一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法
【专利摘要】本发明属于大电网严重故障下隔离地点的合理选择问题，具体涉及一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最短电气距离，依据各节点间的电气联系强弱程度，将节点划分为公共节点与一般节点；凭借解列断面与公共节点的联系，将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题；以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数，基于宽度优先算法完成对公共节点的搜索，得到最优解列断面。本发明的优点是：既满足了在线计算的快速性要求，又能适应系统的运行方式变化，可以实现主动解列最优断面准确、有效地捕捉。
【专利说明】-种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大电网严重故障下解列断面的选择问题，具体涉及一种基于电气距离 的主动解列最优断面搜索方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国特大型同步互联电网的形成，系统中某处所产生的局部扰动将通过联络 线扩散至整个电网。为了避免大停电事故的发生，失步解列作为电力系统的第三道防线，是 消除电网振荡、保证电力系统安全稳定运行的重要手段。失步解列主要分为被动解列与主 动解列两大类，被动解列是基于离线仿真与运行经验所安装的解列装置，根据判断相关变 量是否超过整定值来启动装置，该种控制手段缺乏全系统的动态信息，极易使解列后的孤 岛中出现不平衡功率过大的情况，从而进行切机切负荷，造成经济损失。而主动解列则是根 据系统所发生故障的情况与当前网络的潮流运行方式，在线选取解列断面，该断面的选取 应满足解列的基本原则，不仅能消除机组之间的振荡，而且能避免孤岛中出现过大的不平 衡功率，减小经济损失。因此，研究主动解列下最优断面的搜索问题具有重要的意义。
[0003] 目前，常见的解列断面搜索方法主要分为以下几类：
[0004] (1)基于图论的搜索方法。采用0BDD技术将原系统化简为具有一定节点数的小系 统再进行求解，但化简后模型节点数的限制约束了该方法在实际电网中的运用；同样基于 图论方法对系统进行潮流追踪，该方法无需对原图进行等值化简，但分区的可行性却有待 验证。采用谱聚类的方法搜索解列断面，，采用量化的分布特性分析代替NP完全问题中的 线路搜索，实现NP完全问题向聚类问题的转化，进行了求解NP难题新的探索，但该方法在 同调约束的处理上仍存在争议。
[0005] (2)基于慢同调的搜索方法。采用慢同调理论的搜索方法是将解列断面与系统弱 连接进行合理等效，在小范围内搜索最优解列断面。基于慢同调理论，采用DFS算法寻找到 了具有弱连接的电网断面，并将此作为解列地点；通过分析慢模式特征值对线路参数的灵 敏度特征，提出了电力系统弱连接识别方法，该方法系统潮流的变化可能对会机组慢同调 特性产生影响，因此结果的精确性有待论证。
[0006] (3)其他方法。提出了一种基于网络拓扑聚类的电力系统主动解列分析方法。采 用粒子群优化算法在满足约束条件下，搜索解列方案，但该方法在处理全局最优解的过程 中存在较大难度，极易陷入局部最优解。
【发明内容】
[0007] 本发明针对上述方法的相关问题，并在现有研究的基础上，提出了一种基于电气 距离的主动解列最优断面搜索方法。该方法包含下列步骤：
[0008] -种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009] 步骤1，采集不同时刻大电网的电气特征量，获取所需要的电气特征量；具体操作 时通过安装在系统中关键测点同步相角测量单元PMU，再基于广域监测系统WAMS传输数 据，从中获取所监测的若干电气特征量，电气特征量包括：发电机有功输出量Pe、节点有功 负荷量、发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路电抗Xij ;
[0010] 步骤2,根据步骤1得到的系统节点集合V和系统边集合E，构建电力系统无向边 权图G (V，E)，并对所有边进行赋权，构建图G的邻接权矩阵W ;具体为：若节点i与节点j相 连，则二者之间的权值& = xu，其中为线路eu上的电抗；若节点i与节点j不相连，则 二者之间的权值=〇° ;若i = j,则二者之间的权值Wij = 0 ;根据以上规则，能够构建系 统的带权无向图。
