一种电网复杂监控断面潮流控制的快速计算方法

文档序号:6378482阅读:588来源:国知局
专利名称:一种电网复杂监控断面潮流控制的快速计算方法
技术领域
本发明属于电气设备及电气工程技术领域,适用于电网复杂监控断面潮流越限后的快速控制,对确保电网安全具有重要意义。
背景技术
近年来,电力系统发生多次大面积停电事故,如“8 · 14”美加大停电、“11 · 4”欧洲大停电、“7 · 30”、“7 · 31”印度大停电等,所造成的经济损失和社会影响极其严重。我国电力网络结构比较薄弱,能源与经济发展不平衡,电力资源与用电负荷分布极不均匀,资源丰富地区的富余电力需通过长距离输电线路输送到负荷中心。预计到2020年,每年将有100000MW电力通过多条交直流并联线路从西部送往东部。 电厂一般根据电压等级按照就近原则接入电网,多个送出通道汇集后再集中送出,这样往往会有多个电厂共用一个送出通道,导致部分地区电力送出受阻,送出通道长期压极限运行,电网稳定问题十分突出。输电断面的极限主要受功角稳定、热稳定、电压稳定制约,当线路输送功率超过稳定极限,一旦发生扰动,电网稳定极有可能被破坏,从而造成大面积停电事故,严重威胁电网安全。复杂断面是相对于单一断面而言的,是指一组在电气上具有直接联系、相互影响的断面集合。复杂断面中的多个控制断面之间关系复杂,每个控制断面都汇集了多个下级断面,经下级断面并网的电厂发电能力时间、空间上的不一致及地区地网负荷的波动,都会影响到上级断面的潮流,断面过载原因复杂,因此也为各级调度的调控带来困难。在保证输电通道利用率的同时,对送出通道上的多个断面进行实时监视,发生断面越限时,按照公开、公平、公正的“三公”原则,快速调控以消除过载,对于保障电网安全稳定,具有重要意义。

发明内容
本发明的目的正是为了能在复杂监控断面发生过载后,对断面潮流控制方案进行快速计算,为电力系统的值班调度员或自动控制系统提供控制策略参考,以快速消除所有监控断面的过载,从而确保电网安全。本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。一种电网复杂监控断面潮流控制的快速计算方法,本发明特征是(I)建立了基于图论的电网复杂监控断面拓扑模型;实际电网中需要监控的断面包含主变、输电线路元件,各断面分别处于输电通道的上下级,接线形式多样,送出潮流互相影响。所建立的监控断面拓扑图中主要包含需要监控的各断面,其余不相关厂站、线路在拓扑图中予以简化;变电站母线抽象为有向图中的顶点V,需要监控的主变、线路等元件抽象为有向图中的边E ;(2).建立了系数矩阵K反映各断面的调控分配比例;Κ*ηΧη阶的方阵(Icij)nxn,η为监控断面拓扑图的顶点数目;若断面Iu的潮流需要调整Apu,则网络中所有节点应承担的调整比例组成的行向量即为H中所有元素之和为I ;系数矩阵K反映的是各节点对断面调控的贡献程度,可根据等比例分配原则进行计算得出,可以根据生产实际中的调控要求进行设置;(3).建立了调整向量Mt反映时刻t各节点应调整的潮流大小;Mt为IXn维的行向量,对节点i (I < i < η)的送出断面潮流进行大小为Hii的调控后,时刻t的所有监控断面越限全部消除;(4).运用公式APt=P’-Pt计算时刻t的裕度矩阵APt ;APt为nXn阶的方阵(Apij)nxn, P,为该监控网络的限值矩阵,由各断面的监控限值构成,Pt为时刻t的潮流矩阵,由电力系统中的SCADA系统采集。裕度矩阵APt反映监控网络中各断面在时刻t的断面裕度大小,若Δρμ〈0,则断面Iij越限,若ApijX),则断面Iij未越限;(5).若某一断面Iij潮流越限,按照“自下而上”的原则,先消除其所有下级断面的 越限,然后更新裕度矩阵,若该断面依然过载,则按照系数矩阵K,确定各节点应承担的调整潮流大小,以消除该断面过载;(6).遍历所有监视断面,并对过载断面执行消除过载的措施,直到所有断面过载消除,获得时刻t的调整向量Mt。由于电网结构变化不大,需要监控的断面相对固定,因此监控断面拓扑模型的构建可以离线进行,调整向量Mt的计算主要是矩阵运算,可以满足在线快速计算的要求;电力系统的值班调度员或自动控制系统根据调整向量Mt对监控断面进行快速控制,能在确保通道利用率、“三公”调度原则的同时,快速有效消除时刻t所有监控断面的越限,从而确保电网的安全。若某一断面Iu越限,但其下级所有断面越限均已消除,则为消除该断面过载,各节点所承担的调整量由系数矩阵K中的第i行行向量1决定。系数矩阵K可根据生产实际需要进行设置,也可根据等比例调整原则进行计算,计算方法为(I)初始化K=Pt,将K中所有小于O的元素置为O,修正完毕后,对K各列进行归一化;(2)令 K=KT,i=l ;⑶令j=l;(4)若Iiij关O,则遍历h=l η,步长为I,对每一个h,如kjh关O,则令k^k^Xkjh ;遍历结束后,令Iiij=O ;(5) j=j+l,执行步骤⑷,直到j>n ;(6) i = i+1,执行步骤(3),直到 i>n ;(7)遍历系数矩阵K的行向量,若Kx=0,则令kxx=l,计算结束。下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步解释。


