一种基于线性加权法的电网自动分区方法
【专利摘要】一种基于线性加权法的电网自动分区方法。其包括建立包含变电站、电源、线路信息的节点和边在内的模型；建立节点有功功率矩阵；设定断环线路条数和断环线路潮流的权重系数；根据变电站地理位置，选取两个最不可能处于同一个分区的变电站，并将其对应的节点分别归入两分区中；求解基于线性加权法的电网自动分区函数，获得使得断环线路条数及断环线路潮流最小的初始分区方案；计算最终分区方案中各分区的短路电流等。本发明方法充分考虑断环线路条数、线路潮流，在满足短路电流水平的条件下，尽可能提高线路利用效率，避免了凭借经验进行电网分区的盲目性，为电力系统安全稳定经济运行提供了强有力的支撑。
【专利说明】
一种基于线性加权法的电网自动分区方法
技术领域
[0001] 本发明属于电网运行技术领域，特别是涉及一种基于线性加权法的电网自动分区 方法。
【背景技术】
[0002] 密集型城市电网具有地域较小、变电站布点较多、短路水平整体偏高的特点。为了 限制短路电流，采用电网分层分区运行方式，即一般以一个或多个500kV变电站为中心，将 低一级的220kV电网解开分片运行，形成分区供电，各分区之间保持数量充足的联络通道。 目前调度人员主要考虑短路电流约束，凭经验进行电网分区。然而，正常运行方式下，备用 线路一直处于断环运行状态，线路利用效率较低。因此，有必要充分考虑断环线路条数、线 路潮流等因素对电网分区的影响，提出一种电网自动分区方法，在满足短路电流水平的条 件下，尽可能提高线路利用效率，合理处理电网运行的安全性和经济性之间的矛盾。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于线性加权法的电网自动分区 方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供的基于线性加权法的电网自动分区方法包括按顺 序执行的下列步骤：
[0005] 步骤1)根据电网拓扑连接关系，建立包含变电站、电源、线路信息的节点和边在内 的模型，该模型中共有m条边，对应电网中的线路，共有η个节点，对应电网中的变电站、电 源，并建立mX η阶的节点-边关联矩阵A;
[0006] 步骤2)利用电网中各监测点检测的变电站和电源注入的功率，建立节点有功功率 矩阵P，节点有功功率矩阵P为η XI列向量，功率注入节点为正，输出为负；
[0007] 步骤3)设定断环线路条数和断环线路潮流的权重系数分别为fo、i32;
[0008] 步骤4)建立两个分区A1和A2,然后根据待分区电网中变电站的地理位置，选取两 个最不可能处于同一个分区的变电站，并将其对应的节点分别归入分区A1和A2中；
[0009] 步骤5)根据步骤1)和步骤2)的结果求解基于线性加权法的电网自动分区函数，获 得使得断环线路条数及断环线路潮流最小的初始分区方案：
[0010] 电网自动分区函数的公式为：
[0011] minPicTy+02PTx
[0013]其中，y为mX 1的列向量，X为nX 1的列向量，y和X列向量对应的元素取0或者1，满 足电网自动分区函数的约束条件;c为m阶全1列向量，cTy表示断环线路条数，Ρτχ为断环线路 潮流，Α为节点-边关联矩阵;Ρ为节点有功功率矩阵;通过求解此电网自动分区函数得到X取 值，若Xi为1表示节点Vi在分区A1中，若Xi为0表示节点Vi在分区A2中，获得使得断环线路条 数及断环线路潮流最小，即线路利用率降低得最少的初始分区方案；
[0014] 步骤6)逐一判断上一步骤得到的初始分区方案中某一分区内500千伏变电站座数 是否小于3,若是，将上述初始分区方案作为最终分区方案，转入步骤7)，否则，将不满足要 求的分区记录为新的待分区电网，转入步骤4)而继续进行分区；
[0015] 步骤7)利用BPA工具计算最终分区方案中各分区的短路电流，如果各分区的短路 电流超过变电站母线的开关遮断容量，进行运行方式调整，否则，结束整个分区过程。
[0016] 在步骤1)中，所述的节点-边关联矩阵A中每列对应于模型中的一个顶点，每行对 应于模型中的一条边;如果一个节点是一条边的起点，则节点-边关联矩阵A中该节点对应 的列和该边对应的行相交位置的元素值为1;如果一个节点是一条边的终点，则节点-边关 联矩阵A中对应位置取为-1;如果一个节点与一条边不关联，则节点-边关联矩阵A中对应位 置取为0。
