et al . Black start scheme considering wind power participation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 31 - 37 .

EL-ZONKOLY A M . Renewable energy sources for complete optimal power system black-start restoration ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution ， 2015 ， 9 （ 6 ）： 531 - 539 .

ZHAO J ， WANG H ， LIU Y ， et al . Coordinated restoration of transmission and distribution system using decentralized scheme ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 5 ）： 3428 - 3442 .

ZHAO J ， LIU Y ， WANG H ， et al . Receding horizon load restoration for coupled transmission and distribution system considering load-source uncertainty ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 116 （ 3 ）： 1 - 14 .

刘自发，张在宝，杨滨，等 . 电网大停电社会综合损失评估［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2928 - 2938 .

LIU Zifa ， ZHANG Zaibao ， YANG Bin ， et al . Evaluation of great blackout social comprehensive loss of power grid ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2928 - 2938 .

MICHELENA N ， PARK H ， PAPALAMBROS P Y . Convergence properties of analytical target cascading ［J］. AIAA Journal ， 2003 ， 41 （ 5 ）： 897 - 905 .

张旭，王洪涛 . 高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 67 - 75 .

ZHANG Xu ， WANG Hongtao . Optimal dispatch method of transmission and distribution coordination for power systems with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 67 - 75 .

谢敏，吉祥，柯少佳，等 . 基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4911 - 4921 .

XIE Min ， JI Xiang ， KE Shaojia ， et al . Autonomous optimized economic dispatch of active distribution power system with multi-microgrids based on analytical target cascading theory ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4911 - 4921 .

王洪涛，刘玉田 . 电力系统恢复的主从递阶决策模型及其优化算法［J］. 中国电机工程学报， 2007 ， 27 （ 1 ）： 8 - 13 .

WANG Hongtao ， LIU Yutian . Leader-follower hierarchical decision model and optimal method for power system restoration ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2007 ， 27 （ 1 ）： 8 - 13 .

刘玉田，王洪涛，叶华 . 电力系统恢复理论与技术［M］. 北京：科学出版社， 2014 .

LIU Yutian ， WANG Hongtao ， YE Hua . Power system recovery theory and technology ［M］. Beijing ： Science Press ， 2014 .

ZHANG H ， HEYDT G T ， VITTAL V ， et al . An improved network model for transmission expansion planning considering reactive power and network losses ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 3471 - 3479 .

吴文传，张伯明，巨云涛 . 主动配电网网络分析与运行调控［M］. 北京：科学出版社， 2016 .

WU Wenchuan ， ZHANG Boming ， JU Yuntao . Active distribution network analysis， operation and control ［M］. Beijing ： Science Press ， 2016 .

李蕊，李跃，苏剑，等 . 配电网重要电力用户停电损失及应急策略［J］. 电网技术， 2011 ， 35 （ 10 ）： 170 - 176 .

LI Rui ， LI Yue ， SU Jian ， et al . Power supply interruption cost of important power consumers in distribution network and its emergency management ［J］. Power System Technology ， 2011 ， 35 （ 10 ）： 170 - 176 .

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