专利名称：一种基于拓扑比较的在线静态安全分析方法
技术领域：
本发明属于电力系统计算领域，具体涉及一种基于拓扑比较的在线静态安全分析方法
背景技术：
在线运行的静态安全分析按照设定周期或事件触发方式对全网进行预想故障扫描，其基本流程是首先通过通用数据接口 IEC61970标准(CIM/XML)或国内电力调度通用数据规范(E语言)获取全网模型以及实时运行方式数据，生成待扫描的预想故障集；然后采用直流潮流算法计算得到故障下近似潮流解，筛选出可能导致设备越限的可疑故障集；最后对可疑故障集做详细分析，即对故障后的断面进行交流潮流计算并获得准确的潮流解，从而得到预想故障后全网的越限信息。由于实际电网状态的变化过程相对较慢，在线静态安全分析定周期启动计算，周期一般为5-15分钟，相邻断面间隔时间短，网络的拓扑结 构通常变化很小甚至没有变化。随着我国电力需求的持续快速增长和电力工业的快速发展，电网规模不断扩大，电力系统静态安全分析保证电力系统的安全运行具有重要意义。对国内外大停电事故的广泛研究表明，大都是由静态安全约束破坏逐步演变而来，电力系统线路和变压器等输电元件发生故障退出运行，引发功率大范围转移，造成相邻元件过载，形成连锁过载跳闸，最终导致大面积停电事故。目前省级以上调度系统的网络分析应用软件都具备静态安全分析功能，通过静态安全分析确定电网在当前运行方式发生线路跳闸等预想事故下是否导致设备越限现象，从而发现电网运行的安全隐患。在线运行的静态安全分析在调度中心的扫描周期一般为5-15分钟，要求较高的调度系统需要计算扫描的时间更短，以实际网调系统为例，目前在线运行的静态安全分析扫描周期为I分钟，迫切需要提高在线静态安全分析的计算速度；另外，电网的快速发展，使得各级调度电网规模越来越大，区域电网的计算节点数大多已超过2000个，有的甚至已经达到4000个以上，如此大规模的计算对电网快速安全分析方法的速度也提出更为迫切的需要。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于拓扑比较的在线静态安全分析方法，提高了静态安全分析的计算速度，基于在线系统的拓扑结构变化特性，充分利用拓扑比较、过程量复用与局部拓扑分析相结合的措施进行在线静态安全分析，减小了计算服务器的负载率，提高了当前断面与可复用断面的扫描速度。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案—种基于拓扑比较的在线静态安全分析方法，所述方法包括以下步骤步骤I :确定可复用断面；步骤2 :所述当前断面与可复用断面拓扑结构进行比较，若两者的开关状态信息相同，则执行步骤3，若不同且局部拓扑分析后电网计算节点发生改变则执行步骤4;步骤3 :利用可复用断面计算矩阵信息进行静态安全分析；步骤4:局部拓扑分析获得拓扑变化结果，修正可复用断面计算矩阵信息并进行静态安全分析。所述步骤I中，在调度系统的静态安全分析中获取实时数据并在此基础上进行预想故障扫描，存储当前断面相关计算矩阵信息，确定当前断面为可复用断面；如果可复用断面与当前分析断面拓扑发生改变，修正可复用断面计算矩阵信息并进行本周期预想故障扫描，实时更新可复用断面为当前断面。所述步骤3包括以下步骤步骤3-1 :获取可复用断面备份的B'、B"以及B'、B"的因子表；
步骤3-2 :获取可复用断面备份的直流潮流过滤计算中B'的逆矩阵；步骤3-3 :修改断面注入节点功率；步骤3-4 :计算基态潮流并获取初始潮流；步骤3-5 :利用B'的逆矩阵进行直流潮流故障过滤，通过降低越限门槛方式获取可疑故障集；步骤3-6 :对可疑故障集进行分析，获取预想故障下的越限设备的潮流结果。所述步骤4中，通过局部因子修正可复用断面计算矩阵信息。