[0011] 步骤3,根据步骤2得到的输入邻接权矩阵W，基于Dijkstra算法，求取发电机节 点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，具体为：首先求取各节点之间的最短电气距离 矩阵S，然后提取S中发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，以表达各节点之 间电气联系的紧密程度；
【权利要求】
1. 一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，采集不同时刻大电网的电气特征量，获取所需要的电气特征量；具体操作时通 过安装在系统中关键测点同步相角测量单元PMU，再基于广域监测系统WAMS传输数据，从 中获取所监测的若干电气特征量，电气特征量包括：发电机有功输出量P e、节点有功负荷量 Pp发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路\电抗Xij ; 步骤2,根据步骤1得到的系统节点集合V和系统边集合E，构建电力系统无向边权图 G(V，E)，并对所有边进行赋权，构建图G的邻接权矩阵W ;具体为：若节点i与节点j相连， 则二者之间的权值Wij = Xij,其中xu为线路eij上的电抗；若节点i与节点j不相连，贝1J二 者之间的权值wu =〇° ;若i = j,则二者之间的权值wu = 0 ;根据以上规则，能够构建系统 的带权无向图； 步骤3,根据步骤2得到的输入邻接权矩阵W，基于Dijkstra算法，求取发电机节点与 负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，具体为：首先求取各节点之间的最短电气距离矩阵 S，然后提取S中发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，以表达各节点之间电 气联系的紧密程度；
步骤5,对负荷节点进行匹配，得到公共节点与一般节点，具体为：定义系统被分为群 A和群r2，根据步骤4中得到的负荷节点i分别到群Γι和群r2的距离$和\> ,二者之差 / =間-8;>|，并根据电气联系强弱程度进行分类： 若Y〈〇,其中σ为阈值，表明负荷节点i到机群^和机群1*2的电气联系强弱程度接 近，视为该节点所带负荷由两个机群共同供应，定义这种类型的负荷节点为公共节点； 若Υ>σ，则意味着负荷节点i由两机群中某一机群主要供应，定义该节点为一般节 点，通过比较Y的正负能够将负荷节点归入其主要依赖的机群； 步骤6,依据解列后子系统中不平衡有功功率最小为原则，采用BFS算法对步骤5中得 到的公共节点进行搜索划分，最终得到解列断面； 具体包括以下子步骤： 步骤6. 1，采用BFS算法并遵守解列后子系统中不平衡有功功率最小为原则，对公共节 点集进行搜索与划分；假设系统分为A、B两群，将已确定属于群A的节点集为VA，各点权总 和％ = ,? % ;属于群B的节点集为VB，各点权总和％ = ,? W ;公共节点集为VP ; 步骤6. 2,将节点集VA和VB分别等值为两个聚合节点NA和NB，计算与N A和NB分别直接 相连的公共节点数目； 步骤6. 3,将等值节点NA和NB作为BFS算法的根节点，将VP中仅与V A存在连通路径的 节点划分至区域A,并更新VA、聚合节点NA和权总和WA ; 步骤6. 4,确定与NA直接相连的公共节点集VP_A，从公共节点集VP_ A任意选择 点Nj(Nj e VP_A)使得此时VA与被选取点Nj的权值总和WA Σ满足|WA2 I < |WA|且 Ι6Σ|=π?ι|(巴+，）|(Λ>υ，即对该公共节点进行目标函数的检查，必须保证选入该点 后Α区不平衡功率绝对值变小且减量最大；若满足条件，纳入％，更新Α区节点集VA，聚合节 点NA，权总和WA，与NA直接相连的公共节点集VP_ A ; 步骤6. 1，，重复步骤6. 4,直至选取VP_A中任一节点％后，VA与被选取点％的权值总和 WAE出现|WAS |>|WA|，此时停止搜素，不纳入Nj;已被选取在A区中的节点构成了区域A，剩 余节点构成了区域B，V A与VB间的割集即为解列断面。
【文档编号】G06F17/30GK104090985SQ201410361459
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】唐飞, 王乙斐, 廖清芬, 杨健, 朱振山, 涂炼, 刘福锁 申请人:武汉大学