一种基于图论的upfc监控子站布点算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于柔性交流输电领域，涉及一种基于图论的UPFC监控子站布点算法。
【背景技术】
[0002] 电力传输的柔性是指在电力传输系统变化或运行条件不同时系统的自适应能力 及在变化下维持足够稳态和瞬态稳定裕量的能力。而统一潮流控制器(UPFC)装置是基于高 速电力电子器件的一个典型柔性输电装置，能够通过吸收或发出有功、无功功率显著提高 电网运行性能。UPFC的监控子站可以高速实时地采集母线电压、线路电流、线路开关状态等 信息，并上传至UPFC控制主站（即UPFC安装点），通过闭环控制策略实现UPFC的功率调节作 用。
[0003] 由于电网庞大的规模，在每条母线上均安装UPFC监控子站显然难以实现，为了在 监控子站数量有限的情况下，通过合理的布点，扩大监控可观测的范围是工程上亟待解决 的问题。目前实际工程中通常仅在N-1过载支路母线侧安装监控子站，全网的可观测性较 低，导致UPFC的控制作用存在一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于图论的UPFC监控子站布点算 法，将电网的拓扑连接关系抽象为一个图，利用图的最小生成树及电网的初始潮流数据，即 可筛选出UPFC监控子站的推荐安装点，在满足所有支路具备可观测的前提下使得监控子站 的安装数量最少。
[0005] 为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
[0006] -种基于图论的UPFC监控子站布点算法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤一:根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，计算电网初始潮流，设定 UPFC安装于某一母线上，
[0008] 步骤二:将电网中的连接关系抽象成一个图，母线作为图的顶点，顶点的权重为该 母线所连支路数的归一化数值;支路作为边，边的权重为该支路负载率倒数的归一化数值；
[0009] 步骤三:形成图的最小生成树；
[0010]步骤四：选取最小生成树中顶点权重最高的顶点作为upfc监控子站的拟安装点， 当多个顶点的权重相同时，选取其中所含的不可观测的边最多的顶点作为UPFC监控子站的 拟安装点；
[0011]步骤五:更新支路可观测性列表，并重复步骤四至所有支路可被拟安装点观测，最 终得出所有监控子站的安装推荐点。
[0012]前述的一种基于图论的UPFC监控子站布点算法，其特征在于，步骤二中，网架拓扑 结构形成的带权连通图为G=(V，E)，V为电网中母线的集合，即顶点的集合，V中每个顶点元 素的权重为f(Vi)，其计算方法为：
[0013]
[0014] m为顶点集合V中的元素^对应的母线i所连的支路数，如为顶点集合V中的元素 对应的母线j所连的支路数，α为电网中母线的集合。
[0015]前述的一种基于图论的UPFC监控子站布点算法，其特征在于，步骤二中，网架拓扑 结构形成的带权连通图为G=(V，E)，Ε为电网中支路的集合，即边的集合，Ε中每个边元素的 权重为g(e〇,其计算方法为：
[0016]
[0017] ru为边集合E中的元素出对应的支路i的负载率，化为边集合E中的元素幻对应的支 路j的负载率，β为电网中支路的集合。
[0018] 前述的一种基于图论的UPFC监控子站布点算法，其特征在于，步骤四中，可观测支 路包括如下类型:第1类可观测支路，与UPFC安装点直接相连的支路;第2类可观测支路，可 通过节点功率守恒定律推算功率的支路;第3类可观测支路，与监控子站拟安装点直接相连 的支路。
[0019] 前述的一种基于图论的UPFC监控子站布点算法，其特征在于，步骤四中，选取其中 所含的不可观测的边最多的顶点作为UPFC监控子站的拟安装点，包括以下步骤：
[0020] (1)、UPFC安装于某一母线上，与该安装点相连接的支路作为第1类可观测支路；
[0021] (2)、利用节点功率守恒定律推导的支路为第2类可观测支路；
[0022] (3)、第1类可观测支路和第2类可观测支路以外的支路作为不可观测支路；
[0023] (4)、利用不可观测支路，确定权重相同的各顶点直接相连不可观测支路的个数；
[0024] (5)、不可观测的支路个数最多的顶点作为UPFC监控子站的拟安装点。
[0025]前述的一种基于图论的UPFC监控子站布点算法，其特征在于，步骤五:其中重复步 骤四至所有支路可被拟安装点观测过程中，与UPFC监控子站拟安装点直接相连的支路作为 第3类可观测支路，第1类可观测支路、第2类可观测支路和第3类可观测支路以外的支路为 不可观测支路。
[0026]本发明所达到的有益效果：本发明公开了一种基于图论的UPFC监控子站布点算 法，将电网的拓扑连接关系抽象成一个图，将母线和支路抽象为带权图的顶点和边，最后通 过图的最小生成树及电网支路负载率信息综合选取UPFC监控子站的推荐安装点，从而达到 利用有限数量的监控子站实现全网可观测的目的。本发明中的最小生成树的引入体现了重 载支路优先考虑的思想，本发明可为UPFC装置应用于实际电网的工程设计提供参考。
【附图说明】
[0027] 附图1是本发明实施例网架结构示意图。
[0028] 附图2是本发明实施例抽象出的带权图。
[0029] 附图3是本发明实施例带权图的最小生成树。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0031]实施例为IEEE11节点系统，假定UPFC安装于母线bus_2,仿真计算采用电力系统分 析程序BPA，系统结构及节点编号如图1(发电机节点未作编号）。
[0032]具体计算流程如下：
[0033]步骤一:根据电网发电、负荷、网架结构、运行方式数据，计算电网初始潮流，如下 表所示：
[0034
[0035] 步骤二:将电网中的连接关系抽象成一个图，母线作为图的顶点，支路作为边，如 图2所示：
[0036] 顶点的权重为该母线所连不可观测支路数的归一化数值，边的权重为该支路负载 率倒数的归一化数值，分别如下表所示：
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 步骤三:形成图的最小生成树，此处可