基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，包括：获取电网参数，经电压等级归算后，形成系统阻抗矩阵，系统指电力系统，下文所有系统均指电力系统；对实际电网进行电气分区；搜索各电气分区间的分区断面；由分区断面组合得到含电磁环网的输电断面；定义输电断面关键度，对各断面的关键度进行计算排序,得到关键输电断面。实现很好的适应于含电磁环网的输电断面搜索优点。
【专利说明】
基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法
技术领域
[0001] 本发明设及电力系统运行与控制领域，具体地，设及一种基于含电磁环网电气分 区的关键输电断面捜索方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国特高压、大互联电网的建设，我国电网也将会出现1000kV/500kV电磁环 网，甚至出现1000kV/500kV/220kVS级电磁环网结构，与此同时，电网结构将会越来越复 杂、分析计算工作也更加困难。因此，利用输电断面代替单一元件对电网进行分析与控制将 成为电网运行人员日常工作的必然选择。
[0003] 对于电磁环网，当高电压支路开断后，潮流向容量较小的低压支路转移，在运种情 况下，整个断面的输电能力也主要受低电压等级支路的约束，也就是说电磁环网输电断面 的线路组成主要由低电压等级的关键线路所决定。
[0004] 目前针对非电磁环网输电断面的捜索方法研究有很多，主要分为W下2个类：
[0005] 利用电网特征对系统分区化简，结合割集理论捜索初始断面，然后利用支路开断 系数和有功潮流方向一致约束筛选得到输电断面。运类方法通过分区化简，极大的降低了 断面捜索的工作量，但是却不适合捜索计及关键支路的输电断面。
[0006] 从某些关键支路出发，通过潮流转移分布因子等，捜索到一系列与关键支路存在 紧密联系的支路来组成输电断面。该类算法由于没有考虑电压等级、潮流大小等因素对潮 流转移的影响，难W应用于工程实际。
[0007] 可W看出，基于电气分区的断面捜索方法，虽然能够简化电网，降低工作量，但却 不能捜索含关键支路的电磁环网输电断面;基于关键支路的断面捜索方法目前却难W应用 于工程实际，有待改善。综上所述，W上两类方法均不适合含有电磁环网的关键输电断面捜 索。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于含电磁环网电气分区的关键输 电断面捜索方法，W实现很好的适应于含电磁环网的输电断面捜索优点。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0010] -种基于含电磁环网电气分区的关键输电断面捜索方法，包括W下步骤：
[0011] S1:获取电网参数，经电压等级归算后，形成系统阻抗矩阵，系统指电力系统，下文 所有系统均指电力系统；
[0012] S2:对实际电网进行电气分区；
[0013] S3:捜索各电气分区间的分区断面；
[0014] S4:由分区断面组合得到含电磁环网的输电断面；
[0015] S5:定义输电断面关键度，对各断面的关键度进行计算排序，得到关键输电断面。
[0016] 优选的，所述S2包括W下步骤：
[0017] S201:将地理分区作为初始的电气分区，并对分区厂站进行预处理；
[0018] S202:计算分区边缘站点到各电气分区的平均电气距离Di，对各电气分区的边缘 站点进行分区优化；
[0019] S203:重复步骤S202,直至所有站点的分区号不再改变，完成对实际电网的电气分 区。
[0020] 优选的，所述S3包括W下步骤：
[0021] S301:计算电气分区内各个站点的电气联系紧密度De,i，挑选出各电气分区的中屯、 站点；
[00剖 S302:捜索连接各电气分区中屯、站点的分区间连接线集合L(Lhigh，Li?)，Lhig^Li? 分别为高电压等级和低电压等级连接线路的集合；
