一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法制造技术

本发明专利技术提供一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，该方法包括以下步骤：I、对转移到非故障支路上的潮流组成进行分析，发生多支路切除时，支路k上的转移潮流可看成多条以等效潮流为初始潮流的支路单独开断后转移到支路k上潮流的叠加；II、依据图搜索中背离路径算法，在一定的节点深度内搜索切除支路两端节点间的前K条最短路径，确定潮流转移较大的区域范围；III、考虑电网的实时运行状态，给出了输电断面的选取原则，最终识别出实际潮流增加较大的支路集，且能成功找出潮流反向增大的线路。本发明专利技术中在切除支路的潮流转移估算、K值选取和断面判据方面作了重要改进。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法
本专利技术涉及电网公司电力系统保护与安全控制领域，具体地说，是一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法。
技术介绍
电网中由故障支路切除引起的潮流转移是近年来世界各国发生输电线路连锁切除事故的重要原因，严重危害着系统的安全稳定运行。在此背景下，目前电网调度中心严格按照《电力系统安全稳定导则》要求安排电网运行方式，运行中严格执行“N-1”准则，如设备检修，机组调控等操作，在系统运行状态发生变化时及时消除安全隐患，这样可以使由单一元件开断引发支路连锁跳闸的几率越来越小；但是，国内大部分电网还没有达到能够抵御同一断面多条支路切除严重故障的强度，这主要是因为一方面校验计算复杂，另一方面若要满足多支路切除安全校验需提高线路的热稳定极限功率。由于电网缺乏对多支路切除情况的应对措施，一旦发生此类故障时任由后备保护切除线路，大大增加了输电线路连锁跳闸的几率。所以，对多条支路切除后的输电断面的行为分析，即快速找出潮流转移较大的支路并判断其上潮流是否越限，对预防线路连锁跳闸具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有方法的不足，提出一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，以适应于发生多支路切除情况下潮流转移的识别，在减少分析计算量的同时有效避免了输电断面漏选问题。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，该方法根据故障支路切除后的潮流转移特征，首先深入分析了转移到非故障线路上的潮流组成，其次在一定的节点深度内搜索切除支路两端节点间的前K条最短路径集，最终识别出受潮流转移影响较大的线路构成输电断面。本专利技术在切除支路的潮流转移估算、K值选取和断面判据方面作了重要改进，以适应于发生多支路切除情况下潮流转移的识别；重新建立了一种K的取值方案，并采用背离路径算法确定最短路径集，在减少分析计算量的同时有效避免了输电断面漏选问题。IEEE30节点系统的仿真验证了本专利技术算法的有效性。。一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，所述方法包括以下步骤：步骤1：对转移到非故障支路上的潮流组成进行分析，发生多支路切除时，支路k上的转移潮流可看成多条以等效潮流为初始潮流的支路单独开断后转移到支路k上潮流的叠加，将多支路切除简化为多条单一支切除情况，避免了直流法中对节点阻抗矩阵的大量修正计算，并实现了对潮流转移的快速估算；步骤2：依据图搜索中背离路径算法，在一定的节点深度内搜索切除支路两端节点间的前K条最短路径，确定潮流转移较大的区域范围。文中结合了多支路切除的潮流转移特征，重新建立一种K的取值方案，并采取边搜索边修正K值的策略，避免搜索范围设置不当而漏选支路的问题；步骤3：考虑电网的实时运行状态，给出了输电断面的选取原则，最终识别出实际潮流增加较大的支路集，且能成功找出潮流反向增大的线路。作为进一步描述，步骤1中提到若电网中发生支路切除，由切除支路l转移到支路k上的潮流量(以初始潮流方向为正)可通过l对k的支路开断分布因子Dk-l表示：ΔPk＝Dk-lPl其中：Pl为切除支路l的初始有功潮流；ΔPk为转移到支路k上的潮流。由上式可知，若已知分布因子即可计算切除支路对任意支路的潮流转移量，而Dk-l可由系统的节点阻抗矩阵计算得到，其计算式如下：其中：Xk-l、Xl-l、xk、xl只与电网的拓扑参数有关。对于一个确定的网络，支路l对任意支路k的分布因子Dk-l随之确定。作为进一步描述，步骤2提到由电路基本方程可知：当发生支路切除时，可将切除支路用附加电流源(与支路切除前的电流等量、反向)替代后的等值无源网络中的潮流分布来近似切除支路的潮流转移。若对附加电源搜索其前K条最短闭合路径回路，则这些回路包含该等值网络中绝大多数电流较大的输电线路，也即包含了受潮流转移影响较大的支路，理论上说明了前K最短路径法搜索输电断面的可行性。多支路切除时转移潮流的分布规律与单一支路切除情况差异较大，因此需重新设计K的取值方案。进一步地，步骤3中提到目前已积累许多特点各异的前K最短路径算法，其中背离路径算法通过求取第K-1条路径的背离路径来确定其第K条最短路径，与本专利技术中K值的修正过程相符，且每派生一条背离路径只需执行一次Dijstra算法，算法的时间复杂度较小，更易满足搜索的实时性要求。