基于电气分区的关键断面自动获取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电气分区的关键断面自动获取方法，属于电力系统运行和控制技术领域，该方法包括：利用拓扑搜索建立电网中厂站之间的连接关系，并将厂站作为顶点，输电线路作为边组成网络Ｎ；利用支路追加法生成网络Ｎ的阻抗矩阵Ｚ，获得厂站间的电气距离；按照网络Ｎ中厂站的地理分布将网络Ｎ划分成多个电气分区并进行调整；根据图论获取初始断面；对初始断面进行筛选，得到输电断面；判断输电断面的安全裕度得到关键断面。这种断面自动获取方法能够更好的适应日益多变的电网运行方式，为精细规则的在线制定提供了更加准确的输电断面，提高了精细规则的精细化程度和在线适应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统运行和控制
，特别涉及基于电气分区的关键断面自 动获取方法。
技术介绍
为保证电网的安全稳定运行，电力系统运行部门一般会制定电网的运行规则，将 电网的运行空间限制在运行规则规定的空间内。运行规则一般是在特定的断面上制定的， 以实现对复杂电力系统的“降维”控制。断面是电网中一些潮流流向一致并且容易出现过 载的输电线路的组合，它是大电网的重要安全特征，反映了某时刻电网的薄弱环节，是对电 网安全有重要影响的输电瓶颈。传统的断面是由电网运行专家通过离线分析人工选择而得到的。由于人类计算能 力的局限性，人工选择的断面通常只反映极端运行方式下电网的薄弱环节，对在线运行方 式变化的适应性不强。随着电网规模的不断扩大和新能源的接入，电网的运行方式日益多 变，特别是随着大规模间歇性新能源的接入，电网潮流方式的随机性显著增大，其安全特征 也可能频繁发生变化，例如原来对电网安全影响不大的非关键断面可能变成对电网安全 有重大影响的关键断面，反之亦然。传统的人工选择断面的方法已无法适应电网运行方式 的快速变化，可能导致关键断面的遗漏，甚至危及电网安全稳定运行，难以满足现代电网智 能化和精细化运行的高要求。为了提高运行规则对电网在线运行方式的适应性，实现精细化调度，被国际上誉 为“电网调度自动化之父”的DY-Liacco博士于1997年提出了智能机器调度员(AO)的概 念，为电网智能调度描绘了一个新颖的蓝图。一些文献进一步提出精细规则的概念，并对精 细规则自动发现方法进行了深入研究，利用计算机在线获得考虑到更多安全特征的精细规 则，精细规则突破了传统规则的粗放结构，通过特征选择选出与电网安全最相关的一系列 特征，并利用这些特征对运行规则进行修正，提高了规则对在线运行方式的适应性。但是， 目前缺乏一种能够在线获取电网关键断面的方法，仅仅依靠人工离线选择的断面来进行在 线精细规则的生成，影响了精细规则的精度和准确性。因此，需要一种能够在线获取电网断 面的方法与精细规则的在线生成相配合，以实现电网的精细化、智能化调度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于电气分区的输电断面 自动获取方法，能够更好的适应日益多变的电网运行方式，为精细规则的在线制定提供了 更加准确的输电断面，提高了精细规则的精细化程度和在线适应能力。本专利技术提出的一种，其特征在于，按照由 初始断面到输电断面，再到关键断面的逐步递进方法自动获取断面，该方法包括以下步骤1)拓扑搜索以及厂站分类利用拓扑搜索建立电网中厂站之间的连接关系，并将厂站作为顶点，输电线路作为边组成网络N，根据网络N将厂站分为环上厂站和非环上厂站 两类，环上厂站为能与其他厂站连接形成环的厂站；2)获得厂站间的电气距离利用支路追加法生成网络N的阻抗矩阵Z，将网络N中 任意两个厂站i、j组成的厂站对的自阻抗Zi^.作为这两个厂站之间的电气距离Du，则Dij 用式⑴表示Dlj = Zvm = MJjZMij = Z + Zjj -TLli (1)其中Z 、Zjj, Zij是阻抗矩阵Z中对应的元素，设阻抗矩阵Z的阶数为n(n为网络 N中厂站的个数)，则Mu是一个nX 1的列向量，在第i、j行分别取1和-1，其余位置取0 ；3)对网络N进行电气分区并根据电气距离对每个厂站的电气分区进行调整；4)根据图论对调整后的电气分区获取初始断面；5)利用初始断面有功潮流流向以及初始断面内支路之间的联系紧密程度两方面 约束对获取的初始断面进行筛选，得到输电断面；6)根据步骤5)得到的输电断面获取关键断面判断输电断面的安全裕度是否满 足式(5)，若满足，将该输电断面为关键断面，Msec = 1-Psec/Psmax > Mfflin (5)其中，P·为断面传输的功率，Psmax为断面的功率传输极限，采用连续潮流法计算 N-I稳定约束下的断面悲观极限作为断面传输极限，每一步连续潮流的计算时都判断系统 的N-I暂态稳定性，Mmin为阈值，取值范围为0. 3 0. 5。本专利技术的特点及有益效果根据电网的实时拓扑结构和潮流状态，通 过大量的仿真计算，获取电网实时运行状态下的薄弱环节作为关键输电断面。相比于传统 的人工离线断面选择方法，这种断面自动获取方法能够更好的适应日益多变的电网运行方 式，为精细规则的在线制定提供了更加准确的输电断面，提高了精细规则的精细化程度和 在线适应能力。附图说明图1为本专利技术定义的初始断面、输电断面、关键断面的包含关系示意图。图2为本专利技术方法的总体流程框图。