[0023] S303:通过计算线路过负荷系数β化km和潮流方向一致性系数6化1^"，从分区间连接 线集合中，捜索出非电磁环网分区断面；
[0024] S304:通过线路过负荷系数i3u,km，从分区间连接线集合中，捜索出电磁环网分区断 面。
[0025] 优选的，所述S4包括W下步骤：
[0026] S401:构建W电气分区为顶点，分区断面为链路的系统状态图G(V，E);
[0027] S402:根据系统状态图，建立系统的邻接矩阵A;
[00%] S403:根据系统状态图，建立系统的路径矩阵P;
[0029] S404:通过矩阵运算，得到输电断面矩阵T。
[0030] 优选的，所述S1中，不同电压等级的电网参数归算公式如下：
[0033] 式中：R，X表示归算前的电网元件参数，R'，X'表示归算后的电网元件参数，Vi表示 元件i归算前的电压等级，Vo表示归算后的电压等级值，Vo可取不同电压等级中的较低电压 等级；
[0034] 所述S5中定义断面的关键度Ki为：
[0035]
[0036] 式中：口谢面1的潮流值而3、= 111曰义化}表示为所有断面功率中的最大值，口1,"3扇 示为断面i的极限传输功率，通过连续潮流法计算得到，Κι的取值范围为[0，1]。
[0037] 优选的，所述S201包括将同一环上的厂站划分到同一分区；将树枝厂站划分到与 其相连的环上厂站的分区；
[0038] 所述S202:具体为：计算分区边缘站点i到与其相连的每个分区S内所有厂站的平 均电气距离巧，选择巧最小的电气分区作为边缘站点i优化后的分区，
[0039] 系统节点i，j之间电气距离定义为两点之间等值阻抗，数值上利用系统阻抗矩阵 表不为：
[0040]
:，
[0041] 式中：Zii、Zw和Zu分别为系统阻抗矩阵中对应的元素，若阻抗矩阵的阶数为n，则 Mij为一个η维列向量，在第i、j行分别为1和-1，其余位置取0;
[0042] 根据上述系统节点i，j之间电气距离的定义，则边界站点i到与其相连的每个分区 S内所有站点的平均电气距离的计算公式为：
[0043]
，
[0044] 式中：站点j为第k个分区Sk中任意一个站点，^为分区Sk内站点个数。
[0045] 优选的，
[0046] 所述步骤301具体为:定义站点的电气联系紧密度指标De,i;
[0047]
[0048] 式中：站点i和站点j都是属于电气分区Sk中的站点，Du表示站点i和站点j之间的 电气距离，选取De,i值最大的站点，作为该电气分区的中屯、站点。
[0049] 优选的，所述S303具体为：
[0050] 对于分区间连接线集合L(Lhigh，Li?)，如果集合中只有一种电压等级线路，则捜索 出来的分区断面为非电磁环网分区断面；
[0化1]定义负荷系数
[0052] 式中表示线路ij本身流过的有功功率;Ku,km表示线路ij相对于线路km的支 路开断分布系数;lij.max表示线路。允许流过的最大电流;Uij.N表示线路。的额定电压值，
[0053] 支路开断分布系数K化km只与网络结构有关，计算公式为：
[0化4]
，
[00对式中：Xkm和^分别为线路。和线路km的电抗;Xik、Xim、Xjk、Xjm、Xkm、X化和Xmm为系统 阻抗矩阵中相对应的电抗值；
[0056] 并定义线路潮流方向一致性系数
[0057] 式中：Pij和Pkm分别表示线路U和线路km的有功功率值，
[005引若，则认为线路ij和线路km满足潮流一致性约束，其中δ为预先给定的 阔值，其取值范围为[0,0.1引；
[0059] 根据线路过负荷系数β化km和潮流方向一致性系数ε化km，非电磁环网分区断面的 捜索步骤如下:计算分区间连接线集合L(Lhigh，Li?)中所有线路两两之间的线路过负荷系 数β化km和线路潮流一致性系数ε化km，选择β化km最大，且1-ε化δ所对应的线路U和线路 km加入分区断面;继续将线路ij代替km线路作为开断支路，选择β化km较大、且满足l-Eij,km < 8的线路加入分区断面;重复w上步骤，直至两个分区分割开来。
[0060] 优选的，
[0061 ] 所述S304具体为：
[0062] 定义负荷系数