综合上述优点，本专利技术中采用背离路径算法对发生多支路切除时受潮流转移影响严重的线路进行识别。与现有方法相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将路径搜索引入多支路切除的潮流转移识别算法中，是一种新的尝试。本专利技术中通过分析计算，在获取潮流估算式的同时得到经修正后的路径数，进而结合路径搜索与实时运行状态识别出潮流增加较大的支路。所提算法具有如下特点：潮流转移分析模块采用了极限的思想，保持了初始网络的拓扑结构，避免对节点阻抗矩阵进行修改，大大减少矩阵运算量，提高算法效率；考虑了输电线路的初始潮流，从而能够识别得到实时的潮流增加较大支路集，所得结果更加符合实际电网运行情况；采用边搜索边修正K值的方法，避免搜索范围设置不当而漏选支路的问题；给出了反映潮流耦合强度的比例系数，通过计算该系数的取值可粗略判断多支路切除事故的严重程度。附图说明图1为：本专利技术一实施例的多支路切除的潮流转移模型。图2为：本专利技术一实施例的潮流转移分析流程图。图3为：本专利技术一实施例的路径搜索流程图。图4为：本专利技术一实施例的潮流转移识别流程图。图5为：本专利技术一实施例的IEEE30节点系统简化拓扑图。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。本专利技术所述的一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，包括如下步骤：步骤1：对转移到非故障支路上的潮流组成进行分析，发生多支路切除时，支路k上的转移潮流可看成多条以等效潮流为初始潮流的支路单独开断后转移到支路k上潮流的叠加，将多支路切除简化为多条单一支切除情况，避免了直流法中对节点阻抗矩阵的大量修正计算，并实现了对潮流转移的快速估算；假设初始潮流分别Pa与Pb的支路a、b发生故障切除，支路k为网络中除支路a、b外的任意一条支路。多支路切除潮流转移可以分解为切除支路间无穷次潮流的来回折返过程。首先，支路a、b的初始潮流分别依据分布因子Dk-a、Dk-b转移到支路k上，此外Pa按照分布因子Db-a转移到支路b，Pb按照分布因子Da-b转移到支路a，完成一次支路间潮流交换过程；其次，上述支路间交换的潮流替代了切除支路的初始潮流，继续对网络进行转移，依此类推，直至潮流全部转移到网络中其他支路上，如图1所示，图中：表示支路b第n次转移到支路a上的潮流；表示支路a第n次转移到支路b上的潮流。由图1可知：Pa和依据分布因子Dk-a向支路k进行转移，Pb和依据分布因子Dk-b向支路k进行转移。将他们转移到支路k上的分量进行累加，即可得到转移到支路k上的总潮流为：可分解为以下两部分：1)Pb＝0时此时有如下关系式：由上两式可推得：2)Pa＝0时此时有如下关系式：由上两式推得：将两部分中推导出的最终两式叠加可求得潮流为：同理可得为：将上两式代入第一个式子中可得：ΔPk＝Dk-aP′a+Dk-bP′b其中：P′a、P′b分别为支路a、b的等效潮流，其意义：将等效潮流替代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：I、对转移到非故障支路上的潮流组成进行分析，发生多支路切除时，支路k上的转移潮流可看成多条以等效潮流为初始潮流的支路单独开断后转移到支路k上潮流的叠加，将多支路切除简化为多条单一支切除情况，避免了直流法中对节点阻抗矩阵的大量修正计算，并实现了对潮流转移的快速估算；II、依据图搜索中背离路径算法，在一定的节点深度内搜索切除支路两端节点间的前K条最短路径，确定潮流转移较大的区域范围。文中结合了多支路切除的潮流转移特征，重新建立一种K的取值方案，并采取边搜索边修正K值的策略，避免搜索范围设置不当而漏选支路的问题；III、考虑电网的实时运行状态，给出了输电断面的选取原则，最终识别出实际潮流增加较大的支路集，且能成功找出潮流反向增大的线路。

【技术特征摘要】
1.一种基于多支路切除和背离路径的潮流转移识别算法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：I、对转移到非故障支路上的潮流组成进行分析，发生多支路切除时，支路k上的转移潮流可看成多条以等效潮流为初始潮流的支路单独开断后转移到支路k上潮流的叠加，将多支路切除简化为多条单一支切除情况，避免了直流法中对节点阻抗矩阵的大量修正计算，并实现了对潮流转移的快速估算；II、依据图搜索中背离路径算法，在一定的节点深度内搜索切除支路两端节点间的前K条最短路径，确定潮流转移较大的区域范围。文中结合了多支路切除的潮流转移特征，重新建立一种K的取值方案，并采取边搜索边修正K值的策略，避免搜索范围设置不当而漏选支路的问题；III、考虑电网的实时运行状态，给出了输电断面的选取原则，最终识别出实际潮流增加较大的支路集，且能成功找出潮流反向增大的线路。2.基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：任建文，易琛，何培成，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13