一种分析环网系统中热稳断面的方法和装置与流程

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种分析环网系统中热稳断面的方法和装置。

背景技术：

在电力环网系统中，通常具有大量的支路。若一条支路发生断路故障，则该支路上断路前的潮流会转移到其他支路上，从而造成其他支路上的潮流发生变化。而其他支路上产生了潮流变化之后，有可能会产生过载现象。为了避免断路故障的情况下出现过载的支路，需要在环网系统输送电力的过程中实时地根据支路的潮流情况对环网系统中热稳断面进行分析，以实时地确定出在断路故障的情况下将会出现过载的支路。

发明人经过研究发现，在环网系统输送电力的过程中对环网系统中热稳断面的实时分析，需要较长的分析时间，这并不能适应环网系统输送电力的过程中支路潮流情况频繁变化的特点，从而导致热稳断面的分析达不到足够的分析效率要求、不够及时的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种分析环网系统中热稳断面的方法和装置，以缩短对实时环网系统中热稳断面进行分析的时间，从而使得热稳断面的分析能够及时地跟随频繁变化的支路潮流情况，以便热稳断面的控制更加及时。

第一方面，为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种分析环网系统中热稳断面的方法，包括：

获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子，其中，所述目标开断因子表示在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例；

根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子，计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度；

若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。

可选的，还包括：

预先根据所述第一支路的支路阻抗、所述第二支路的支路阻抗、所述第一支路的自阻抗矩阵以及所述第一支路与所述第二支路的互阻抗矩阵，计算所述目标开断因子；

其中，所述互阻抗矩阵中包括所述第一支路的端点节点与所述第二支路的端点节点之间的互阻抗。

可选的，还包括：

在预先设置的支路故障集合中，选取所述第一支路和所述第二支路；

其中，所述支路故障集合中的支路均为可能发生断路的支路。

可选的，所述裕度门限值具体为预先设置的数值。

可选的，所述若所述当前开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，包括：

按照从大到小的顺序，对所述环网系统中各个支路在发生断路情况下的当前开断裕度因子进行排序；

若所述当前目标裕度因子的排序位置在预设的排序位置之后，将所述第二支路识别为目标支路；

其中，所述裕度门限值具体为所述预设的排序位置上的当前裕度因子。

可选的，还包括：

在所述第二支路被识别为目标支路的情况下，根据所述裕度门限值、所述目标开断因子、所述第一支路的历史潮流下限值、所述第二支路的当前潮流，计算目标热稳断面控制值，其中，所述目标热稳断面控制值对应于所述第一支路和所述第二支路的潮流之和的控制要求；

通过所述目标热稳断面控制值，调整所述第一支路和所述第二支路的潮流。

第二方面，为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种分析环网系统中热稳断面的装置，包括：

第一获取单元，用于获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子，其中，所述目标开断因子表示在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例；

第一计算单元，用于根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子，计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度；

识别单元，用于若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。

可选的，还包括：

第二计算单元，用于预先根据所述第一支路的支路阻抗、所述第二支路的支路阻抗、所述第一支路的自阻抗矩阵以及所述第一支路与所述第二支路的互阻抗矩阵，计算所述目标开断因子；

其中，所述互阻抗矩阵中包括所述第一支路的端点节点与所述第二支路的端点节点之间的互阻抗。

可选的，所述裕度门限值具体为预先设置的数值。

可选的，还包括：

选取单元，用于在预先设置的支路故障集合中，选取所述第一支路和所述第二支路；

其中，所述支路故障集合中的支路均为可能发生断路的支路。

可选的，所述识别单元包括：

排序子单元，用于按照从大到小的顺序，对所述环网系统中各个支路在发生断路情况下的当前开断裕度因子进行排序；

识别子单元，用于若所述当前目标裕度因子的排序位置在预设的排序位置之后，将所述第二支路识别为目标支路；

其中，所述裕度门限值具体为所述预设的排序位置上的当前裕度因子。

可选的，还包括：

第三计算单元，用于在所述第二支路被识别为目标支路的情况下，根据所述裕度门限值、所述目标开断因子、所述第一支路的历史潮流下限值、所述第二支路的当前潮流，计算目标热稳断面控制值，其中，所述目标热稳断面控制值对应于所述第一支路和所述第二支路的潮流之和的控制要求；

