[发明专利]电力网的孤岛划分

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及电力网领域，具体而言，本发明涉及用于控制电力网的孤岛划分的方法。

背景技术

一般而言，规划和运转电力网，使其能够承受突发事故，尤其当它们在非常接近稳定极限的情况下运转时。然而，不可预期的事件、弱连接、或者其它故障可能引发严重的干扰，这将导致电力网内不同区域之间同调性或同步性的损失。如果发生这样的同步性损失，那么必须在任何可能导致电力网丧失稳定性而引发大规模断电或灾难性事故的干扰扩散之前，分隔不同调的区域。

一种应对大干扰的方法是在非常短的时间内确定哪个发电机是同调的或同步的，然后，将电力网分隔成同调发电机的可控的、自维持的孤岛。然而，由于其样本空间的组合式膨胀，为大规模电力网搜索合适的孤岛划分边界是的计算非常复杂的问题。例如，对于具有186个支路的IEEE 118-bus电力系统，存在2¹⁸⁶≈9.8×10⁵⁵种可能的孤岛划分边界结果。

已经开发了诸如失步(out-of-step)继电器的保护装置来检测同步性损失，并将电力网分割为受控的不同孤岛来保护电力网。

图1示意性地示出一种表示IEEE 118-bus电力网203a的示例。该电力网包括发电机母线、负载母线以及连接所述母线的传输线。每个黑点表示一条发电机母线，而每个白点表示一条负载母线。每条传输线通过一条有向线段表示，该有向段的方向表示在传输线上的有效电功率流动。

如果例如在线段23-25(即，连接点23和25的线段)上出现故障，则传输线上装设的失步继电器(未示出)将检测到不稳定，并且通常将使一些传输线(用虚线L10-L100表示)跳闸，以便将该系统分隔成两个孤岛。然而，可能会使过多数量的传输线(十条虚线L10-L100)跳闸，导致在诸如用白点33表示的负载母线的一些负载母线上的功率损耗，更重要的是，最终会在各个孤岛内产生负载-发电失衡。

本领域中已经提出了几种其它方法来确定正遭受功率干扰的电力网的不稳定模式。现有技术文献WO03090328已经给出了一种示例，其中描述了一种用于在线暂态稳定性分析的方法，具体地说，一种用于区别稳定和不稳定的突发事故的方法。

其它一些文献提出了不同的策略来确定电力网的不稳定模式以及对此网络进行孤岛划分。这些已知的策略包括慢同调方法、基于WAMS(广域测量系统)的实时监控、以及在线计算实时匹配。

在文献Bo Yang，Vijay Vittal，and Gerald T.Heydt，“Slow-coherency-based controlled islanding-A demonstration of the approach on the August 14，2003 blackout Scenario”，IEEE Trans on Power System，vol.21，pp.1840-1846，Nov.2006中，例示了慢同调方法的一种示例。在该文献中，作者提出了一种通过利用中枢母线构造小的子网络进行孤岛划分的方法，其中，所述中枢母线是群组边界中的母线之一。该子网络被称为接口网络。然后，对该接口网络进行穷举式搜索来确定形成孤岛的割集。对于每个候选孤岛，计算总负载和发电，选取具有最小负载-发电失衡的孤岛作为最优割集。

在文献Xiaoming Wang，Vijay Vittal，“System Islanding Using Minimal Cutsets with Minimum Net flow”，Proceedings of the 2004 IEEE PES Power System Conference and Exposition，New York，October 2004中，例示了另一种示例。在该文献中，也使用了慢同调来确定同调发电机，并使用图论中的最小割集技术来处理电力网的孤岛划分。具体地说，将问题转化为搜索最小割集，以便构造具有最小净流动的孤岛。

其它策略使用有序二叉决策图技术来将电力网简化成少量母线(少于30条母线)，然后，在短时间内构造全空间搜索来寻找合适的分割边界。

然而，上述方法很复杂，难以在非常短的时间内对大规模电力网进行孤岛划分，并且常常需要在找到分割边界之前进行系统简化。