一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法技术

本发明专利技术公开了一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法，包括：监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，计算出开断m回线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度；根据各个超标站点的短路电流超标程度，获得任一开断线路对受端电网所有超标站点的限制短路电流的加权自阻抗灵敏度；运用牛顿-拉夫逊法求解受端电网的潮流方程，获得戴维南等值参数；根据戴维南等值参数以及静态电压稳定裕度的边界条件获得开断线路对系统安全性的灵敏度指标；建立多目标模型并计算出帕雷托最优解集，获得限制各个超标站点的短路电流的最优断线组合。本发明专利技术提供的方法能够满足短路电流的限制效果和保持系统的完整性与安全性的综合效果最佳的多目标决策要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统及其自动化
，特别是涉及一种受端电网限制短路电流的多目标决策。
技术介绍
随着我国电网的快速发展，用电负荷迅速增加，电网规模不断扩大，500kV(千伏)主干网架已初步形成。然而由于500kV电网与220kV电网电磁环网运行，负荷相对集中，电网结构紧密，电源分布密集等原因使得电网的短路电流水平迅速增大，已严重影响到了整个电网的安全稳定运行，部分电网的短路电流已经逼近甚至可能会超过断路器的额定遮断容量，需采取有效措施进行电流限制。当200kV以上电网大范围短路电流超标时，更换超标点的一次设备不仅费用多，人力物力投入也大，实施困难。因而针对限流优先考虑采取的有效措施为调整电力系统网架结构以适当减少电网之间的电气联系。目前，网架结构调整的主要方式包括开断线路、分区运行、母线分裂运行、串联电抗器、采用高阻抗设备等。实践证明，受端电网线路开断相对简单易行，而且短路电流的限制效果也很显著，并得以广泛应用。然而，通常的做法都是直接开断超标站点的出线，通过减少节点处注入短路电流的支路来降低该处节点的总电流，实际上这种做法仅仅是达到了局部电流的优化效果，但并没有考虑到系统的全局性。尤其是大规模复杂电网，对维护系统的完整性和安全性存在一定的必要性。如何在满足短路电流的限制效果显著的同时，来尽量保持主网的完整性和系统的安全性，目前尚未提出有效的多目标决策方案。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法，能获得受端电网中限制各个超标站点的短路电流的最优断线组合，满足短路电流的限制效果。一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法，包括如下步骤：监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，根据所述阻抗矩阵计算出开断m回线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度；其中，m≥1，n≥1；根据各个超标站点的短路电流超标程度，对各个所述超标站点的自阻抗灵敏度进行加权，获得任一开断线路对受端电网所有超标站点的限制短路电流的加权自阻抗灵敏度；运用牛顿-拉夫逊法求解所述受端电网的潮流方程，获得所述受端电网的戴维南等值参数；根据所述戴维南等值参数以及静态电压稳定裕度的边界条件，确定最大负荷裕度与所述戴维南等值参数之间的关联关系，并获得开断线路对系统安全性的灵敏度指标；为所述加权自阻抗灵敏度以及所述灵敏度指标建立多目标模型，计算出所述多目标模型的帕雷托最优解集，获得所述受端电网中限制各个超标站点的短路电流的最优断线组合。本专利技术一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法，通过分析开断线路对受端电网的阻抗矩阵的影响，根据EMS(Energy Management System，电能管理系统)获取实时的运行状态参数和网络拓扑结构，获得同时开断m回线路的自阻抗灵敏度；并考虑实际电网若干个超标站点的综合限制效果，求得各超标站点的自阻抗灵敏度之和，且为了体现出各站点短路电流的超标程度，引入权重系数，获得加权自阻抗灵敏度；通过运用牛顿－拉夫逊法求解出电网基态戴维南等值参数，并根据静态电压稳定裕度所处的边界条件，可以确定最大负荷裕度与戴维南等值参数之间的关联关系，从而获得负荷节点k的最大负荷裕度λkcr，并将最大负荷裕度的最小值作为开断线路对系统安全性的灵敏度指标。