[0063] 式中：表示高电压等级线路开断前，线路。'本身流过的有功功率;Kij,km表示低 电压等级线路ij相对于线路km的支路开断分布系数；lu.max表示线路ij允许流过的最大电 流;Ui川表示线路ij的额定电压值，
[0064] 依次计算各条高电压等级线路开断时，低电压等级线路的过负荷系数βυ, km;选择 最大时所对应的高电压和低电压等级线路作为一对关键线路，加入分区断面;捜索包 含关键线路对的电气分区间的最小割集，从而形成电磁环网分区断面。
[0065] 优选的，所述S401具体为：电气分区用顶点Cl表示，分区断面用链路Linku表示，V 是系统状态图中顶点Cl的集合，E是图中链路Lhku的集合；
[0066] 所述S402具体为:设系统状态图中有η个电气分区，则邻接矩阵A为ηΧη阶方阵：
[0067]
[006引矩阵A中非零元素 au的行列号表示系统状态图中的链路Linku两端的分区号，代 表了系统状态图的拓扑结构；
[0069]所述S403具体为:系统路径矩阵P是η X η阶方阵，
[0070]
[0071] 矩阵P确定了分区间的功率流动路径，矩阵P的第i列非零元素对应分区i的上游分 区；
[0072] 所述S404具体为：
[0073] 若系统状态图中链路Linku的始端或末端分区号为k，则包含该链路的输电断面矩 阵化的计算公式如下：
[0074]
，
[00对式中：Q = P+E，E表示一个ηΧη阶的单位阵，Qk表示矩阵帅的第k列向量，揉表示将 Qk中的每个元素取反后，再取转置，0表示2个矩阵对应元素进行逻辑与运算，
[0076] 矩阵化中的每个非零元素 tu的行列号，代表一条链路两端所对应的分区号;所W 每个非零元素 tu，实际上代表了连接两个分区的一个分区断面，因此矩阵化中非零元素的 集合Hu}，表示由分区断面组合而成的一个输电断面。
[0077] 本发明的技术方案具有W下有益效果：
[0078] 本发明的技术方案，通过:读取电网参数;对电网进行电气分区；捜索分区断面;将 分区断面进行组合得到电网输电断面;根据关键度判据对各个输电断面的关键度进行计算 排序，得到关键输电断面;断面潮流越重、裕度越小，则关键度越高，需重点监控。从而达到 简单、实用且快速的优点，并且很好的适应于含电磁环网的输电断面捜索，在电力系统输电 断面自动辨识与安全控制方面具有重要意义。
[0079] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0080] 图1为本发明实施例所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面捜索方法的 流程图；
[0081] 图2为本发明实施例所述的区域电网结构示意框图；
[0082] 图3为本发明实施例所述的经过电气分区后的系统状态图。
【具体实施方式】
[0083] W下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0084] 实施例1
[0085] 图1中，本发明提供的一种基于电气分区的含电磁环网的关键输电断面捜索方法 流程图包括：
[0086] S1:获取电网参数，经过电压等级归算后，形成全网系统阻抗矩阵Z。不同电压等级 的电网参数归算公式如下所示：
. (1)，
[0089] 式中：（3，乂）、（於，公）表示归算前、后的电网元件参数，￥1表示元件1归算前的电压 等级，Vo表示归算后的电压等级值，Vo可取不同电压等级中的较低电压等级。
[0090] S2:对实际电网进行电气分区；
[0091] S3:捜索各电气分区间的分区断面；
[0092] S4:将分区断面组合得到含电磁环网的输电断面；
[0093] S5:定义断面关键度，对各断面的关键度进行计算排序，得到关键断面。考虑到断 面潮流越重、裕度越小，则越需重点监控、越为关键，因此定义断面的关键度Κι为：
[0094] (2),
[009引式中：口谢面1的潮流值而3、= 111曰义化}表示为所有断面功率中的最大值，口1,"3扇 示为断面i的极限传输功率，可W通过连续潮流法计算得到，Κι的取值范围为[0，1]。
