专利名称：应用于相继故障的基于分布因子的快速潮流计算算法的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说是涉及一种应用于相继故障的潮流计算算法。
背景技术：
近年来时有发生的大停电事故对社会和经济影响非常大，如北美8. 14大停电，扰乱了 5000万人的生活，经济损失则高达300亿美元。大量实例和研究均表明相继故障是引发大停电事故的主要原因。相继故障成因众多且相互交织，机理极其复杂；同时，实际电力系统元件众多，故障存在极大的多样性和不确定性；另外，智能电网对电力系统的运行风险管理提出了新的要求。为了防御相继故障造成的大停电事故，需要在相继故障发生前筛选 出可能的风险较大的相继故障，并设定相应控制预案。由于故障本身和系统工况的不确定性，随着相继开断的级数的增加，相继事故链数量将呈爆炸式增长，亟需兼顾计算精度和计算速度的潮流计算算法，快速分析相继故障并评估可能发生的相继故障链，从而加强相继故障风险管理，为电网调度运行提供必要的技术支撑。交流潮流算法和直流潮流算法是目前使用比较频繁的两种潮流计算算法。以牛顿-拉夫逊法为代表的交流潮流算法计算精度高，但计算速度慢。由于组合爆炸的原因，在有成千上万个元件的实际系统中，可能需要计算的潮流次数可能是非常多的。因此，这类非线性计算方法，很难应用于实际的相继故障分析评估中。直流潮流算法只计算线路有功潮流的分布，属于线性方法，计算速度快，但计算精度无法保证，并存在线性方法特有的误差累计效应的情形。当线路上潮流误差很大的时候，可能误判线路断线与否，并会严重影响相继故障链的筛选，最终导致相继故障分析结果的不合理，因此该方法无法应用于实际工程。分布因子方法以潮流方程在给定运行点的局部线性化为基础，本质上描述了所感兴趣的变量之间的局部线性化关系。该方法可应用于估算故障后线路潮流，通过对电力系统的节点支路关联矩阵M、功率传输分布因子矩阵PTDFs以及支路断线分布因子矩阵LODFs进行计算，求得广义分布因子矩阵GL0DF，并在此基础上对潮流结果进行估算。该方法既可以以交流潮流方程结果作为给定运行点，也可以采用直流潮流方程结果作为给定运行点。若以交流潮流方程结果作为给定运行点，其计算精度好于直流潮流算法。由于分布因子方法无需解潮流方程，只需在给定运行点上直接根据线性化矩阵便可直接估算潮流结果，其计算速度远超直流潮流算法和交流潮流算法。但是，当需要估算的运行点逐步远离给定运行点时，分布因子方法的估算误差也将逐步增大直到接近直流潮流，特别是出现相继故障中断线线路逐步增多的情形时。同时，该方法在计算广义分布因子矩阵GLODF时，一般需对系统全部线路矩阵进行计算，从而导致大量的计算量需求，在运算速度上仍有进一步改进的空间。因此，分布因子方法也很难直接应用于实际的相继故障分析评估中。以上各种算法缺陷，使得目前亟需提出一种能够兼顾计算精度和计算速度的新型快速潮流计算算法，以此满足实际中相继故障分析评估的迫切需要。
发明内容
本发明的目的是克服交流潮流算法计算速度慢、直流潮流算法精度低的缺点，提供一种能够兼顾计算精度和计算速度的相继故障中潮流评估分析方法。本方法基于分布因子方法，采用分布因子估算故障后线路潮流可大大加快计算速度，但其估算精度仍是阻碍其应用的瓶颈。为此，本方法专门提出了反映估算误差的量化指标——误差判断量化指标F( Λ LODFs)，并在此基础上综合考虑计算量和计算精度的影响，形成相继故障中快速潮流算法。同时，本方法在计算广义分布因子矩阵GLODF时，提出了只利用断线线路集对未断线路集的影响矩阵以及断线线路集对断线线路集的影响矩阵矩阵进行求解的方法，从而使得本方法在计算广义分布因子矩阵GLODF的运算量大幅减少，更好的提升了整体运算速度。具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的，包括下列步骤I)在相继故障分析中，读入初始系统工况并进行原始交流潮流计算，若原始交流潮流计算结果不收敛则重新选择初始系统工况直至原始交流潮流计算结果收敛，若原始交流潮流计算结果收敛，则读入初始线路电抗矩阵Xm、初始节点电抗矩阵X和相继故障链信息，其中相继故障链是由j级(j>=l)线路开断组成，每一级线路开断可以只开断一条线路，也可以是多条线路同时开断。