调整单元，用于通过所述目标热稳断面控制值，调整所述第一支路和所述第二支路的潮流。：

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

根据本发明实施方式提供的方法和装置，以环网系统中需要分析热稳断面的任意两个支路作为第一支路和第二支路，可以预先计算在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例并保存为目标开断因子，在环网系统输送电力的实时在线过程中，可以获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子并根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。由此可见，由于目标开断因子是预先计算并保存的而不必在实时在线过程中计算，实时在线过程所涉及的计算处理任务大大减轻，因此，实时在线对环网系统中热稳断面进行分析的时间得以缩短，从而热稳断面的分析能够及时地跟随频繁变化的支路潮流情况，热稳断面的控制也能够更加及时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种分析环网系统中热稳断面的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中一种分析环网系统中热稳断面的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

申请人经过研究发现，现有技术中，在环网系统输送电力的过程中，由于潮流转移特性较为复杂、支路潮流情况频繁变化，热稳断面的分析不能依赖全割集方式的计算，因此，在实时在线过程中每一次对环网系统中热稳断面的分析都需要涉及大量的计算处理任务，这就导致了需要较长的分析时间。但是，在实时在线过程中支路潮流情况频繁变化，这就需要频繁地分析环网系统中热稳断面，而在分析时间较长的情况下，热稳断面的分析就达不到足够的分析效率要求，因此导致了热稳断面的实时在线分析不够及时的问题。

为了解决上述问题，在本发明实施例中，以环网系统中需要分析热稳断面的任意两个支路作为第一支路和第二支路，可以预先计算在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例并保存为目标开断因子，在环网系统输送电力的实时在线过程中，可以获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子并根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。由此可见，由于目标开断因子是预先计算并保存的而不必在实时在线过程中计算，实时在线过程所涉及的计算处理任务大大减轻，因此，实时在线对环网系统中热稳断面进行分析的时间得以缩短，从而热稳断面的分析能够及时地跟随频繁变化的支路潮流情况，热稳断面的控制也能够更加及时。

下面结合附图，详细说明本发明的各种非限制性实施方式。

示例性方法

参见图1，示出了本发明实施例中一种分析环网系统中热稳断面的方法的流程图。在本实施例中，所述方法例如具体可以包括以下步骤：

S101、获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子，其中，所述目标开断因子表示在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例。

在实时在线过程中，所述第一支路的潮流和所述第二支路的潮流可能会不断发生变化。因此，在每次针对所述第一支路和所述第二支路进行热稳断面分析时要获取所述第一支路在当前时刻下的当前潮流以及所述第二支路在当前时刻下的当前潮流。具体地，所述第一支路的当前潮流指的是所述第一支路在当前时刻下的有功潮流，所述第二支路的当前潮流指的是所述第二支路在当前时刻下的有功潮流。

需要说明的是，为了简化实时在线过程中分析热稳断面的计算处理任务，环网系统中需要针对实时在线分析，与所述第一支路和所述第二支路对应的目标开断因子可以是预先计算并保存的。其中，所述目标开断因子可以反映第一支路断路后第二支路的潮流变化，具体地，所述目标开断因子可以表示所述目标开断因子表示在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例，也即，所述目标开断因子可以通过以下公式1来体现：

公式1：

其中，表示在第一支路发生断路后第二支路的潮流变化量，P₁表示第一支路断路前的潮流，D_2-1表示目标开断因子。

在本实施例中，在环网系统本身固定不变的情况下，目标开断因子实际上也是固定不变的，因此，目标开断因子可以在实时分析过程之前预先计算并保存。在本实施例的一些实施方式中，目标开断因子可以通过第一支路、第二支路相关的阻抗计算。具体地，本实施例例如还可以包括：预先根据所述第一支路的支路阻抗、所述第二支路的支路阻抗、所述第一支路的自阻抗矩阵以及所述第一支路与所述第二支路的互阻抗矩阵，计算所述目标开断因子；其中，所述互阻抗矩阵中包括所述第一支路的端点节点与所述第二支路的端点节点之间的互阻抗。可以理解的是，在环网系统所涉及的电力系统网络已经确定的情况下，所述第一支路的支路阻抗、所述第二支路的支路阻抗、所述第一支路的自阻抗矩阵以及所述第一支路与所述第二支路的互阻抗矩阵均是确定的，例如可以从能量管理系统中内嵌的计算分析软件中直接获取。