[0096] 计算各个断面的关键度Ki，并按照Κι值得大小对各断面排序，即可得到系统输电断 面在实际运行中需要监控的优先度。
[0097] S2包括W下步骤：
[0098] S201:将地理分区作为初始的电气分区，并对分区厂站进行预处理，包括:将同一 环上的厂站划分到同一分区；将树枝厂站划分到与其相连的环上厂站的分区。
[0099] S202:根据边缘站点到各电气分区的平均电气距离巧，对各电气分区的边缘站点 进行分区优化，具体的就是:计算分区边缘站点i到与其相连的每个分区S内所有厂站的平 均电气距巧A，选择巧最小的电气分区作为边缘站点i优化后的分区。
[0100] 电力系统节点i，j之间电气距离可定义为两点之间等值阻抗，数值上利用系统阻 抗矩阵可W表示为：
[010。
（3)，
[0102] 式中：Zii，Zw和2^分别为系统阻抗矩阵中对应的元素;若阻抗矩阵的阶数为n，则 Mij为一个η维列向量，在第i、j行分别为1和-1，其余位置取0。
[0103] 根据上述电气距离的定义，则边界站点i到与其相连的每个分区S内所有站点的平 均电气距离巧.、.的计算公式为：
[0104] (4)，
[0105] 式中：站点j为第k个分区Sk中任意一个站点，^为分区Sk内站点个数。
[0106] S203:重复步骤S202,直至所有站点的分区号不再改变，完成对实际电网的电气分 区。
[0107] S3包括W下步骤：
[0108] S301:计算各电气分区内所有站点的电气联系紧密度De,i，据此挑选出该电气分区 的中屯、站点。
[0109] 参考复杂网络理论中度数指标的定义，定义为站点的电气联系紧密度指标De,i，它 的定义式为：
[0110] (:5)，
[0111] 式中：站点i和站点j都是属于电气分区Sk中的站点，Du表示站点i和站点j之间的 电气距离，计算公式如式(4)所示。
[0112] 式巧)通过对站点i与系统其它站点间电气距离之和取倒数来表征站点i在网络电 气结构图中位置的重要程度。通常，认为De,i值越大，站点越为关键。因此，选取De,i值最大的 站点，作为该电气分区的中屯、站点。
[0113] S302:捜索各分区中屯、站点间的所有连接通路，得到分区间的连接线集合，记作L (Lhigh，Li?)，Lhigh，Li?分别为高、低电压等级连接线路的集合。
[0114] S303:通过计算线路过负荷系数和潮流一致性系数，从分区间连接线集合中，挑选 出非电磁环网分区断面。
[0115] 对于分区间连接线集合L(Lhigh，Li?)，如果集合中只有一种电压等级线路，则捜索 出来的分区断面为非电磁环网分区断面。
[0116] 非电磁环网输电断面的组成线路要求线路间联系紧密，也就是相互开断系数大。 然而线路ij受线路km开断的影响程度，不仅跟线路km开断的转移功率有关，也跟线路ij本 身的潮流值和线路容量有关。为此，定义线路过负荷系数β化km，用来描述线路ij受线路km开 断的影响程度。计算公式如下：
[0117] (約，
[011引式中表示线路ij本身流过的有功功率;Kij,km表示线路ij相对于线路km的支路 开断分布系数;lij.max表示线路。允许流过的最大电流;Uij.N表示线路。的额定电压值。
[0119]支路开断分布系数K化km只与网络结构有关，计算公式如下所述：
[0120]
(67),
[01別]式中：Xk"、XU分别为线路ij、km的电抗;Xik、Xim、Xjk、?m、Xkm、Xkk、X?为系统阻抗矩阵 中相对应的电抗值。
[0122] 非电磁环网输电断面的组成线路不仅要求线路间联系紧密，也就是相互开断系数 大，而且要求组成输电断面的各条线路有功潮流方向一致，对于轻载线路或传输的有功相 对于其他支路较小的线路允许潮流反向。为此定义了线路潮流方向一致性系数ευ如：
[0123]
(8)，
[0124] 式中：Pij、Pk?分别表示线路U、km的有功功率值。
[0125] 若1-ευ,km含δ，则认为线路ij、km满足潮流一致性约束，其中δ为预先给定的阔值， 其取值范围为[0,0.1引。