2)往前搜索该相继故障链上最近一次交流潮流信息，从第j-Ι级开始依次递减，查询各级的潮流计算方式，直至第i级计算采用交流潮流计算为止，读入第i级的网络拓扑和交流潮流计算结果，如果i为0，则读入原始的网络拓扑和原始交流潮流计算结果。3)在第i级的网络拓扑基础上，将相继故障链中第i级到第j级之间的所有开断线路在第i级的网络拓扑上断开，形成第j级线路开断后的网络拓扑，根据该条故障链在第i级和第j级的网络拓扑分别计算第i级和第j级的节点支路关联矩阵Mi和Mt接着采用步骤I)中读入的初始线路电抗矩阵Xm和初始节点电抗矩阵X分别计算第i级和第j级的功率传输分布因子矩阵PTDFsi和PTDFs^再分别求取第i级和第j级的支路断线分布因子矩阵 LODFsi 和 LODFsj。4)对于该相继故障链，按公式Λ LODFs = LODFsj-LODFsi计算支路断线分布因子增量矩阵ALODFs，再对ALODFs求取二范数，得到基于二阶灵敏度的误差判断量化指标
权利要求
1.应用于相继故障的基于分布因子的快速潮流计算算法，其特征在于，包括如下步骤 1)在相继故障分析中，读入初始系统工况并进行原始交流潮流计算，若原始交流潮流计算结果不收敛则重新选择初始系统工况直至原始交流潮流计算结果收敛，若原始交流潮流计算结果收敛，则读入初始线路电抗矩阵Xm、初始节点电抗矩阵X和相继故障链信息，其中相继故障链是由j级线路开断组成，j大于等于1，每一级线路开断可以只开断一条线路，也可以是多条线路同时开断； 2)往前搜索该相继故障链上最近一次交流潮流信息，从第j-Ι级开始依次递减，查询各级的潮流计算方式，直至第i级计算采用交流潮流计算为止，读入第i级的网络拓扑和交流潮流计算结果，如果i为O，则读入原始的网络拓扑和原始交流潮流计算结果； 3)在第i级的网络拓扑基础上，将相继故障链中第i级到第j级之间的所有开断线路在第i级的网络拓扑上断开，形成第j级线路开断后的网络拓扑，根据该条故障链在第i级和第j级的网络拓扑分别计算第i级和第j级的节点支路关联矩阵Mi和Mt接着采用步骤I)中读入的初始线路电抗矩阵Xm和初始节点电抗矩阵X，分别计算第i级和第j级的功率传输分布因子矩阵PTDFsi和PTDFs^再分别求取第i级和第j级的支路断线分布因子矩阵LODFsi和 LODFsj ； 4)对于该相继故障链，按公式ALODFs= LODFsj-LODFsi计算支路断线分布因子增量矩阵ALODFs，再对ALODFs求取二范数，得到基于二阶灵敏度的误差判断量化指标
2.根据权利要求I所述的应用于相继故障的基于分布因子的快速潮流计算算法，其特征在于，所述步骤5)中的预设阈值进行离线仿真后通过试凑而得到。
3.根据权利要求I所述的应用于相继故障的基于分布因子的快速潮流计算算法，其特征在于，所述步骤6)中的先根据第i级和第j级的网络拓扑得到断线线路集ο和需要监测的未断线路集1，是比较第i级和第j级的节点支路关联矩阵Mi和中元素的值，即对于任一给定的线路，若Mi中在该线路的列上存在元素值不等于O的元素、且这些元素位置上的元素值在中变为0，则该线路为第i级和第j级之间的断线线路之一，若Mi中在该线路的列上存在元素值不等于O的元素、且这些元素位置上的元素值在中保持不变，则该线路为第j级故障后未断线路之一，以此方式对Mi和中的所有元素进行比较，得到断线线路集 和未断线路集I。
全文摘要
本发明公开了一种应用于相继故障的基于分布因子的快速潮流计算算法，属电力系统及其自动化技术领域。该方法主要包括是否可以采用快速潮流计算算法的判断以及相继故障后的线路潮流的快速计算两个任务。前者依靠根据二阶灵敏度设计的误差判断量化指标来实现，后者采用分布因子方法进行快速估算。本方法中采用分布因子估算潮流的方式能够大量减少相继故障分析中常规潮流计算次数，从而大大提高了计算效率，同时利用误差判断量化指标指出估算误差较大的情形并重启交流潮流计算以保证计算精度。本方法在保证了计算精度的情况下，最大限度地减少了计算量，满足工程实用化要求，并具有良好的普适性。
文档编号G06F19/00GK102855381SQ201210236380
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者薛禹胜, 戴元煜, 董朝阳, 薛峰 申请人:国网电力科学研究院, 南京南瑞集团公司, 国家电网公司