基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于直流輸電控制技術領域，具體涉及一種基于復雜控制網絡(即多端柔直的主接線網絡)下的柔直控制模式自動識別技術，該技術能夠根據直流系統網絡拓撲結構確定多端柔直系統的運行方式，并能夠對快速識別網絡狀態的變化，自動調整柔直系統的運行方式。提高柔直系統運行的經濟性和穩定性。
【背景技術】
[0002]柔性直流輸電具有獨立控制有功功率和無功功率，并且在潮流反轉時能夠保持直流電壓極性不變，直流電流方向反轉的特點。柔直換流站對于直流側相當于電流源，十分有利于構成并聯多端直流輸電系統。由于柔直系統的控制特點，決定了多端柔直系統可以有多種運行方式。多端直流系統運行方式與功率傳輸方向和直流系統的控制方式有關，同時與直流系統接線方式也有非常重要的關系。當直流系統接線方式發生變化的情況下，如果不及時調整柔直系統的運行方式，就會對柔直系統的穩定運行造成影響。所以多端柔性直流輸電系統能夠根據系統網絡拓撲關系，選擇合理的運行方式，對多端柔性直流輸電系統的穩定運行至關重要。
[0003]綜合上述內容，本發明提出一種基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別技術，該技術能夠根據交流系統和直流系統的開關狀態，進行柔直系統網絡拓撲分析，實時有效的跟蹤和識別電網的運行狀態變化。為柔直系統的穩態計算、潮流方向判別、運行模式判斷和故障分析等提供電網拓撲結構參數信息。多端柔性直流控制系統根據該參數信息，確定多端柔性直流輸電系統的運行方式，協調柔直系統內部各換流站運行，滿足柔直輸電系統控制要求。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術中存在的以上問題，本發明公開了一種多端柔性直流輸電系統級協調控制裝置。實現多端柔性直流輸電系統的協調控制。
[0005]本發明具體采用以下技術方案:
[0006]一種基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法，其特征在于:所述方法根據直流系統網絡拓撲結構確定多端柔直系統的運行方式，快速識別直流系統網絡狀態的變化，自動調整柔直系統的運行方式，保障多端柔直系統的穩定運行。
[0007]一種基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法，其特征在于，所述識別方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:通過相量測量單元PMU采集多端柔性直流輸電系統網絡的多點多維度信息，包括斷路器、刀閘、變壓器、換流器、母線和線路狀態信息和多端柔性直流輸電系統網絡運行參數；其中，多點是指系統內多個數據采集節點，即為所有設備的狀態點和線路測量點。維度是根據系統結構定義的，直流系統網絡中不同層次和區域的的設備可劃分到不同的維度范圍。
[0009]步驟2:基于面向對象技術將具有相同操作特性的設備，劃分到同一設備組內；將多狀態設備映射為多節點，每個節點的父對象都為此設備對象，將多端柔性直流輸電系統網絡內的設備連接抽象為連接電纜節點和連接關系，每種設備的電氣屬性都抽象為節點屬性和連接關系屬性，由設備模型構建成換流站模型，再由換流站模型組成多端柔性直流輸電系統網絡拓撲模型；
[0010]步驟3:根據步驟2生成的多端柔性直流輸電系統網絡拓撲模型，采用廣度優先搜索策略對所述網絡拓撲模型進行遍歷，同時完成支路類型的識別和網絡分區；通過快速索引拓撲跟蹤方法對多端柔性直流輸電系統網絡狀態(網絡狀態是指多端系統的拓撲結構)進行實時跟蹤，根據直流系統網絡的拓撲結構的變化改變多端柔性直流輸電系統的運行方式。
[0011]所述基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法能夠為多端柔直控制系統提供電網拓撲結構參數信息。多端柔性直流控制系統根據該參數信息，進行潮流計算和故障分析，為換流站的穩態控制提供基礎數據。
[0012]所述基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法采用快速索引拓撲跟蹤方法，在對多端柔直系統初始網絡結構進行靜態遍歷的同時，完成各個換流站運行方式的判斷和網絡結構劃分。當多端柔直系統網絡支路狀態發生變化時，該方法采用快速索引搜索規則對網絡拓撲進行更新，并根據新的拓撲結構生成多端柔直系統的運行方式。
【附圖說明】
[0013]圖1為多端柔直系統換流站模型；
[0014]圖2為多端柔直系統換流站拓撲模型；
[0015]圖3基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合說明附圖對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
[0017]如圖1所示為多端柔性系統換流站模型。多端柔直控制模式自動識別技術把換流站模型等效成一組由若干相互關聯的設備和設備之間的連接線組成的設備集合，包括斷路器、刀閘、變壓器、換流器、母線和線路等。參照IEC61970標準，給出換流站模型。根據換流站模型為一組相互關聯設備的集合，在劃分換流站時將每個換流站相互關聯的設備劃分到一起，同時要考慮設備的特性，將具有相同設備特性的設備，劃分到同一設備組內。將多狀態設備映射為多節點，每個節點的父對象都為此設備對象，將設備連接抽象為連接電纜節點和連接關系，每種設備的電氣屬性都抽象為節點和關系的屬性。考慮到分析過程的復雜程序，每個換流站內的設備不能過多，否則會導致可能存在的狀態過多。換流站模型建立后，再由換流站模型組成多端柔性直流輸電系統地網絡模型，并將網絡的拓撲信息入庫后，作為多端柔性直流系統運行模式查詢、分析和判斷的基礎參考數據。
