一種基于電氣距離的主動解列最優斷面搜索方法
【專利摘要】本發明屬于大電網嚴重故障下隔離地點的合理選擇問題，具體涉及一種基于電氣距離的主動解列最優斷面搜索方法。該方法以Dijkstra算法求取節點間最短電氣距離，依據各節點間的電氣聯系強弱程度，將節點劃分為公共節點與一般節點；憑借解列斷面與公共節點的聯系，將解列斷面的搜索轉換為公共節點的處理問題；以解列后子系統中有功不平衡功率最小為目標函數，基于寬度優先算法完成對公共節點的搜索，得到最優解列斷面。本發明的優點是：既滿足了在線計算的快速性要求，又能適應系統的運行方式變化，可以實現主動解列最優斷面準確、有效地捕捉。
【專利說明】-種基于電氣距離的主動解列最優斷面搜索方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于大電網嚴重故障下解列斷面的選擇問題，具體涉及一種基于電氣距離 的主動解列最優斷面搜索方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國特大型同步互聯電網的形成，系統中某處所產生的局部擾動將通過聯絡 線擴散至整個電網。為了避免大停電事故的發生，失步解列作為電力系統的第三道防線，是 消除電網振蕩、保證電力系統安全穩定運行的重要手段。失步解列主要分為被動解列與主 動解列兩大類，被動解列是基于離線仿真與運行經驗所安裝的解列裝置，根據判斷相關變 量是否超過整定值來啟動裝置，該種控制手段缺乏全系統的動態信息，極易使解列后的孤 島中出現不平衡功率過大的情況，從而進行切機切負荷，造成經濟損失。而主動解列則是根 據系統所發生故障的情況與當前網絡的潮流運行方式，在線選取解列斷面，該斷面的選取 應滿足解列的基本原則，不僅能消除機組之間的振蕩，而且能避免孤島中出現過大的不平 衡功率，減小經濟損失。因此，研究主動解列下最優斷面的搜索問題具有重要的意義。
[0003] 目前，常見的解列斷面搜索方法主要分為以下幾類：
[0004] (1)基于圖論的搜索方法。采用0BDD技術將原系統化簡為具有一定節點數的小系 統再進行求解，但化簡后模型節點數的限制約束了該方法在實際電網中的運用；同樣基于 圖論方法對系統進行潮流追蹤，該方法無需對原圖進行等值化簡，但分區的可行性卻有待 驗證。采用譜聚類的方法搜索解列斷面，，采用量化的分布特性分析代替NP完全問題中的 線路搜索，實現NP完全問題向聚類問題的轉化，進行了求解NP難題新的探索，但該方法在 同調約束的處理上仍存在爭議。
[0005] (2)基于慢同調的搜索方法。采用慢同調理論的搜索方法是將解列斷面與系統弱 連接進行合理等效，在小范圍內搜索最優解列斷面。基于慢同調理論，采用DFS算法尋找到 了具有弱連接的電網斷面，并將此作為解列地點；通過分析慢模式特征值對線路參數的靈 敏度特征，提出了電力系統弱連接識別方法，該方法系統潮流的變化可能對會機組慢同調 特性產生影響，因此結果的精確性有待論證。
[0006] (3)其他方法。提出了一種基于網絡拓撲聚類的電力系統主動解列分析方法。采 用粒子群優化算法在滿足約束條件下，搜索解列方案，但該方法在處理全局最優解的過程 中存在較大難度，極易陷入局部最優解。
【發明內容】
[0007] 本發明針對上述方法的相關問題，并在現有研究的基礎上，提出了一種基于電氣 距離的主動解列最優斷面搜索方法。該方法包含下列步驟：
[0008] -種基于電氣距離的主動解列最優斷面搜索方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0009] 步驟1，采集不同時刻大電網的電氣特征量，獲取所需要的電氣特征量；具體操作 時通過安裝在系統中關鍵測點同步相角測量單元PMU，再基于廣域監測系統WAMS傳輸數 據，從中獲取所監測的若干電氣特征量，電氣特征量包括：發電機有功輸出量Pe、節點有功 負荷量、發電機組同調情況、系統節點集合V、系統邊集合E、線路電抗Xij ;
[0010] 步驟2,根據步驟1得到的系統節點集合V和系統邊集合E，構建電力系統無向邊 權圖G (V，E)，并對所有邊進行賦權，構建圖G的鄰接權矩陣W ;具體為：若節點i與節點j相 連，則二者之間的權值& = xu，其中為線路eu上的電抗；若節點i與節點j不相連，則 二者之間的權值=〇° ;若i = j,則二者之間的權值Wij = 0 ;根據以上規則，能夠構建系 統的帶權無向圖。
