一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法技术

本发明专利技术属于大电网严重故障下隔离地点的合理选择问题，具体涉及一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最短电气距离，依据各节点间的电气联系强弱程度，将节点划分为公共节点与一般节点；凭借解列断面与公共节点的联系，将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题；以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数，基于宽度优先算法完成对公共节点的搜索，得到最优解列断面。本发明专利技术的优点是：既满足了在线计算的快速性要求，又能适应系统的运行方式变化，可以实现主动解列最优断面准确、有效地捕捉。

【技术实现步骤摘要】
-种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法
本专利技术属于大电网严重故障下解列断面的选择问题，具体涉及一种基于电气距离 的主动解列最优断面搜索方法。
技术介绍
随着我国特大型同步互联电网的形成，系统中某处所产生的局部扰动将通过联络 线扩散至整个电网。为了避免大停电事故的发生，失步解列作为电力系统的第三道防线，是 消除电网振荡、保证电力系统安全稳定运行的重要手段。失步解列主要分为被动解列与主 动解列两大类，被动解列是基于离线仿真与运行经验所安装的解列装置，根据判断相关变 量是否超过整定值来启动装置，该种控制手段缺乏全系统的动态信息，极易使解列后的孤 岛中出现不平衡功率过大的情况，从而进行切机切负荷，造成经济损失。而主动解列则是根 据系统所发生故障的情况与当前网络的潮流运行方式，在线选取解列断面，该断面的选取 应满足解列的基本原则，不仅能消除机组之间的振荡，而且能避免孤岛中出现过大的不平 衡功率，减小经济损失。因此，研究主动解列下最优断面的搜索问题具有重要的意义。 目前，常见的解列断面搜索方法主要分为以下几类： (1)基于图论的搜索方法。采用0BDD技术将原系统化简为具有一定节点数的小系 统再进行求解，但化简后模型节点数的限制约束了该方法在实际电网中的运用；同样基于 图论方法对系统进行潮流追踪，该方法无需对原图进行等值化简，但分区的可行性却有待 验证。采用谱聚类的方法搜索解列断面，，采用量化的分布特性分析代替NP完全问题中的 线路搜索，实现NP完全问题向聚类问题的转化，进行了求解NP难题新的探索，但该方法在 同调约束的处理上仍存在争议。 (2)基于慢同调的搜索方法。采用慢同调理论的搜索方法是将解列断面与系统弱 连接进行合理等效，在小范围内搜索最优解列断面。基于慢同调理论，采用DFS算法寻找到 了具有弱连接的电网断面，并将此作为解列地点；通过分析慢模式特征值对线路参数的灵 敏度特征，提出了电力系统弱连接识别方法，该方法系统潮流的变化可能对会机组慢同调 特性产生影响，因此结果的精确性有待论证。 (3)其他方法。提出了一种基于网络拓扑聚类的电力系统主动解列分析方法。采 用粒子群优化算法在满足约束条件下，搜索解列方案，但该方法在处理全局最优解的过程 中存在较大难度，极易陷入局部最优解。
技术实现思路
本专利技术针对上述方法的相关问题，并在现有研究的基础上，提出了一种基于电气 距离的主动解列最优断面搜索方法。该方法包含下列步骤： -种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，采集不同时刻大电网的电气特征量，获取所需要的电气特征量；具体操作 时通过安装在系统中关键测点同步相角测量单元PMU，再基于广域监测系统WAMS传输数 据，从中获取所监测的若干电气特征量，电气特征量包括：发电机有功输出量Pe、节点有功 负荷量、发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路电抗Xij ; 步骤2,根据步骤1得到的系统节点集合V和系统边集合E，构建电力系统无向边 权图G (V，E)，并对所有边进行赋权，构建图G的邻接权矩阵W ;具体为：若节点i与节点j相 连，则二者之间的权值& = xu，其中为线路eu上的电抗；若节点i与节点j不相连，则 二者之间的权值=〇° ;若i = j,则二者之间的权值Wij = 0 ;根据以上规则，能够构建系 统的带权无向图。 步骤3,根据步骤2得到的输入邻接权矩阵W，基于Dijkstra算法，求取发电机节 点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，具体为：首先求取各节点之间的最短电气距离 矩阵S，然后提取S中发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，以表达各节点之 