一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法及系统，方法包括：系统失稳时，计算级联断面各线路的失步中心、振荡中心、功率不平衡度及潮流冲击各指标数值；选取各指标最大值构成虚拟最优方案；采用灰色关联分析法计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度；选取灰色加权关联度最大的解列策略作为最优解列方案。本发明专利技术综合考虑失步中心位置、振荡中心分布、解列后孤岛不平衡度及潮流冲击四种因素，提高了解列操作的合理性及系统的稳定性。

An optimization method and system of cascade section splitting based on grey correlation analysis

The invention discloses an optimization method and system of cascade cross-section splitting based on the gray correlation analysis method, the method includes: when the system is unstable, calculate the out of step center, oscillation center, power imbalance degree and tidal current impact index value of each line of the cascade cross-section; select the maximum value of each index to constitute the virtual optimal scheme; calculate each splitting scheme and virtual by the gray correlation analysis method The gray weighted correlation degree of the optimal scheme is selected as the optimal solution. The invention comprehensively considers four factors: out of step center position, oscillation center distribution, island imbalance degree after splitting and power flow impact, so as to improve the rationality of understanding train operation and system stability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法及系统
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法及系统。
技术介绍
随着近年来特高压及直流工程的建设和发展，我国电网结构区域性、互联性增强，输电距离及输电容量增大，局部系统的暂态失稳如若不能及时、有效地解决，可能会扩大事故范围，危害系统的安全稳定。失步解列作为保障系统安全稳定运行的最后一道防线，是消除电网异步振荡，防止事故扩大进而导致系统失稳的有效手段。级联断面是输电断面的一种特殊形式，该类断面由多条链式通道耦合而成，输送能力相互影响。链式通道间为并行关系，每条链式通道一般由多条串联线路构成，多条并行线路间为级联关系，实际电网中的级联断面有：西北电网河西～海西断面、蒙西西电东送断面等。级联断面结构多存在链式线路，当振荡中心落在此类断面上且发生漂移时，会对振荡中心定位及系统解列带来困难。目前失步解列的研究主要集中在振荡中心的定位、失步解列判据、解列断面的选择等方面。关于振荡中心定位，在工程实际中多采用测量阻抗最小值或电压最小值来定位振荡中心，但在两端等值电势幅值不相同时，振荡中心可能会在相邻线路间漂移。特别地，当振荡中心漂移发生在多条线路链式相接的级联断面上时，振荡过程电气量的变化将会严重影响解列装置动作的判断，存在误动风险，需对现有的定位方法进行改进。针对失步解列判据，目前在工程实际中应用较多的有基于视在阻抗角的解列判据、基于相位角的失步解列判据及基于的解列判据。判据采集装置安装处的电压、电流向量，以装置安装处的电压最小值来判断系统失步，该判据所需参数与电网的网架结构无关，具有较强的适应性，且能够有效区分失步振荡、同步振荡及短路故障等，但不能定位振荡中心位置。此外，当振荡中心发生漂移时，计算值在功角差为2kπ(k＝0,1,2,…)处存在一个短暂的过零过程，若设置解列判据为两个及以上振荡周期，启动继电器存在误动的可能，可通过增加补充判据来弥补装置的不足。解列断面的选择主要将某一预设的断面割集作为固定解列点，当系统失步时，实时判断振荡中心是否落在该断面上，决定是否执行解列。该种解列策略未考虑两侧等值电势幅值不等时振荡中心在级联断面上的漂移问题，此外还应考虑解列操作对系统稳定性的影响。在电网发生异步振荡时，求解合理的解列策略，实际上就是对各解列方案的综合决策。现有文献针对解列断面的选择主要以某个参数为目标函数，如解列后子系统不平衡度、最优潮流等，未能考虑各主要原则。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法及系统，综合考虑失步中心位置、振荡中心分布、解列后孤岛不平衡度及潮流冲击四种因素，提高了解列操作的合理性及系统的稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，包括以下过程：当级联断面系统失稳时，将级联断面各条线路构成解列方案集合；计算级联断面各线路的失步中心、振荡中心、功率不平衡度及潮流冲击各指标数值；选取各指标最大值构成虚拟最优方案；采用灰色关联分析法计算所述解列方案集合中的各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度；选取灰色加权关联度最大的解列方案作为最优解列方案。进一步的，级联断面系统失稳的判据包括：以及振荡中心位置函数关于功角差的偏导数，若两者均小于各自的门槛值，则判定系统失稳。进一步的，采用灰色关联分析法计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度包括：确定各指标权重；计算各解列方案与虚拟最优方案关于各个指标的灰色关联系数；根据以上得到的指标权重和灰色关联系数，计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度。进一步的，确定各指标权重包括：根据各指标的标度确定判断矩阵C；判断矩阵C的最大特征值对应的特征向量归一化后即为各指标权重。进一步的，计算各解列方案与虚拟最优方案关于各个指标的灰色关联系数包括：解列方案xi与虚拟最优方案x0关于第k个指标的关联程度ζi(k)，表达式如下：其中，t∈[1,n],s∈[1,m]为指标集合及方案集合；为两级最小差，解列方案与虚拟最优方案对应指标数据中的最小绝对差值；为两级最大差，解列方案与虚拟最优方案对应指标数据中的最小绝对差值；|x0(k)-xi(k)|解列方案第k个指标与虚拟最优方案第k个指标的绝对差值；ρ∈[0,1]为分辨系数。进一步的，计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度包括：第i个解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度ri为：其中，wk为第k个指标权重，ζi(k)为第i个解列方案与虚拟最优方案关于第k个指标的灰色关联系数。相应的，本专利技术还提供了一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化系统，其特征是，包括解列方案集合获取模块、指标计算模块、灰色关联度计算模块和最优解列方案计算模块；其中：解列方案集合获取模块，当级联断面系统失稳时，级联断面各条线路构成解列方案集合；指标计算模块，计算级联断面各线路的失步中心、振荡中心、功率不平衡度及潮流冲击各指标数值；灰色关联度计算模块，选取各指标最大值构成虚拟最优方案；采用灰色关联分析法计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度；最优解列方案计算模块，选取灰色加权关联度最大的解列方案作为最优解列方案。进一步的，解列方案集合获取模块中，级联断面系统失稳的判据为：以及振荡中心位置函数关于功角差的偏导数，若两者均小于各自的门槛值，则判定系统失稳。进一步的，灰色关联度计算模块中，采用灰色关联分析法计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度包括：确定各指标权重；计算各解列方案与虚拟最优方案关于各个指标的灰色关联系数；根据以上得到的指标权重和灰色关联系数，计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度。进一步的，灰色关联度计算模块中，确定各指标权重包括：根据各指标的标度确定判断矩阵C；判断矩阵C的最大特征值对应的特征向量归一化后即为各指标权重。进一步的，灰色关联度计算模块中，计算各解列方案与虚拟最优方案关于各个指标的灰色关联系数包括：解列方案xi与虚拟最优方案x0关于第k个指标的关联程度ζi(k)，表达式如下：其中，t∈[1,n],s∈[1,m]为指标集合及方案集合；为两级最小差，解列方案与虚拟最优方案对应指标数据中的最小绝对差值；为两级最大差，解列方案与虚拟最优方案对应指标数据中的最小绝对差值；|x0(k)-xi(k)|解列方案第k个指标与虚拟最优方案第k个指标的绝对差值；ρ∈[0,1]为分辨系数。进一步的，灰色关联度计算模块中，计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度包括：第i个解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度ri为：其中，wk为第k个指标权重，ζi(k)为第i个解列方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，包括以下过程：/n当级联断面系统失稳时，将级联断面各条线路构成解列方案集合，并计算级联断面各线路的失步中心、振荡中心、功率不平衡度及潮流冲击各指标数值，选取各指标最大值构成虚拟最优方案；/n采用灰色关联分析法计算所述解列方案集合中的各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度；/n选取灰色加权关联度最大的解列方案作为最优解列方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，包括以下过程：
当级联断面系统失稳时，将级联断面各条线路构成解列方案集合，并计算级联断面各线路的失步中心、振荡中心、功率不平衡度及潮流冲击各指标数值，选取各指标最大值构成虚拟最优方案；
采用灰色关联分析法计算所述解列方案集合中的各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度；
选取灰色加权关联度最大的解列方案作为最优解列方案。


