一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法与流程

本发明属于电力系统自动化调度；尤其涉及一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法。

背景技术：

1、电磁环网是指两组或两组以上不同电压等级的线路通过变压器磁回路的连接而并联运行。电磁环网在一定条件下有利于整个供电系统的稳定，提升供电可靠性，尤其是在部分线路发生故障的时候。然而，电磁环网的存在还可能导致系统的短路电流增加，危害系统中设备的安全运行，所以需要改变电网拓扑以消除电磁环网的影响。一般来说，方法主要有局部措施和全局措施，局部的措施包括母线分裂运行、线路开断、出串或搭接等；全局的措施一般指高低压电磁环网解环(以下简称“解环”)。

2、解环能够依托高压电网实现低压电网的分片重构，不但能消除环网潮流转移过载等隐患，还能大幅降低整个低压电网的短路电流水平。目前，工程应用中的解环分析方法在选取线路开断组合时主要基于经验，该方法虽然灵活，但由于缺乏全局观，很容易忽视很多同样有效的方案；相反，在传统理论研究中，多采用扫描网络中的线路(或母线分段开关)开断组合并逐一验算的方法，虽然该方法能够得到全局最优方案，但决策效率和灵活性都比较低，尤其是在电网结构复杂的时，受解环点组合“维数灾”的影响，每次解环分析的耗时都有可能很长。近年提出的基于复杂网络社团结构的解环方法有所突破，有效结合了电网结构特性，提高了分析效率，并且很好地保证了网络划分质量，但由于其每次计算最大综合边介数信息都需要遍历网络中所有的站点，在网络规模大到一定程度时，时间成本将显著提高，因此该算法效率仍有一定局限性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，以解决现有技术的解环分析方法每次计算最大综合边介数信息都需要遍历网络中所有的站点，在网络规模大到一定程度时，时间成本将显著提高，因此处理效率仍有一定局限性等技术问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，所述方法包括：

4、步骤1、在未发生电磁环网或电磁环网对系统的影响利大于弊时，对高压输电网进行下网容量和组团方案研究；

5、步骤2、对完成组团方案研究后的所有方案中开展解环点分析，排除解环后不满足供电要求的解环方案；

6、步骤3、将满足要求的解环方案存储，在需要解环时，根据实际情况对各解环方案进行校验，选出最优解环方案并执行。

7、步骤1所述对高压输电网进行下网容量和组团方案研究的方法包括：

8、步骤1.1、对目标电网进行建模，建立电网节点关系矩阵；

9、步骤1.2、通过广度优先搜索算法，形成满足“3台主变原则”的所有可能方案；

10、步骤1.3、对每台主变按照由近至远分配下网负荷，直到达到最大供电能力；

11、步骤1.4、基于节点关系矩阵建立节点距离矩阵；

12、步骤1.5、校验n-1情况下，该网区其他主变的长时过载能力；

13、步骤1.6、校验短路电流。

14、步骤2所述解环点分析的方法包括：

15、步骤2.1、将校验合理的组团方案中的各个网区看做整体，作为一个虚拟节点，并基于这些虚拟节点重新生成新的节点距离矩阵；

16、步骤2.2、采用聚类算法完成网络划分，确定解环点；

17、步骤2.3、校验解环后的可靠性和安全性。

18、电网节点关系矩阵的计算方法包括：将整个电网结构通过计算机转换为带权无向图g＝{v,e}，其中v＝{v1,v2,...,vs}，代表系统的s个节点，e＝{eij}是对应电力线路的边集；定义一个对应网络拓扑的权重集合w＝{wij}，把wij分配给连接节点vi和节点vj的边；利用边集e和权集w建立一个用于表达该网络结构的邻接权矩阵a＝[aij]，其中，若eij属于e则aij＝wij，反之则aij＝0，于是分别得到高压输电网节点关系矩阵ah和低压配电网节点关系矩阵al。

19、形成满足“3台主变原则”的所有可能方案的方法包括：如果在两个高压变电站之间的低压电网中以任何割集解环，都不可避免地导致某一侧电网不满足“3台变原则”，或某个低压电网节点不满足可靠性要求，那么在解环分析中这两个高压变电站就不具备解环条件，两站应该始终保持合环运行。

20、对每台主变按照由近至远分配下网负荷的方法包括：设某方案中的某网区的k个下网节点集合为vt＝{vt1,vt2,...,vtk}，若低压电网中任意v必须经过vt中的节点才能与非vt中的下网节点相连，那么该v可视为v供区中的节点，纳入网架；此外，当vt供电能力还有剩余，再利用节点距离矩阵按照就近原则继续将vt附近的其他节点纳入网架，直到有功负荷总额达到或是逼近最大供电能力为止。

21、基于节点关系矩阵建立节点距离矩阵的方法包括：基于低压配电网节点关系矩阵al得到所有节点间的路径pi-j＝{vi,...,vj}，若存在vi到vj的路径，则得到vi到vj间的距离β(vi,vj)＝min(w(p):vi～vj)；若不存在vi到vj的路径，则vi到vj间的距离为无穷；由此对所有节点分析，得到节点距离矩阵b＝[βij]。