[0126] 根据线路过负荷系数和潮流方向一致性系数，非电磁环网分区断面的捜索步骤如 下:计算分区间连接线集合L(Lhigh，Li?)中所有线路两两之间的线路过负荷系数和线路潮 流一致性系数;选择帖,km最大，且1-ε化km含δ所对应的线路ij、km加入分区断面;继续将线 路ij代替虹1线路作为开断支路，选择β化km较大、且满足1-61川"<8的线路加入分区断面;重 复W上步骤，直至两个分区分割开来。
[0127] S304:通过线路过负荷系数，从分区间连接线集合中，挑选出电磁环网分区断面。
[0128] 对于分区间连接线集合1^1^184，山》)，如果集合中有两种电压等级线路，则捜索出 来的分区断面为电磁环网分区断面。
[0129] 对于电磁环网分区断面而言，由于高电压等级线路开断，将给低电压等级线路造 成大量的潮流转移，因此不再要求分区断面组成线路满足潮流方向一致性约束，只需要包 含对断面输电能力起主要约束作用的低电压等级线路即可。为此，通过计算线路过负荷系 数β化km，即可完成电磁环网断面捜索km计算公式如(6)所示，只不过此时：巧表示高电 压等级线路开断前，线路ij流过的有功功率;Κυ,km表示低电压等级线路ij相对于高电压等 级线路km的支路开断分布系数;lij.max表示线路ij允许流过的最大电流;Uij.N表示线路ij的 额定电压值。
[0130] 根据线路过负荷系数，电磁环网分区断面的捜索步骤如下：依次计算各条高电压 等级线路开断时，低电压等级线路的过负荷系数0u,km;选择βυ,km最大时所对应的高、低电 压等级线路作为一对关键线路，加入分区断面;捜索包含上述关键线路对的电气分区间的 最小割集，从而形成电磁环网分区断面。
[0131] S4:由分区断面组合得到含电磁环网的输电断面。
[0132] S401:构建W电气分区为"顶点"、分区断面为"链路"的系统状态图G(V，E)。
[0133] 系统状态图G描述的是电气分区与分区断面之间的拓扑关系，在图中，电气分区用 "顶点Cl"表示，分区断面用"链路Linki/'表示。V是系统状态图中"顶点Cl"的集合，E是图中 "链路Linki/'的集合。
[0134] S402:根据系统状态图，建立系统的邻接矩阵A
[0135] 设系统状态图中有η个电气分区，则邻接矩阵A为ηΧη阶方阵：
[0136]
[0137] 矩阵A中非零元素 au的行列号表示系统状态图中的链路Linku两端的分区号，代 表了系统状态图的拓扑结构。
[0138] S403:根据系统状态图，建立系统的路径矩阵P
[0139] 与邻接矩阵A类似，系统路径矩阵P也是η X η阶方阵：
[0140]
[0141] 矩阵Ρ确定了分区间的功率流动路径，矩阵Ρ的第i列非零元素对应分区i的上游分 区。
[0142] S404:计算输电断面矩阵T
[0143] 若系统状态图中链路Linku的始端(末端)分区号为k，则包含该链路的输电断面矩 阵化的计算公式如下：
[0144]
(9)
[0145] 式中：E表示一个η X η阶的单位阵，Qk表示矩阵Q中的第k列向量，表示将Qk中的 每个元素取反后，再取转置，Q = P+E; @表示2个矩阵对应元素进行逻辑与运算。
[0146] 矩阵Τι中的每个非零元素 tu的行列号，代表一条链路两端所对应的分区号;所W 每个非零元素 tu，实际上代表了连接两个分区的一个分区断面。因此矩阵化中非零元素的 集合Hu}，可表示由分区断面组合而成的一个输电断面。
[0147] 实施例2:
[0148] 图2是一个区域电网示意图，W此为例，本发明提供的一种基于含电磁环网电气分 区的关键输电断面捜索方法包括：
[0149] S1:获取电网参数。该区域电网中共有750kV变电站4台，330kV变电站14台，750kV 线路3条，330kV线路25条，元件的具体参数见附表1。对不同电压等级的原件按照公式（1)进 行归算，选择330kV电压等级作为基本电压等级，根据公式（1)对750kV电网元件参数进行归 算。W750kV线路1a-b为例，归算前线路1a-b的阻抗xab = 72.36 Ω，归算后的阻抗χΑΒ^为：