2.根据权利要求1所述的一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，级联断面系统失稳的判据为：

以及振荡中心位置函数关于功角差的偏导数，若两者均小于各自的门槛值，则判定系统失稳。


3.根据权利要求1所述的一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，采用灰色关联分析法计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度包括：
确定各指标权重并计算各解列方案与虚拟最优方案关于各个指标的灰色关联系数；
根据以上得到的指标权重和灰色关联系数，计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度。


4.根据权利要求3所述的一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，计算各解列方案与虚拟最优方案关于各个指标的灰色关联系数包括：
解列方案xi与虚拟最优方案x0关于第k个指标的关联程度ζi(k)，表达式如下：



其中，t∈[1,n],s∈[1,m]为指标集合及方案集合；为两级最小差，解列方案与虚拟最优方案对应指标数据中的最小绝对差值；为两级最大差，解列方案与虚拟最优方案对应指标数据中的最小绝对差值；|x0(k)-xi(k)|解列方案第k个指标与虚拟最优方案第k个指标的绝对差值；ρ∈[0,1]为分辨系数。


5.根据权利要求3所述的一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化方法，其特征是，计算各解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度包括：
第i个解列方案与虚拟最优方案的灰色加权关联度ri为：



其中，wk为第k个指标权重，ζi(k)为第i个解列方案与虚拟最优方案关于第k个指标的灰色关联系数。


6.一种基于灰色关联分析法的级联断面解列优化系统，其特征是，包括解列方案集合获取模块、指标计算模块、灰色关联度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文朝，张立伟，杨俊炜，李朋旺，郑惠萍，刘新元，薄利明，
申请(专利权)人：北京科东电力控制系统有限责任公司，华北电力大学保定，国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11