因此，本专利技术可以通过某一超标站点的开断线路的自阻抗灵敏度、所有超标站点的加权自阻抗灵敏度以及开断线路对系统安全性的灵敏度指标作为选择各个超标站点的短路电流的最优断线组合决策的单目标函数，建立多目标模型，通过计算出所述多目标模型的最优解集，可以获得同时满足所有超标站点的短路电流全都下降至安全水平且保证对网架结构的调整幅度最小的自阻抗灵敏度，用户也可以根据需要调整多目标模型中的各个单目标函数而获得不同目标的决策方案(解集)，从而获得不同的电网性能。因此，本专利技术不仅能将超标站点的短路电流降至安全水平，而且保证了系统的完整性及安全性的综合效果最佳，具有很高的实用价值。附图说明图1为本专利技术一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法在一实施例的流程示意图。图2为图1中步骤S1在一实施例中的流程示意图。图3为图1中步骤S3在一实施例中的流程示意图。图4为图1中步骤S5在一实施例中的流程示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，是本专利技术提供的一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法的在实施例一的步骤流程图。在本实施例中，所述的受端电网限制短路电流的多目标决策方法，其目的是要寻找一种最优开断线路组合，使得该最优开断线路组合可以满足短路电流的限制效果显著和保持系统的完整性与安全性的综合效果最佳的多目标决策要求。具体地，如图1所示，该多目标决策方法主要包括以下步骤：步骤S1：监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，根据所述阻抗矩阵计算出开断m回线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度；其中，m≥1，n≥1。具体地，智能电网可分为送端电网、受端电网和输电网络三个部分。其中，受端电网是整个电力系统的核心，受端电网的安全稳定性关乎全系统的安全稳定性。受端系统指以负荷集中地区为中心，可以包括区内和邻近电厂在内，用较密集的电力网络将负荷和这些电源联接在一起的电力系统。受端电网通过接受外部及远方电源输入的有功电力和电能，以实现供需平衡。具体实施时，受端电网可能同时存在一个或多个超标站点，因此需要针对所有超标站点调整电力系统网架结构，开断各个超标站点的1回或多回线路，减少节点处注入短路电流的支路来降低该处节点的总电流，以达到全局电流的优化效果。如图2所示，是所述监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，根据所述阻抗矩阵计算出开断m回线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度的步骤在一实施例中的流程示意图。在一种可实现的方式中，所述步骤S1可以通过以下步骤S11～步骤S15进行实现：步骤S11：监测所述受端电网的各个站点的自阻抗矩阵；步骤S12：开断所述受端电网任一超标站点k的m回线路，根据开断线路后的受端网络的注入电流和节点电压的关系(即U＝Z*I，其中，U为节点电压，Z为线路阻抗，I为注入电流)，以及电流的变化量，对所述超标站点k的自阻抗矩阵Zkk进行更新，获得网络更新后的超标站点k的自阻抗矩阵Z’kk；其中，1≤k≤n。具体实施时，假设受端电网存在n个超标站点，可以将超标站点k作为关注节点，并开断另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法，其特征在于，包括如下步骤：监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，根据所述阻抗矩阵计算出开断m回线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度；其中，m≥1，n≥1；根据各个超标站点的短路电流超标程度，对各个所述超标站点的自阻抗灵敏度进行加权，获得任一开断线路对受端电网所有超标站点的限制短路电流的加权自阻抗灵敏度；运用牛顿‑拉夫逊法求解所述受端电网的潮流方程，获得所述受端电网的戴维南等值参数；根据所述戴维南等值参数以及静态电压稳定裕度的边界条件，确定最大负荷裕度与所述戴维南等值参数之间的关联关系，并获得开断线路对系统安全性的灵敏度指标；为所述加权自阻抗灵敏度以及所述灵敏度指标建立多目标模型，计算出所述多目标模型的帕雷托最优解集，获得所述受端电网中限制各个超标站点的短路电流的最优断线组合。