所述步骤4包括以下步骤步骤4-1 :局部拓扑分析，并对节点进行分类；步骤4-2 :根据节点类别对所述因子表进行修正；步骤4-3 :修改断面注入节点功率；步骤4-4 :计算基态潮流获取初始潮流，并进行直流潮流故障过滤；步骤4-5 :将局部因子修正后的断面确定为可复用断面，并保存其可复用信息；步骤4-6 :通过降低设备越限门槛方式找出可疑故障集并进行详细分析。拓扑发生变化后将节点分为新增节点、删除节点、直接变化节点、间接变化节点和无变化节点。利用稀疏相量法、重新因子化法和快速前代/回代法在可复用断面基础上进行可疑故障分析，从而得到预想故障后设备越限情况。与现有技术相比，本发明的有益效果在于I.省去基态潮流对全网重新拓扑、节点排序、形成导纳矩阵、因子分解、雅可比矩阵求逆等步骤和全网重新拓扑、全网因子分解等耗时的步骤直接修改节点注入功率，进行迭代计算，从而加快基态潮流的计算速度；2.基于在线系统的拓扑结构变化特性，充分利用拓扑比较、过程量复用与局部拓扑分析相结合的措施进行在线静态安全分析，减小了计算服务器的负载率；3.提高了当前断面与可复用断面的扫描速度；4.充分利用调度系统实时断面之间的关联关系以及电网状态量变化过程性特点，为在线静态安全分析提供了新的方法。
图I是本发明实施例中基于拓扑比较的在线静态安全分析方法流程图；图2是本发明实施例中局部拓扑分析流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，一种基于拓扑比较的在线静态安全分析方法，所述方法包括以下步骤步骤I :确定可复用断面；步骤2 :所述当前断面与可复用断面拓扑结构进行比较，开关状态位变化前后没有增加或删除计算母线则两者的开关状态信息相同，则执行步骤3，开关状态位变化前后有增加或删除计算母线，局部拓扑分析后电网计算节点发生改变则执行步骤4 ；步骤3 :利用可复用断面计算矩阵信息进行静态安全分析；步骤4:局部拓扑分析获得拓扑变化结果，修正可复用断面计算矩阵信息并进行静态安全分析。所述步骤I中，在调度系统的静态安全分析中获取实时数据并在此基础上进行预想故障扫描，存储当前断面相关计算矩阵信息，确定当前断面为可复用断面；如果可复用断面与当前分析断面拓扑发生改变，修正可复用断面计算矩阵信息并进行本周期预想故障扫描，实时更新可复用断面为当前断面。所述步骤3包括以下步骤步骤3-1 :在可复用断面的基础上获取可复用断面备份的B'、B"以及B'、B"的因子表；步骤3-2 :获取可复用断面下直流潮流故障过滤计算的B'的逆矩阵；步骤3-3 :修改断面注入节点功率；步骤3-4 :计算基态潮流并获取初始潮流；步骤3-5 :利用B'的逆矩阵进行直流潮流故障过滤，通过降低越限门槛方式获取可疑故障集；步骤3-6 :对可疑故障集进行分析，获取预想故障下的越限设备的潮流结果。所述步骤4中，通过局部因子修正可复用断面计算矩阵信息。所述步骤4包括以下步骤步骤4-1 :局部拓扑分析(如图2)，并对节点进行分类；步骤4-2 :根据节点类别对所述因子表进行修正；步骤4-3 :修改断面注入节点功率；步骤4-4 :计算基态潮流获取初始潮流，并进行直流潮流故障过滤；步骤4-5 :将局部因子修正后的断面确定为可复用断面，并保存其可复用信息；步骤4-6 :通过降低设备越限门槛方式找出可疑故障集并进行详细分析。拓扑变化后将节点分为新增节点、删除节点、直接变化节点、间接变化节点和无变化节点。利用稀疏相量法、重新因子化法和快速前代/回代法在可复用断面基础上进行可疑故障详细分析，从而得到预想故障后设备越限情况。综上所述，本发明提供的方法提高了静态安全分析的计算速度，基于在线系统的拓扑结构变化特性，充分利用拓扑比较、过程量复用与局部拓扑分析相结合的措施进行在线静态安全分析，减小了计算服务器的负载率，提高了当前断面与可复用断面的扫描速度。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵 盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.ー种基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 步骤I :确定可复用断面； 步骤2 :所述当前断面与可复用断面拓扑结构进行比较，若两者的开关状态信息相同，则执行步骤3，若不同且局部拓扑分析后电网计算节点发生改变则执行步骤4 ； 步骤3 :利用可复用断面计算矩阵信息进行静态安全分析； 步骤4 :局部拓扑分析获得拓扑变化結果，修正可复用断面计算矩阵信息并进行静态安全分析。