图3为厂站连接的举例说明示意图。图4为本专利技术中电网电气分区方法的流程图。图5为本专利技术中初始断面自动发现方法的流程图。图6为A省电网某时刻按照厂站地理分布的电气分区图。图7为利用本专利技术方法得到的A省电网某时刻的电气分区图。具体实施例方式本专利技术提出的，结合附图及实施例详细说 明如下本专利技术定义初始断面为电网中最小割集；输电断面为电网中有功潮流流向一 致，线路之间的开断灵敏度较大的初始断面；关键断面为电网中安全裕度小，对电网安全性有重要影响的输电断面；初始断面、输电断面、关键断面的包含关系如图1所示。 本专利技术按照由初始断面到输电断面，再到关键断面的逐步递进方法自动获取断本专利技术方法的总流程如图2所示，包括以下步骤1)拓扑搜索以及厂站分类利用拓扑搜索建立电网中厂站之间的连接关系，并将 厂站作为顶点，输电线路作为边组成网络N，根据网络N将厂站分为环上厂站和非环上厂站 两类，环上厂站为能与其他厂站连接形成环的厂站，如图3所示的一个简单的9个厂站和输 电线路组成的网络上，厂站1-6为环上厂站，厂站7-9为非环上厂站。2)获得厂站间的电气距离利用支路追加法生成网络N的阻抗矩阵Z，将网络N中 任意两个厂站i、j组成的厂站对的自阻抗Zi^.作为这两个厂站之间的电气距离Du，则Dij 用式⑴表示Dij = Z帖=MJjZMij = Z + Zjj -IZij (1)其中Z 、Zjj, Zij是阻抗矩阵Z中对应的元素，设阻抗矩阵Z的阶数为η (η为网络 N中厂站的个数)，则Mu是一个ηΧ 1的列向量，在第i、j行分别取1和-1，其余位置取0 ；3)对网络N进行电气分区并根据电气距离对每个厂站的电气分区进行调整如图 4所示，具体步骤如下3-1)按照网络N中厂站的地理分布将网络N划分成多个电气分区；3-2)对网络N中所有厂站的电气分区进行初步调整如果非环上的厂站与所连接 的环上厂站的电气分区不同，则将该非环上的厂站置于所连接的环上厂站的电气分区中； 对于环上的厂站，如果与该厂站连接的其他环上厂站都位于同一个电气分区A中，而该厂 站不位于电气分区A中，则将该厂站置于电气分区A中；3-3)将同其他电气分区内的厂站连接的厂站作为边界厂站，并将所有的边界厂站 组成集合Sb，利用式(2)计算Sb内每一个厂站Pb到该厂站Pb所在电气分区的距离Dtl，利用 式⑶计算厂站Pb到所该厂站所连接电气分区的电气距离Db(b e Spb)，其中Spb为厂站Pb 所连接的电气分区的集合；D0 = —！― Yj DJPh,iez (2)nZ ~1 1A = —Σ DjPh ,besPb(3)nb j^b式⑵、(3)中ζ是厂站Pb所在的电气分区，b是厂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种基于电气分区的关键断面自动获取方法，其特征在于，按照由初始断面到输电断面，再到关键断面的逐步递进方法自动获取断面，该方法包括以下步骤1)拓扑搜索以及厂站分类利用拓扑搜索建立电网中厂站之间的连接关系，并将厂站作为顶点，输电线路作为边组成网络N，根据网络N将厂站分为环上厂站和非环上厂站两类，环上厂站为能与其他厂站连接形成环的厂站；2)获得厂站间的电气距离利用支路追加法生成网络N的阻抗矩阵Z，将网络N中任意两个厂站i、j组成的厂站对的自阻抗Zii，jj作为这两个厂站之间的电气距离Dij，则Dij用式(1)表示 <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>Z</mi> <mrow><mi>ij</mi><mo>,</mo><mi>ij</mi> </mrow></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>M</mi> <mi>ij</mi> <mi>T</mi></msubsup><msub> <mi>ZM</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>Z</mi> <mi>ii</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>Z</mi> <mi>jj</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mrow><mn>2</mn><mi>Z</mi> </mrow> <mi>ij</mi></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中Zii、Zjj、Zij是阻抗矩阵Z中对应的元素，设阻抗矩阵Z的阶数为n，n为网络N中厂站的个数，则Mij是一个n×1的列向量，在第i、j行分别取1和 1，其余位置取0；3)对网络N进行电气分区并根据电气距离对每个厂站的电气分区进行调整；4)根据图论对调整后的电气分区获取初始断面；5)利用初始断面有功潮流流向以及初始断面内支路之间的联系紧密程度两方面约束对获取的初始断面进行筛选，得到输...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，张伯明，吴文传，郭庆来，赵峰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11