[0150]
[0151] 其余元件的归算结果如附表1所示：
[0152]
[0153] 表1电网元件参数表。
[0154] 根据归算后的电网参数，形成的系统阻抗矩阵Ζ如表2所示：
[0155]
[0156] 表2系统阻抗矩阵对应表。
[0157] S2:根据厂站的地理分布，该区域电网可W分为5个初始电气分区，各初始分区的 厂站分布情况如表3所示。根据公式(3)、（4)对各分区的边缘站点进行优化，优化后的结果 见表3。
[015 引
[0159] 表3优化前、后各电气分区内部厂站分布情况表。
[0160] S3:计算各电气分区内所有站点的电气联系紧密度De,i，挑选出分区中屯、站点，W 分区1为例进行计算，站点P的电气紧密度De,p为：
[0161]
[0162] 类似，〇6,。= 0.057,〇6,。= 〇.〇69,〇6,。= 〇.〇73，可知〇6,。最大，所^站点口为分区1的 中屯、站点。同理，分区2的中屯、站点为站点A，分区3的中屯、站点为站点B，分区3的中屯、站点为 站点C，分4的中屯、站点为站点D，如表3所示。
[0163] 根据各分区的中屯、站点，捜索分区间的连接线集合，结果如表4所示：
[0164]
[0165] 表4区域电网的各分区间的连接线集合。
[0166] 接下来，W2、3分区为例，捜索分区间断面。由于2、3分区分区间连接线集合包含两 种电压等级，所W2、3分区间断面为电磁环网分区断面。下面利用公式(6)、（7)计算当高电 压等级线路lA-B开断时低电压等级线路的过载系数：
[0169] 同理，其他低电压线路的过载系数分别为：i3Ae,AB = 0.04，i3Ag,AB = 0.76，i3gf,AB = 0.59，0gB,AB = O . 36。可W看出，0ef,AB的值最大，线路!A-B、le-f构成一对关键线路。根据网络拓 扑结构，可W选出一组线路{lA-B，le-f，lA-g}构成分区间的最小割集，也就是分区断面。
[0170] 同理，其余分区间的电磁环网分区断面和非电磁环网分区断面如上面表4所示。
[0171] S4:根据前面得到的电气分区和分区间断面，形成W电气分区为顶点，分区断面为 链路的系统状态图，如图3所示。图3中的1、2、3、4和5分别表示供电分区1、供电分区2、供电 分区3、供电分区4和供电分区5。
[0172] 根据系统状态图计算系统邻接矩阵A、路径矩阵PW及中间矩阵Q分别为：
[0173]
[0174] 最后，W链路Link23为例，链路Link23连接电气分区2和电气分区3,利用公式 & =&妥@如十算包含链路Link23的输电断面矩阵T2为：
[0175]
[0176] 其中的非零元素为t23,代表链路两端的分区号为2和3,实际上就表示分区2、3之间 的分区断面。非零元素只有一个t23,分区2、3之间的分区断面本身就构成了电网的输电断 面，运显然也是符合情况的。
[0177] 同理，包含链路Li址U的电网输电断面的计算结果如表5所示：
[017 引
[0179] 表5区域电网中输电断面的捜索结果。
[0180] 综上可得:该区域电网中共捜索出来Ξ个输电断面，分别是：
[01 81 ] { In-p , 1a_p , Im-p} { 1a-B , le-f , lA-g}和{ 1b-C , li-C , 1b-D , Ij-l, Ik-l} 〇
[0182] S5:计算输电断面的关键度
[0183] 针对S4中捜索出来的输电断面，利用重复潮流法计算得到断面的功率极限如表6 所示：
[0184]
[0185] 表6输电断面的潮流分布和传输容量极限。
[0186] 将上面的断面数据代入到公式(5)中，可计算得到断面关键度指标，下面W断面一 为例，断面一的关键度指标值为：
[0187]
7
[018引同理断面二、断面Ξ的关键度指标值分别为:K2 = 0.860，K3 = 0.801。
[0189] 由计算结果可知，断面2的关键度最大，最为关键，需要优先实施监控，运也跟实际 情况相符。