间电气联系的紧密程度；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集不同时刻大电网的电气特征量，获取所需要的电气特征量；具体操作时通过安装在系统中关键测点同步相角测量单元PMU，再基于广域监测系统WAMS传输数据，从中获取所监测的若干电气特征量，电气特征量包括：发电机有功输出量PG、节点有功负荷量PL、发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路eij电抗xij；步骤2，根据步骤1得到的系统节点集合V和系统边集合E，构建电力系统无向边权图G(V,E)，并对所有边进行赋权，构建图G的邻接权矩阵W；具体为：若节点i与节点j相连，则二者之间的权值wij＝xij，其中xij为线路eij上的电抗；若节点i与节点j不相连，则二者之间的权值wij＝∞；若i＝j，则二者之间的权值wij＝0；根据以上规则，能够构建系统的带权无向图；步骤3，根据步骤2得到的输入邻接权矩阵W，基于Dijkstra算法，求取发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，具体为：首先求取各节点之间的最短电气距离矩阵S，然后提取S中发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，以表达各节点之间电气联系的紧密程度；步骤4，根据步骤3得到最短电气距离矩阵S'提取负荷节点i到发电机机群r中每个发电机节点的电气联系s′ij，tr表示第r个机群中发电机的数量，基于同调分群信息，求取负荷节点i到不同发电机群的平均最短电气距离；具体方法是：定义系统失稳后应被分为t个孤立子系统，求取负荷节点到不同机群的平均最短路径，其中到第r个机群的平均最短距离为Sir=1/trΣj∈rsij';]]>步骤5，对负荷节点进行匹配，得到公共节点与一般节点，具体为：定义系统被分为群r1和群r2，根据步骤4中得到的负荷节点i分别到群r1和群r2的距离和二者之差并根据电气联系强弱程度进行分类：若γ<σ，其中σ为阈值，表明负荷节点i到机群r1和机群r2的电气联系强弱程度接近，视为该节点所带负荷由两个机群共同供应，定义这种类型的负荷节点为公共节点；若γ>σ，则意味着负荷节点i由两机群中某一机群主要供应，定义该节点为一般节点，通过比较γ的正负能够将负荷节点归入其主要依赖的机群；步骤6，依据解列后子系统中不平衡有功功率最小为原则，采用BFS算法对步骤5中得到的公共节点进行搜索划分，最终得到解列断面；具体包括以下子步骤：步骤6.1，采用BFS算法并遵守解列后子系统中不平衡有功功率最小为原则，对公共节点集进行搜索与划分；假设系统分为A、B两群，将已确定属于群A的节点集为VA，各点权总和属于群B的节点集为VB，各点权总和公共节点集为VP；步骤6.2，将节点集VA和VB分别等值为两个聚合节点NA和NB，计算与NA和NB分别直接相连的公共节点数目；步骤6.3，将等值节点NA和NB作为BFS算法的根节点，将VP中仅与VA存在连通路径的节点划分至区域A，并更新VA、聚合节点NA和权总和WA；步骤6.4，确定与NA直接相连的公共节点集VP‑A，从公共节点集VP‑A任意选择点Nj(Nj∈VP‑A)使得此时VA与被选取点Nj的权值总和WA∑满足|WAΣ|＜|WA|且即对该公共节点进行目标函数的检查，必须保证选入该点后A区不平衡功率绝对值变小且减量最大；若满足条件，纳入Nj，更新A区节点集VA，聚合节点NA，权总和WA，与NA直接相连的公共节点集VP‑A；步骤6.1，，重复步骤6.4，直至选取VP‑A中任一节点Nj后，VA与被选取点Nj的权值总和WA∑出现|WA∑|>|WA|，此时停止搜素，不纳入Nj；已被选取在A区中的节点构成了区域A，剩余节点构成了区域B，VA与VB间的割集即为解列断面。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，采集不同时刻大电网的电气特征量，获取所需要的电气特征量；具体操作时通 过安装在系统中关键测点同步相角测量单元PMU，再基于广域监测系统WAMS传输数据，从 中获取所监测的若干电气特征量，电气特征量包括：发电机有功输出量P e、节点有功负荷量 Pp发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路\电抗Xij ; 步骤2,根据步骤1得到的系统节点集合V和系统边集合E，构建电力系统无向边权图 G(V，E)，并对所有边进行赋权，构建图G的邻接权矩阵W ;具体为：若节点i与节点j相连， 则二者之间的权值Wij = Xij,其中xu为线路eij上的电抗；若节点i与节点j不相连，贝1J二 者之间的权值wu =〇° ;若i = j,则二者之间的权值wu = 0 ;根据以上规则，能够构建系统 的带权无向图； 步骤3,根据步骤2得到的输入邻接权矩阵W，基于Dijkstra算法，求取发电机节点与 负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，具体为：首先求取各节点之间的最短电气距离矩阵 S，然后提取S中发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，以表达各节点之间电 气联系的紧密程度；步骤5,对负荷节点进行匹配，得到公共节点与一般节点，具体为：定义系统被分为群 A和群r2，根据步骤4中得到的负荷节点i分别到群Γι和群r2的距离$和\> ,二者之差 / =間-8;>|，并根据电气联系强弱程度进行分类： 若Y〈〇,其中σ为阈值，表明负荷节点i到机群^和机群1*2的电气联系强弱程度接 近，视为该节点所带负荷由两个机群共同供应，定义这种类型的负荷节点为公共节点； 若Υ>σ，则意味着负荷节点i由两机...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，王乙斐，廖清芬，杨健，朱振山，涂炼，刘福锁，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42