具体地，所述目标开断因子的计算方式可以通过以下公式2来体现：

公式2：

其中，D_2-1表示目标开断因子，X_2-1表示所述第一支路与所述第二支路的互阻抗矩阵，X_1-1表示所述第一支路的自阻抗矩阵，x₁表示所述第一支路的支路阻抗，x₂表示所述第二支路的支路阻抗。

可以理解的是，本实施例的方法针对的是在环网系统输送电力的实时在线过程中针对第一支路和第二支路的热稳断面分析。其中，第一支路可以表示环网系统中任意一个可能发生断路的支路，第二支路可以表示在第一支路发生断路的情况下可能会产生过载现在的任意一个支路。从较为宽泛的意义上理解，所述第一支路和所述第二支路可以是所述环网系统中的任意两个不同的支路。

在本实施例的一些实施方式中，为了简化实时在线过程中分析热稳断面的计算处理任务，可以预先在环网系统中选取出具有断路可能的支路组成支路故障集合，仅针对支路故障集合中的支路分析热稳断面，这样减少了在实时分析过程中需要分析热稳断面的支路数量，从而简化了实时在线过程中分析热稳断面的计算处理任务。具体地说，在S101之前，本实施例例如还可以包括：在预先设置的支路故障集合中，选取所述第一支路和所述第二支路；其中，所述支路故障集合中的支路均为可能发生断路的支路。

可以理解的是，所述支路故障集合例如可以是调度运行人员手动选取并设置的。

S102、根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子，计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度。

具体地，所述当前开断裕度因子的计算方式具体可以通过以下公式3来体现：

公式3：

其中，E_2-1表示当前开断裕度因子，D_2-1表示目标开断因子，表示所述第二支路的热稳容量，P₁表示所述第一支路的当前潮流，P₂表示所述第二支路的当前潮流。

可以理解的是，所述目标开断因子能够用于分析第一支路发生故障跳闸后第二支路的潮流变化情况，但不能直接得到第二支路上变化后的潮流与热稳容量之间的关系。为此，在本实施例中进一步计算了所述当前开断裕度因子，所述当前开断裕度因子能够表明在第一支路跳闸导致潮流转移后第二支路的潮流与热稳容量的裕度，因此可以用于分析在第一支路断路的情况下第二支路是否会出现过载现象。

S103、若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。

一般地，在所述当前开断裕度因子为负值的情况下，若第一支路发生跳闸断路，则第二支路的潮流将超过其热稳容量，出现过载的现象。可以理解的是，在不同情况下，可以设置不同的裕度门限值，以使得断路过载的目标支路的识别能够适应不同场景下的要求。

在本实施例的一些实施方式中，所述裕度门限值具体可以为预先设置的数值。例如，可以根据经验人工手动设置所述裕度门限值。

在本实施例的另一些实施方式中，所述裕度门限值可以根据环网系统中各支路整体上的当前开断裕度因子确定。例如，S103具体可以包括：按照从大到小的顺序，对所述环网系统中各个支路在发生断路情况下的当前裕度因子进行排序；若所述当前目标裕度因子的排序位置在预设的排序位置之后，将所述第二支路识别为目标支路；其中，所述裕度门限值具体为所述预设的排序位置上的当前裕度因子。

可以理解的是，识别出在第一支路断路的情况下会发生过载现象的第二支路之后，可以通过热稳断面控制使得第二支路在第一支路断路的情况下不会产生过载现象。具体地，在S103之后，本实施例例如还可以包括：在所述第二支路被识别为目标支路的情况下，根据所述裕度门限值、所述目标开断因子、所述第一支路的历史潮流下限值、所述第二支路的当前潮流，计算目标热稳断面控制值，其中，所述目标热稳断面控制值对应于所述第一支路和所述第二支路的潮流之和的控制要求；通过所述目标热稳断面控制值，调整所述第一支路和所述第二支路的潮流。