[0190] 最后应说明的是：W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 w对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征在于，包括以下步 骤： S1:获取电网参数，经电压等级归算后，形成系统阻抗矩阵，系统指电力系统，下文所有 系统均指电力系统； S2:对实际电网进行电气分区； S3:搜索各电气分区间的分区断面； S4:由分区断面组合得到含电磁环网的输电断面； S5:定义输电断面关键度，对各断面的关键度进行计算排序，得到关键输电断面。2. 根据权利要求1所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于，所述S2包括以下步骤： S201:将地理分区作为初始的电气分区，并对分区厂站进行预处理； S202:计算分区边缘站点到各电气分区的平均电气距离马，对各电气分区的边缘站点 进行分区优化； S203:重复步骤S202,直至所有站点的分区号不再改变，完成对实际电网的电气分区。3. 根据权利要求2所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于，所述S3包括以下步骤： S301:计算电气分区内各个站点的电气联系紧密度De, i，挑选出各电气分区的中心站 占 . S302:搜索连接各电气分区中心站点的分区间连接线集合L(Lhigh，Li?)，Lhigh和Li?分别 为高电压等级和低电压等级连接线路的集合； S303:通过计算线路过负荷系数|^>和潮流方向一致性系数，从分区间连接线集 合中，搜索出非电磁环网分区断面； S304:通过线路过负荷系数i^,km，从分区间连接线集合中，搜索出电磁环网分区断面。4. 根据权利要求3所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于，所述S4包括以下步骤： S401:构建以电气分区为顶点，分区断面为链路的系统状态图G(V，E); S402:根据系统状态图，建立系统的邻接矩阵A; S403:根据系统状态图，建立系统的路径矩阵P; S404:通过矩阵运算，得到输电断面矩阵T。5. 根据权利要求4所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于，所述S1中，不同电压等级的电网参数归算公式如下：式中:R，X表示归算前的电网元件参数，R'，X'表示归算后的电网元件参数，Vi表示元件i 归算前的电压等级，Vo表示归算后的电压等级值，Vo可取不同电压等级中的较低电压等级； 所述S5中定义断面的关键度Ki为：式中:Pi断面i的潮流值，Pmax=maX{P]表示为所有断面功率中的最大值，p1>max表示为断 面i的极限传输功率，通过连续潮流法计算得到，1^的取值范围为[0，1]。6. 根据权利要求5所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于， 所述S201包括将同一环上的厂站划分到同一分区；将树枝厂站划分到与其相连的环上 厂站的分区； 所述S202:具体为:计算分区边缘站点i到与其相连的每个分区S内所有厂站的平均电 气距离马，选择4最小的电气分区作为边缘站点i优化后的分区，系统节点i，j之间电气距离定义为两点之间等值阻抗，数值上利用系统阻抗矩阵表示 为： .， 式中：Zn、Z^和Zu分别为系统阻抗矩阵中对应的元素，若阻抗矩阵的阶数为n，则为 一个η维列向量，在第i、j行分别为1和-1，其余位置取0; 根据上述系统节点i，j之间电气距离的定义，则边界站点i到与其相连的每个分区S内 所有站点的平均电气距离的计算公式为：式中:站点j为第k个分区Sk中任意一个站点，义为分区Sk内站点个数。7. 根据权利要求6所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于， 所述步骤301具体为:定义站点的电气联系紧密度指标De, i;式中：站点i和站点j都是属于电气分区Sk中的站点，Dij表示站点i和站点j之间的电气 距离，选取De, i值最大的站点，作为该电气分区的中心站点。