【技术特征摘要】
1.一种受端电网限制短路电流的多目标决策方法，其特征在于，包括如下
步骤：
监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，根据所述阻抗矩阵计算出开断m回
线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度；其中，m≥1，n≥1；
根据各个超标站点的短路电流超标程度，对各个所述超标站点的自阻抗灵
敏度进行加权，获得任一开断线路对受端电网所有超标站点的限制短路电流的
加权自阻抗灵敏度；
运用牛顿-拉夫逊法求解所述受端电网的潮流方程，获得所述受端电网的戴
维南等值参数；
根据所述戴维南等值参数以及静态电压稳定裕度的边界条件，确定最大负
荷裕度与所述戴维南等值参数之间的关联关系，并获得开断线路对系统安全性
的灵敏度指标；
为所述加权自阻抗灵敏度以及所述灵敏度指标建立多目标模型，计算出所
述多目标模型的帕雷托最优解集，获得所述受端电网中限制各个超标站点的短
路电流的最优断线组合。
2.根据权利要求1所述的受端电网限制短路电流的多目标决策方法，其特
征在于，所述监测开断线路对受端电网的阻抗矩阵，根据所述阻抗矩阵计算出
开断m回线路且存在n个超标站点时的自阻抗灵敏度的步骤包括：
监测所述受端电网的各个站点的自阻抗矩阵；
开断所述受端电网任一超标站点k的m回线路，根据开断线路后的受端网
络的注入电流和节点电压的关系，以及电流的变化量，对所述超标站点k的自
阻抗矩阵Zkk进行更新，获得网络更新后的超标站点k的自阻抗矩阵Z'kk；其中，

\t1≤k≤n；
根据网络更新后的超标站点k的自阻抗矩阵Z'kk的各个对角线元素的变化，
获得任意1回开断线路的自阻抗灵敏度η(1)为：
η(1)=Zkk′-ZkkZkk=-(Zki-Zkj)2(Zii+Zjj-2Zij-zij)Zkk;]]>其中，i、j分别为所述任意1回开断线路两端之间的开断节点；Zki、Zkj分
别为开断节点i、j与超标站点k的互阻抗矩阵；Zii、Zjj、Zkk分别为开断节点i、
开断节点j、超标站点k的自阻抗矩阵；Zij为开断节点i与开断节点j的互阻抗
矩阵；zij为开断节点i与开断节点j之间的开断线路的线路阻抗矩阵；
根据所述超标站点k的任意1回开断线路的自阻抗灵敏度η(1)，计算出所述
超标站点k存在m回开断线路时的自阻抗灵敏度为：
ηk(m)=Zkk(m)-ZkkZkk=Πj=1m(1+η(j))-1;]]>所述受端网络存在n个超标站点，将所有超标站点的开断线路的自阻抗灵
敏度进行叠加：
η=Σk=1nηk(m);]]>获得n个超标站点的自阻抗灵敏度η。
3.根据权利要求2所述的受端电网限制短路电流的多目标决策方法，其特
征在于，所述根据各个超标站点的短路电流超标程度，对各个所述超标站点的
自阻抗灵敏度进行加权，获得任一开断线路对受端电网所有超标站点的限制短
路电流的加权自阻抗灵敏度的步骤包括：
根据各个超标站点的实际短路电流和各个超标站点开关的遮断电流，获得

\t各个超标站点的自阻抗灵敏度的权重系数εk：
ϵk=IkIkb-1;]]>其中，参数Ik是第k个超标站点的实际短路电流；参数Ikb是第k个超标站
点开关的遮断电流；
利用所述各个超标站点的自阻抗灵敏度的权重系数εk，对各个超标站点的自
阻抗灵敏度进行加权，获得任一开断线路对受端电网所有超标站点的限制短路
电流的加权自阻抗灵敏度ηε为：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明辉，陈志光，曾耿晖，李一泉，朱峥，邱建，屠卿瑞，王峰，黄根，李帅虎，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，杭州智光一创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44