2.根据权利要求I所述的基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于所述步骤I中，在调度系统的静态安全分析中获取实时数据并在此基础上进行预想故障扫描，存储当前断面相关计算矩阵信息，确定当前断面为可复用断面；若可复用断面与当前分析断面拓扑发生改变，修正可复用断面计算矩阵信息并进行本周期预想故障扫描，实时更新可复用断面为当前断面。
3.根据权利要求I所述的基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于所述步骤3包括以下步骤 步骤3-1 :获取可复用断面备份的B'、B"以及B'、B"的因子表； 步骤3-2 :获取可复用断面备份的直流潮流故障过滤计算的B'的逆矩阵； 步骤3-3 :修改断面注入节点功率； 步骤3-4 :计算基态潮流并获取初始潮流； 步骤3-5 :利用B'的逆矩阵进行直流潮流故障过滤，通过降低越限门槛方式获取可疑故障集； 步骤3-6 :对可疑故障集进行分析，获取预想故障下的越限设备的潮流結果。
4.根据权利要求I所述的基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于所述步骤4中，通过局部因子修正可复用断面计算矩阵信息。
5.根据权利要求I所述的基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于所述步骤4包括以下步骤 步骤4-1 :局部拓扑分析，并对节点进行分类； 步骤4-2 :根据节点类别对所述因子表进行修正； 步骤4-3 :修改断面注入节点功率； 步骤4-4 :计算基态潮流获取初始潮流，并进行直流潮流故障过滤； 步骤4-5 :将局部因子修正后的断面确定为可复用断面，并保存其可复用信息； 步骤4-6 :通过降低设备越限门槛方式找出可疑故障集并进行详细分析。
6.根据权利要求5所述的基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于将节点分为新增节点、删除节点、直接变化节点、间接变化节点和无变化节点。
7.根据权利要求I所述的基干拓扑比较的在线静态安全分析方法，其特征在于利用稀疏相量法、重新因子化法和快速前代/回代法在可复用断面基础上进行可疑故障分析，从而得到预想故障后设备越限情況。
全文摘要
本发明提供一种基于拓扑比较的在线静态安全分析方法，属于电力系统计算技术领域。在断面拓扑结构未发生变化的基础上，充分利用基态断面下的因子表以及直流潮流快速过滤故障中使用的逆矩阵信息；在断面拓扑结构发生变化的情况下，利用局部拓扑分析以及部分因子修正技术修正因子表，并在此基础上提出了在线静态安全分析方法。本发明提高了静态安全分析的计算速度，基于在线系统的拓扑结构变化特性，充分利用拓扑比较、过程量复用与局部拓扑分析相结合的措施进行在线静态安全分析，减小了计算服务器的负载率，提高了当前断面与可复用断面的扫描速度。
文档编号H02J3/00GK102738791SQ20121019290
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者冯树海, 刘俊, 姚建国, 徐鹏, 於益军, 李峰, 杨争林, 杨胜春, 汤必强, 潘玲玲, 王勇, 石飞, 郭晓蕊 申请人:中国电力科学研究院