具体地，要使调整后的开断裕度因子刚好达到裕度门限值，则第二支路的调整目标潮流与第一支路的调整目标潮流应满足以下公式4：

公式4：

由于热稳断面是调度员运行控制过程中对第一支路的潮流和第二支路的潮流之后的控制范围要求，因此，基于上述公式4，热稳断面控制值应满足以下公式5：

公式5：

为了满足历史变化的需要，第一支路的调整目标潮流应选取第一支路的历史潮流的下限，因此，热稳断面控制值可以通过以下公式6进行计算：

公式6：

在上述公式4～6中，P₂表示所述第二支路的调整目标潮流，P₁表示所述第一支路的调整目标潮流，C₂₁表示热稳断面控制值，E_2-1表示裕度门限值，D_2-1表示目标开断因子，表示所述第二支路的热稳容量，P₁表示所述第一支路的历史潮流的下限。

在本实施例中，以环网系统中需要分析热稳断面的任意两个支路作为第一支路和第二支路，可以预先计算在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例并保存为目标开断因子，在环网系统输送电力的实时在线过程中，可以获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子并根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。由此可见，由于目标开断因子是预先计算并保存的而不必在实时在线过程中计算，实时在线过程所涉及的计算处理任务大大减轻，因此，实时在线对环网系统中热稳断面进行分析的时间得以缩短，从而热稳断面的分析能够及时地跟随频繁变化的支路潮流情况，热稳断面的控制也能够更加及时。

示例性设备

参见图2，示出了本发明实施例中一种分析环网系统中热稳断面的装置的结构图。在本实施例，所述装置例如具体可以包括：

第一获取单元201，用于获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子，其中，所述目标开断因子表示在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例；

第一计算单元202，用于根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子，计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度；

识别单元203，用于若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。

可选的，在本实施例的一些实施方式中，所述装置还可以包括：

第二计算单元，用于预先根据所述第一支路的阻抗、所述第二支路的阻抗、所述第一支路的自阻抗矩阵以及所述第一支路与所述第二支路的互阻抗矩阵，计算所述目标开断因子；

其中，所述互阻抗矩阵中包括所述第一支路的端点节点与所述第二支路的端点节点之间的互阻抗。

可选的，在本实施例的另一些实施方式中，所述裕度门限值具体可以为预先设置的数值。

可选的，在本实施例的又一些实施方式中，所述装置还可以包括：

选取单元，用于在预先设置的支路故障集合中，选取所述第一支路和所述第二支路；

其中，所述支路故障集合中的支路均为可能发生断路的支路。

可选的，在本实施例的再一些实施方式中，所述识别单元可以包括：

排序子单元，用于按照从大到小的顺序，对所述环网系统中各个支路在发生断路情况下的当前裕度因子进行排序；

识别子单元，用于若所述当前目标裕度因子的排序位置在预设的排序位置之后，将所述第二支路识别为目标支路；

其中，所述裕度门限值具体为所述预设的排序位置上的当前裕度因子。

可选的，在本实施例中又再一些实施方式中，所述装置还可以包括：

第三计算单元，用于在所述第二支路被识别为目标支路的情况下，根据所述裕度门限值、所述目标开断因子、所述第一支路的历史潮流下限值、所述第二支路的当前潮流，计算目标热稳断面控制值，其中，所述目标热稳断面控制值对应于所述第一支路和所述第二支路的潮流之和的控制要求；

调整单元，用于通过所述目标热稳断面控制值，调整所述第一支路和所述第二支路的潮流。

在本实施例中，以环网系统中需要分析热稳断面的任意两个支路作为第一支路和第二支路，可以预先计算在所述第一支路出现断路的情况下所述第一支路向所述第二支路转移的潮流比例并保存为目标开断因子，在环网系统输送电力的实时在线过程中，可以获取第一支路的当前潮流和第二支路的当前潮流以及预先保存的目标开断因子并根据所述第一支路的当前潮流、所述第二支路的当前潮流、所述第二支路的热稳容量和预先保存的目标开断因子计算所述第二支路在所述第一支路断路的情况下的当前开断裕度因子，若所述当前目标开断裕度因子小于裕度门限值，将所述第二支路识别为目标支路，其中，所述当前目标开断裕度因子表示所述第二支路当前在所述第一支路断路的情况下变化后的潮流与热稳容量的裕度，所述目标支路表示当前在所述环网系统中出现断路情况下会出现过载现象的支路。由此可见，由于目标开断因子是预先计算并保存的而不必在实时在线过程中计算，实时在线过程所涉及的计算处理任务大大减轻，因此，实时在线对环网系统中热稳断面进行分析的时间得以缩短，从而热稳断面的分析能够及时地跟随频繁变化的支路潮流情况，热稳断面的控制也能够更加及时。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。