[0011] 步驟3,根據步驟2得到的輸入鄰接權矩陣W，基于Dijkstra算法，求取發電機節 點與負荷節點之間的最短電氣距離矩陣S'，具體為：首先求取各節點之間的最短電氣距離 矩陣S，然后提取S中發電機節點與負荷節點之間的最短電氣距離矩陣S'，以表達各節點之 間電氣聯系的緊密程度；
【權利要求】
1. 一種基于電氣距離的主動解列最優斷面搜索方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，采集不同時刻大電網的電氣特征量，獲取所需要的電氣特征量；具體操作時通 過安裝在系統中關鍵測點同步相角測量單元PMU，再基于廣域監測系統WAMS傳輸數據，從 中獲取所監測的若干電氣特征量，電氣特征量包括：發電機有功輸出量P e、節點有功負荷量 Pp發電機組同調情況、系統節點集合V、系統邊集合E、線路\電抗Xij ; 步驟2,根據步驟1得到的系統節點集合V和系統邊集合E，構建電力系統無向邊權圖 G(V，E)，并對所有邊進行賦權，構建圖G的鄰接權矩陣W ;具體為：若節點i與節點j相連， 則二者之間的權值Wij = Xij,其中xu為線路eij上的電抗；若節點i與節點j不相連，貝1J二 者之間的權值wu =〇° ;若i = j,則二者之間的權值wu = 0 ;根據以上規則，能夠構建系統 的帶權無向圖； 步驟3,根據步驟2得到的輸入鄰接權矩陣W，基于Dijkstra算法，求取發電機節點與 負荷節點之間的最短電氣距離矩陣S'，具體為：首先求取各節點之間的最短電氣距離矩陣 S，然后提取S中發電機節點與負荷節點之間的最短電氣距離矩陣S'，以表達各節點之間電 氣聯系的緊密程度；
步驟5,對負荷節點進行匹配，得到公共節點與一般節點，具體為：定義系統被分為群 A和群r2，根據步驟4中得到的負荷節點i分別到群Γι和群r2的距離$和\> ,二者之差 / =間-8;>|，并根據電氣聯系強弱程度進行分類： 若Y〈〇,其中σ為閾值，表明負荷節點i到機群^和機群1*2的電氣聯系強弱程度接 近，視為該節點所帶負荷由兩個機群共同供應，定義這種類型的負荷節點為公共節點； 若Υ>σ，則意味著負荷節點i由兩機群中某一機群主要供應，定義該節點為一般節 點，通過比較Y的正負能夠將負荷節點歸入其主要依賴的機群； 步驟6,依據解列后子系統中不平衡有功功率最小為原則，采用BFS算法對步驟5中得 到的公共節點進行搜索劃分，最終得到解列斷面； 具體包括以下子步驟： 步驟6. 1，采用BFS算法并遵守解列后子系統中不平衡有功功率最小為原則，對公共節 點集進行搜索與劃分；假設系統分為A、B兩群，將已確定屬于群A的節點集為VA，各點權總 和％ = ,? % ;屬于群B的節點集為VB，各點權總和％ = ,? W ;公共節點集為VP ; 步驟6. 2,將節點集VA和VB分別等值為兩個聚合節點NA和NB，計算與N A和NB分別直接 相連的公共節點數目； 步驟6. 3,將等值節點NA和NB作為BFS算法的根節點，將VP中僅與V A存在連通路徑的 節點劃分至區域A,并更新VA、聚合節點NA和權總和WA ; 步驟6. 4,確定與NA直接相連的公共節點集VP_A，從公共節點集VP_ A任意選擇 點Nj(Nj e VP_A)使得此時VA與被選取點Nj的權值總和WA Σ滿足|WA2 I < |WA|且 Ι6Σ|=π?ι|(巴+，）|(Λ>υ，即對該公共節點進行目標函數的檢查，必須保證選入該點 后Α區不平衡功率絕對值變小且減量最大；若滿足條件，納入％，更新Α區節點集VA，聚合節 點NA，權總和WA，與NA直接相連的公共節點集VP_ A ; 步驟6. 1，，重復步驟6. 4,直至選取VP_A中任一節點％后，VA與被選取點％的權值總和 WAE出現|WAS |>|WA|，此時停止搜素，不納入Nj;已被選取在A區中的節點構成了區域A，剩 余節點構成了區域B，V A與VB間的割集即為解列斷面。
【文檔編號】G06F17/30GK104090985SQ201410361459
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】唐飛, 王乙斐, 廖清芬, 楊健, 朱振山, 涂煉, 劉福鎖 申請人:武漢大學