图I为本发明监控算法流程示意图;图2为本发明一种实施例的电网接线图;图3为本发明一种实施例的监控断面拓扑图。
具体实施例方式实施例设某一监控断面拓扑共有η个顶点,潮流矩阵为Pt,限值矩阵为P ',裕度矩阵APt=P' -Pt,路径矩阵Τ,系数矩阵K,调整向量Mt。调整向量Mt的求解流程如图I所示,具体求解算法如下(I)初始化调整向量Mt=O ;(2)遍历APt中所有元素,如APij〈0,则表示断面Iij越限,进入步骤(3);(3)遍历x=l"n,步长为I,若txi古O,表明节点x位于断面Iij的下级,则执行步骤
(4);遍历结束,表明下级断面均无过载,执行步骤(5);
(4)遍历y=l"n,步长为1,若Δ/4 < O,表明节点x的送出断面过载,则递归调用步骤⑶;遍历结束,返回步骤⑶;(5)设当前搜索的过载断面为lxy,则风二 Mt + ,其中Kx为系数矩阵的第X行行向量;(6)更新裕度矩阵APt,断面Ixy的所有上级节点送出断面裕度均增加I知;,| s(7)若所有断面过载消除,则运算终止,否则,继续步骤(2)。按照调整向量Mt对各节点进行调控即可消除时刻t的所有断面过载,若Hii为负值,则将节点i的出力调减ImiUSmi为正值,则将节点i的出力增加ImiU以云南西部的地区电网为例,说明调控算法的可行性和有效性。云南西部水电资源丰富,总装机达1420万千瓦,在汛期大量小水电送出受阻,送出通道长期压极限运行。地区电网接线如图2所示,根据本发明的方法,构建了相应的监控断面拓扑图,如图3所示。设某一时刻,断面121、12、175同时越限,根据本发明的调控算法求得系数矩阵K如式(I)所示,
权利要求
1.一种电网复杂监控断面潮流控制的快速计算方法,其特征是 (1).建立了基于图论的电网复杂监控断面拓扑模型;实际电网中需要监控的断面包含主变、输电线路元件,各断面分别处于输电通道的上下级,接线形式多样,送出潮流互相影响;所建立的监控断面拓扑图中主要包含需要监控的各断面,其余不相关厂站、线路在拓扑图中予以简化;变电站母线抽象为有向图中的顶点V,需要监控的主变、线路等元件抽象为有向图中的边E ; (2).建立了系数矩阵K反映各断面的调控分配比例;K为nXn阶的方阵(ku)nXn,nS监控断面拓扑图的顶点数目;若断面、的潮流需要调整Apu,则网络中所有节点应承担的调整比例组成的行向量即为H中所有元素之和为I ;系数矩阵K反映的是各节点对断面调控的贡献程度,根据等比例分配原则进行计算得出,根据生产实际中的调控要求进行设置; (3).建立了调整向量Mt反映时刻t各节点应调整的潮流大小;Mt为IXn维的行向量,对节点i (I < i < η)的送出断面潮流进行大小为Hii的调控后,时刻t的所有监控断面越限全部消除; ⑷·运用公式Λ Pt=Pi -Pt计算时刻t的裕度矩阵Λ Pt ; Λ Pt为nXn阶的方阵(Λ PiJ)nXn,P/为该监控网络的限值矩阵,由各断面的监控限值构成,Pt为时刻t的潮流矩阵,由电力系统中的SCADA系统采集;裕度矩阵APt反映监控网络中各断面在时刻t的断面裕度大小,若APij〈0,则断面Iij越限,若APij>0,则断面Iij未越限; (5).若某一断面Iu潮流越限,按照“自下而上”的原则,先消除其所有下级断面的越限,然后更新裕度矩阵,若该断面依然过载,则按照系数矩阵K,确定各节点应承担的调整潮流大小,以消除该断面过载; (6).遍历所有监视断面,并对过载断面执行消除过载的措施,直到所有断面过载消除,获得时刻t的调整向量Mt。
全文摘要
一种电网复杂监控断面潮流控制的快速计算方法,该方法根据实际电网结构进行简化和抽象,构建了基于有向图的监控断面拓扑图。提出按照“自下而上”的原则逐级消除监控断面过载,利用系数矩阵来实现各节点调节量的快速分配,并基于图论中的邻接矩阵与路径矩阵进行了算法实现。实例仿真结果表明本文提出的方法在复杂断面监控中可行和有效。
文档编号G06F19/00GK102930141SQ20121037970
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者张茂林, 谢一工 申请人:云南电力调度控制中心
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