[0017] 在步骤5)中，Ρτχ表示断环线路潮流;当线路Lk为分区间联络通道时，线路连接的两 个节点为Vi和Vj，若Xi = l，则Xj = 〇,由约束条件得
B卩1彡yk彡0;同
理，若xi = 0，则xj = 1，由约束条件得 即yk彡1，又由约束得到yk只 ，： 能取1;因此，当线路U为分区间联络通道时，71取1;当边U不为分区间联络通道时，71取0。
[0018] 本发明提供的基于线性加权法的电网自动分区方法的有益效果：
[0019] 与现有技术相比，本发明方法充分考虑断环线路条数、线路潮流，在满足短路电流 水平的条件下，尽可能提高线路利用效率，避免了凭借经验进行电网分区的盲目性，为电力 系统安全稳定经济运行提供了强有力的支撑。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明提供的基于线性加权法的电网自动分区方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于线性加权法的电网自动分区方 法进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定 本发明。
[0022] 如图1所示，本发明提供的基于线性加权法的电网自动分区方法包括按顺序执行 的下列步骤：
[0023] 步骤1)根据电网拓扑连接关系，建立包含变电站、电源、线路信息的节点和边在内 的模型，该模型中共有m条边，对应电网中的线路，共有η个节点，对应电网中的变电站、电 源，并建立mX η阶的节点-边关联矩阵A;
[0024] 步骤2)利用电网中各监测点检测的变电站和电源注入的功率，建立节点有功功率 矩阵P，节点有功功率矩阵P为η XI列向量，功率注入节点为正，输出为负；
[0025] 步骤3)设定断环线路条数和断环线路潮流的权重系数分别为
[0026] 步骤4)建立两个分区A1和A2,然后根据待分区电网中变电站的地理位置，选取两 个最不可能处于同一个分区的变电站，并将其对应的节点分别归入分区A1和A2中；
[0027] 步骤5)根据步骤1)和步骤2)的结果求解基于线性加权法的电网自动分区函数，获 得使得断环线路条数及断环线路潮流最小的初始分区方案：
[0028]电网自动分区函数的公式为：
[0029] minPicTy+02PTx
[0031]其中，y为mXl的列向量，X为1^1的列向量，7和1列向量对应的元素取0或者1，满 足电网自动分区函数的约束条件;c为m阶全1列向量，cTy表示断环线路条数，Ρτχ为断环线路 潮流，Α为节点-边关联矩阵;Ρ为节点有功功率矩阵。通过求解此电网自动分区函数得到X取 值，若Xi为1表示节点Vi在分区A1中，若Xi为0表示节点Vi在分区A2中，获得使得断环线路条 数及断环线路潮流最小，即线路利用率降低得最少的初始分区方案；
[0032]步骤6)逐一判断上一步骤得到的初始分区方案中某一分区内500千伏变电站座数 是否小于3,若是，将上述初始分区方案作为最终分区方案，转入步骤7)，否则，将不满足要 求的分区记录为新的待分区电网，转入步骤4)而继续进行分区；
[0033] 步骤7)利用BPA工具计算最终分区方案中各分区的短路电流，如果各分区的短路 电流超过变电站母线的开关遮断容量，进行运行方式调整，否则，结束整个分区过程。
[0034] 在步骤1)中，所述的节点-边关联矩阵A中每列对应于模型中的一个顶点，每行对 应于模型中的一条边;如果一个节点是一条边的起点，则节点-边关联矩阵A中该节点对应 的列和该边对应的行相交位置的元素值为1;如果一个节点是一条边的终点，则节点-边关 联矩阵A中对应位置取为-1;如果一个节点与一条边不关联，则节点-边关联矩阵A中对应位 置取为〇;
[0035] 在步骤5)中，Ρτχ表示断环线路潮流;当线路Lk为分区间联络通道时，线路连接的两
个节点为Vi和Vj，若Xi = l，则Xj = 〇,由约束条件得 B卩1彡yk彡0;同 I.