[0018]如圖2所示為多端柔性系統換流站拓撲模型。多端柔直控制模式自動識別技術將多端柔直系統通過換流站模型的各端點相互連接成為連接節點，通過拓撲分析組成拓撲節點，拓撲節點通過線路相互連接把換流站接到一起形成拓撲島。首先是多端柔直系統的結線分析，其功能是分析端柔直系統的直流線路由閉合斷路器連接成多少拓撲節點，多端柔直系統結線分析的結果是將每個換流站劃分為若干個拓撲節點，也可以稱為節點分析。分析換流站的連接節點，將這些端點劃分成連接的支路。其次是多端柔直系統網絡拓撲分析，任務是分析整個系統的拓撲節點由支路連接成多少拓撲島。分析結果是將有電氣聯系的拓撲節點劃分到一個拓撲島中，通過分析多拓撲島中換流站的連接狀態，并且和換流站模型分析中保存的換流站運行狀態進行比較，從而得到換流站合法運行方式。該方法將一個復雜的大型網絡分解為一個個換流站，對每個換流站進行分析，然后將這些換流站通過特定的連接單元〈線路)連接在一起，從而完成整個復雜網絡的分析，通過拓撲分析能夠快速準確的確定多端柔直系統的運行方式，確保柔直系統安全穩定的運行。
[0019]如圖3所示為基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法的流程示意圖，本發明公開的基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法包括以下步驟:
[0020]步驟1:模式識別算法首先對換流站模擬內所有的設備狀態進行分析，采用廣度優先搜索方法，對多端柔性直流輸電系統網絡內的所有設備進行搜索查詢，建立所有設備對象的電氣屬性連接關系，并完成支路類型的識別和網絡分區。生成原始換流站模型和多端柔性直流輸電系統網絡模型。確定多端柔性直流輸電系統中各個換流站初始的控制模式。
[0021]步驟2:根據各種設備故障對柔直系統運行方式影響的分析，結合網絡拓撲矩陣，得到各種故障對系統的影響及所需進行的運行方式操作，進行參數信息存儲，供后續分析查詢和參考。
[0022]步驟3:模式識別算法定時檢測多端柔性直流輸電系統內節點狀態的變化，當檢測到多端柔性直流輸電系統內節點狀態發生變化后，根據網絡結構的變化，和步驟2中生成的存儲信息進行比對，選擇滿足條件的參數信息生成新的運行方式，并更新換流站模型和多端柔性直流輸電系統網絡模型。
[0023]本文利用節點類和支路類的雙向關聯關系，基于廣度優先搜索策略對初始網絡拓撲進行了遍歷，并同時實現了支路類型的識別和網絡分區。根據各種設備故障對柔直系統運行方式影響的分析，結合網絡拓撲矩陣，得到各種故障對系統的影響及所需進行的運行方式操作，進行參數信息存儲供后續分析查詢和參考。模式識別通過快速索引拓撲跟蹤方法對柔直系統網絡內的設備狀態進行快速搜索跟蹤，采用對網絡進行抽象和簡化的手段，結合網絡故障情況，實現了網絡的拓撲跟蹤，對設備故障后由于網絡結構變化對多段柔直系統運行方式的影響進行判斷，及時調整柔直換流站控制模式。該方法可應用于任意復雜結構的獨立柔直配電網絡，能夠滿足多端柔直系統運行管理的需要，對于提高多端柔直系統的運行水平有較好的理論意義和實用價值。
【主權項】
1.一種基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法，其特征在于，所述識別方法包括以下步驟: 步驟1:通過相量測量單元PMU采集多端柔性直流輸電系統網絡的多點多維度信息，包括斷路器、刀閘、變壓器、換流器、母線和線路狀態信息和多端柔性直流輸電系統網絡運行參數； 步驟2:基于面向對象技術將具有相同操作特性的設備劃分到同一設備組內；將多狀態設備映射為多節點，每個節點的父對象都為此設備對象，將多端柔性直流輸電系統網絡內的設備連接抽象為連接電纜節點和連接關系，每種設備的電氣屬性都抽象為節點屬性和連接關系屬性，由設備模型構建成換流站模型，再由換流站模型組成多端柔性直流輸電系統網絡拓撲模型； 步驟3:根據步驟2生成的多端柔性直流輸電系統網絡拓撲模型，采用廣度優先搜索策略對所述網絡拓撲模型進行遍歷，同時完成支路類型的識別和網絡分區；通過快速索引拓撲跟蹤方法對多端柔性直流輸電系統網絡狀態即多端柔性直流輸電系統的拓撲結構進行實時跟蹤，根據多端柔性直流輸電系統的拓撲結構的變化改變多端柔性直流輸電系統的運行方式。
【專利摘要】一種基于復雜控制網絡下的多端柔直控制模式自動識別方法，根據的PMU提供的電網多點多維度信息，基于面向對象技術構建多端柔直系統網絡拓撲模型，采用先進的快速索引拓撲跟蹤方法和統計分析理論，對全網或局部進行拓撲跟蹤。當多端柔直系統支路狀態發生變化時，該方法通過對系統內的開關狀態、節點電壓以及各支路電流等電氣量之間的相似性差異進行分析，快速的跟蹤和識別網絡狀態變化，調整多端柔直系統的運行方式。同時能為多端柔直控制系統提供電網拓撲結構參數信息，換流站控制系統根據該參數信息，進行潮流計算和故障分析，為換流站的穩態控制提供基礎數據。
【IPC分類】G06F19/00, H02J3/36
【公開號】CN104901328
【申請號】CN201510262519
【發明人】陳莉, 朱喆, 操豐梅, 楊柳, 張海棠, 李巍巍, 馬小虎, 羅雨, 許樹楷, 黎小林
【申請人】北京四方繼保自動化股份有限公司, 中國南方電網有限責任公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月21日