22、采用聚类算法完成网络划分的方法包括：采用改进的k-medoids聚类算法完成网络划分，以“到类内所有节点距离之和最小”的节点为聚类中心，以更新虚拟节点后的节点距离矩阵b作为输入量，聚类数取c，按照下式更新聚类中心，直到收敛；收敛判据为迭代前后各类的中心μ不再变化；聚类计算完成后，类间对应的线路或母线分段开关即为解环点。

23、本发明有益效果：

24、本发明提前对电网进行分析，在需要解环能够快速对电磁环网在适当的位置进行解环；采用改进的k-medoids聚类算法完成网络划分，不需要获取虚拟的聚类中心，并充分利用了节点距离矩阵b的信息，省去了常规k-medoids聚类算法中把样本位置转化为样本间距离的步骤，提高了计算效率；本发明能够有效避开遍历组合模式下的维数灾问题，大幅提高了分析效率，能灵活地适应电网规划和运行等环节的快速变化和频繁调整。

25、解决了现有技术的解环分析方法每次计算最大综合边介数信息都需要遍历网络中所有的站点，在网络规模大到一定程度时，时间成本将显著提高，因此处理效率仍有一定局限性等技术问题。

技术特征：

1.一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：步骤1所述对高压输电网进行下网容量和组团方案研究的方法包括：

3.根据权利要求1所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：步骤2所述解环点分析的方法包括：

4.根据权利要求2所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：电网节点关系矩阵的计算方法包括：将整个电网结构通过计算机转换为带权无向图g＝{v,e}，其中v＝{v1,v2,...,vs}，代表系统的s个节点，e＝{eij}是对应电力线路的边集；定义一个对应网络拓扑的权重集合w＝{wij}，把wij分配给连接节点vi和节点vj的边；利用边集e和权集w建立一个用于表达该网络结构的邻接权矩阵a＝[aij]，其中，若eij属于e则aij＝wij，反之则aij＝0，于是分别得到高压输电网节点关系矩阵ah和低压配电网节点关系矩阵al。

5.根据权利要求2所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：形成满足“3台主变原则”的所有可能方案的方法包括：如果在两个高压变电站之间的低压电网中以任何割集解环，都不可避免地导致某一侧电网不满足“3台变原则”，或某个低压电网节点不满足可靠性要求，那么在解环分析中这两个高压变电站就不具备解环条件，两站应该始终保持合环运行。

6.根据权利要求2所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：对每台主变按照由近至远分配下网负荷的方法包括：设某方案中的某网区的k个下网节点集合为vt＝{vt1,vt2,...,vtk}，若低压电网中任意v必须经过vt中的节点才能与非vt中的下网节点相连，那么该v可视为v供区中的节点，纳入网架；此外，当vt供电能力还有剩余，再利用节点距离矩阵按照就近原则继续将vt附近的其他节点纳入网架，直到有功负荷总额达到或是逼近最大供电能力为止。

7.根据权利要求2所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：基于节点关系矩阵建立节点距离矩阵的方法包括：基于低压配电网节点关系矩阵al得到所有节点间的路径pi-j＝{vi,...,vj}，若存在vi到vj的路径，则得到vi到vj间的距离β(vi,vj)＝min(w(p):vi～vj)；若不存在vi到vj的路径，则vi到vj间的距离为无穷；由此对所有节点分析，得到节点距离矩阵b＝[βij]。

8.根据权利要求3所述的一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，其特征在于：采用聚类算法完成网络划分的方法包括：采用改进的k-medoids聚类算法完成网络划分，以“到类内所有节点距离之和最小”的节点为聚类中心，以更新虚拟节点后的节点距离矩阵b作为输入量，聚类数取c，按照下式更新聚类中心，直到收敛；收敛判据为迭代前后各类的中心μ不再变化；聚类计算完成后，类间对应的线路或母线分段开关即为解环点。

技术总结
本发明公开了一种输配电网重构后的电磁环网快速解环方法，所述方法包括：步骤1、在未发生电磁环网或电磁环网对系统的影响利大于弊时，对高压输电网进行下网容量和组团方案研究；步骤2、对完成组团方案研究后的所有方案中开展解环点分析，排除解环后不满足供电要求的解环方案；步骤3、将满足要求的解环方案存储，在需要解环时，根据实际情况对各解环方案进行校验，选出最优解环方案并执行；解决了现有技术的解环分析方法每次计算最大综合边介数信息都需要遍历网络中所有的站点，在网络规模大到一定程度时，时间成本将显著提高，因此处理效率仍有一定局限性等技术问题。

技术研发人员：刘明顺,贺先强,马覃峰,覃海,蒲清昕,朱灵子,王寅,安甦,张青青,范翔,王国松,陈俊全,陈锐,张丹,曹杰,吴应双,姚刚
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16