理，若Xi = 0,则Xj = l，由约束条件得 即yk彡1，又由约束得到yk只 ， 能取1;因此，当线路U为分区间联络通道时，71取1;当边U不为分区间联络通道时，71取0。
[0036] 本发明的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于线性加权法的电网自动分区方法，其特征在于:所述的基于线性加权法的 电网自动分区方法包括按顺序执行的下列步骤： 步骤1)根据电网拓扑连接关系，建立包含变电站、电源、线路信息的节点和边在内的模 型，该模型中共有m条边，对应电网中的线路，共有η个节点，对应电网中的变电站、电源，并 建立m X η阶的节点-边关联矩阵A; 步骤2)利用电网中各监测点检测的变电站和电源注入的功率，建立节点有功功率矩阵 P，节点有功功率矩阵P为η Xl列向量，功率注入节点为正，输出为负； 步骤3)设定断环线路条数和断环线路潮流的权重系数分别为扮、&; 步骤4)建立两个分区Al和Α2,然后根据待分区电网中变电站的地理位置，选取两个最 不可能处于同一个分区的变电站，并将其对应的节点分别归入分区Al和A2中； 步骤5)根据步骤1)和步骤2)的结果求解基于线性加权法的电网自动分区函数，获得使 得断环线路条数及断环线路潮流最小的初始分区方案： 电网自动分区函数的公式为： minPicTy+02PTx其中，y为m X 1的列向量，X为η X 1的列向量，y和X列向量对应的元素取O或者1，满足电 网自动分区函数的约束条件;c为m阶全1列向量，cTy表示断环线路条数，Ptx为断环线路潮 流，A为节点-边关联矩阵;P为节点有功功率矩阵；通过求解此电网自动分区函数得到X取 值，若Xi为1表示节点Vi在分区Al中，若Xi为O表示节点Vi在分区A2中，获得使得断环线路条 数及断环线路潮流最小，即线路利用率降低得最少的初始分区方案； 步骤6)逐一判断上一步骤得到的初始分区方案中某一分区内500千伏变电站座数是否 小于3,若是，将上述初始分区方案作为最终分区方案，转入步骤7)，否则，将不满足要求的 分区记录为新的待分区电网，转入步骤4)而继续进行分区； 步骤7)利用BPA工具计算最终分区方案中各分区的短路电流，如果各分区的短路电流 超过变电站母线的开关遮断容量，进行运行方式调整，否则，结束整个分区过程。2. 根据权利要求1所述的基于线性加权法的电网自动分区方法，其特征在于:在步骤1) 中，所述的节点-边关联矩阵A中每列对应于模型中的一个顶点，每行对应于模型中的一条 边;如果一个节点是一条边的起点，则节点-边关联矩阵A中该节点对应的列和该边对应的 行相交位置的元素值为1;如果一个节点是一条边的终点，则节点-边关联矩阵A中对应位置 取为-1;如果一个节点与一条边不关联，则节点-边关联矩阵A中对应位置取为0。3. 根据权利要求1所述的基于线性加权法的电网自动分区方法，其特征在于:在步骤5) 中，PtX表示断环线路潮流；当线路U为分区间联络通道时，线路连接的两个节点为^和^， i' -X, - _vA 二 <0 若xi = l，则xj = 0,由约束条件得-尤+兄=1 + ^之〇 jPDyk彡0;同理，若Xi = OJiJxj ? X- - X - - y, - I - .V,.. s O =1，由约束条件得+ 7 M艮卩yi^l，又由约束得到yk只能取1;因此，当线 路L1为分区间联络通道时，71取1;当边L1不为分区间联络通道时， 71取0。
【文档编号】H02J3/00GK106026078SQ201610331346
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】李媛媛, 王魁, 闫大威, 梁群, 毛华, 刘树勇, 周进, 雷铮, 刘丽霞, 罗涛, 宣文博, 丁承第, 宋佳
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司