8. 根据权利要求7所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于，所述S303具体为： 对于分区间连接线集合1(1^1#丄1_)，如果集合中只有一种电压等级线路，则搜索出来 的分区断面为非电磁环网分区断面； 定义负荷系数1式中：表示线路ij本身流过的有功功率;1^>表示线路ij相对于线路km的支路开 断分布系数;Iij.max表示线路ij允许流过的最大电流;Uij.N表示线路i j的额定电压值， 支路开断分布系数K^km只与网络结构有关，计算公式为：式中：Xkm和Xij分别为线路i j和线路km的电抗;Xik、Xim、Xjk、X、Xkm、Xkk和)U为系统阻抗 矩阵中相对应的电抗值； 并定义线路潮流方向一致性系I '.， 式中:Pij和Pkm分别表示线路i j和线路km的有功功率值， 若则认为线路ij和线路km满足潮流一致性约束，其中δ为预先给定的阈值， 其取值范围为[〇,〇.15]; 根据线路过负荷系数1^>和潮流方向一致性系数，非电磁环网分区断面的搜索步 骤如下:计算分区间连接线集合L(Lhlgh，Llciw)中所有线路两两之间的线路过负荷系数i^, km 和线路潮流一致性系数h,km，选择h,km最大，且1-ε^ι^δ所对应的线路ij和线路km加入 分区断面;继续将线路ij代替km线路作为开断支路，选择较大、且满足1-?.δ的线 路加入分区断面;重复以上步骤，直至两个分区分割开来。9. 根据权利要求7所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于， 所述S304具体为： 定义负荷系数式中：表示高电压等级线路开断前，线路ij本身流过的有功功率;Ku,km表示低电压 等级线路ij相对于线路km的支路开断分布系数；I^.max表示线路ij允许流过的最大电流； Uij.N表示线路i j的额定电压值， 依次计算各条高电压等级线路开断时，低电压等级线路的过负荷系数选择km 最大时所对应的高电压和低电压等级线路作为一对关键线路，加入分区断面;搜索包含关 键线路对的电气分区间的最小割集，从而形成电磁环网分区断面。10. 根据权利要求7所述的基于含电磁环网电气分区的关键输电断面搜索方法，其特征 在于， 所述S401具体为：电气分区用顶点匕表示，分区断面用链路Link^表示，V是系统状态图 中顶点Ci的集合，E是图中链路L i nki j的集合； 所述S402具体为:设系统状态图中有η个电气分区，则邻接矩阵A为η Xn阶方阵：矩阵A中非零元素的行列号表示系统状态图中的链路Link^两端的分区号，代表了系 统状态图的拓扑结构； 所述S403具体为:系统路径矩阵P是η X η阶方阵，矩阵Ρ确定了分区间的功率流动路径，矩阵Ρ的第i列非零元素对应分区i的上游分区； 所述S404具体为： 若系统状态图中链路Link^的始端或末端分区号为k，则包含该链路的输电断面矩阵Tk 的计算公式如下：， 式中：Q = P+E，E表示一个ηΧη阶的单位阵，Qk表示矩阵Q中的第k列向量z表示将Qk中 的每个元素取反后，再取转置，發表示2个矩阵对应元素进行逻辑与运算， 矩阵Tk中的每个非零元素的行列号，代表一条链路两端所对应的分区号；所以每个 非零元素t^，实际上代表了连接两个分区的一个分区断面，因此矩阵Tk中非零元素的集合 ，表示由分区断面组合而成的一个输电断面。
【文档编号】H02J3/00GK105870914SQ201610211253
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】夏鹏, 刘文颖, 史可琴, 梁安琪, 惠建峰, 蔡万通, 王康, 李亚龙, 朱丹丹, 郭鹏, 迟方德, 魏泽田, 王方雨, 叶湖芳, 李慧勇, 付熙玮, 张雨薇, 田 浩, 郭红林, 吕思琦
【申请人】华北电力大学, 国网陕西省电力公司