[发明专利]一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法

说明书

技术领域

本发明属于大电网严重故障下解列断面的选择问题，具体涉及一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法。

背景技术

随着我国特大型同步互联电网的形成，系统中某处所产生的局部扰动将通过联络线扩散至整个电网。为了避免大停电事故的发生，失步解列作为电力系统的第三道防线，是消除电网振荡、保证电力系统安全稳定运行的重要手段。失步解列主要分为被动解列与主动解列两大类，被动解列是基于离线仿真与运行经验所安装的解列装置，根据判断相关变量是否超过整定值来启动装置，该种控制手段缺乏全系统的动态信息，极易使解列后的孤岛中出现不平衡功率过大的情况，从而进行切机切负荷，造成经济损失。而主动解列则是根据系统所发生故障的情况与当前网络的潮流运行方式，在线选取解列断面，该断面的选取应满足解列的基本原则，不仅能消除机组之间的振荡，而且能避免孤岛中出现过大的不平衡功率，减小经济损失。因此，研究主动解列下最优断面的搜索问题具有重要的意义。

目前，常见的解列断面搜索方法主要分为以下几类：

(1)基于图论的搜索方法。采用OBDD技术将原系统化简为具有一定节点数的小系统再进行求解，但化简后模型节点数的限制约束了该方法在实际电网中的运用；同样基于图论方法对系统进行潮流追踪，该方法无需对原图进行等值化简，但分区的可行性却有待验证。采用谱聚类的方法搜索解列断面，采用量化的分布特性分析代替NP完全问题中的线路搜索，实现NP完全问题向聚类问题的转化，进行了求解NP难题新的探索，但该方法在同调约束的处理上仍存在争议。

(2)基于慢同调的搜索方法。采用慢同调理论的搜索方法是将解列断面与系统弱连接进行合理等效，在小范围内搜索最优解列断面。基于慢同调理论，采用DFS算法寻找到了具有弱连接的电网断面，并将此作为解列地点；通过分析慢模式特征值对线路参数的灵敏度特征，提出了电力系统弱连接识别方法，该方法系统潮流的变化可能对会机组慢同调特性产生影响，因此结果的精确性有待论证。

(3)其他方法。提出了一种基于网络拓扑聚类的电力系统主动解列分析方法。采用粒子群优化算法在满足约束条件下，搜索解列方案，但该方法在处理全局最优解的过程中存在较大难度，极易陷入局部最优解。

发明内容

本发明针对上述方法的相关问题，并在现有研究的基础上，提出了一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法。该方法包含下列步骤：

一种基于电气距离的主动解列最优断面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集不同时刻大电网的电气特征量，获取所需要的电气特征量；具体操作时通过安装在系统中关键测点同步相角测量单元PMU，再基于广域监测系统WAMS传输数据，从中获取所监测的若干电气特征量，电气特征量包括：发电机有功输出量P_G、节点有功负荷量P_L、发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路e_ij电抗x_ij；

步骤2，根据步骤1得到的系统节点集合V和系统边集合E，构建电力系统无向边权图G(V,E)，并对所有边进行赋权，构建图G的邻接权矩阵W；具体为：若节点i与节点j相连，则二者之间的权值w_ij＝x_ij，其中x_ij为线路e_ij上的电抗；若节点i与节点j不相连，则二者之间的权值w_ij＝∞；若i＝j，则二者之间的权值w_ij＝0；根据以上规则，能够构建系统的带权无向图。

步骤3，根据步骤2得到的输入邻接权矩阵W，基于Dijkstra算法，求取发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，具体为：首先求取各节点之间的最短电气距离矩阵S，然后提取S中发电机节点与负荷节点之间的最短电气距离矩阵S'，以表达各节点之间电气联系的紧密程度；

步骤4，根据步骤3得到最短电气距离矩阵S'提取负荷节点i到发电机机群r中每个发电机节点的电气联系s′_ij，t_r表示第r个机群中发电机的数量，基于同调分群信息，求取负荷节点i到不同发电机群的平均最短电气距离；具体方法是：定义系统失稳后应被分为t个孤立子系统，求取负荷节点到不同机群的平均最短路径，其中到第r个机群的平均最短距离为