[发明专利]一种基于图论的低频振荡源定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的振荡源定位，具体涉及一种基于图论的低频振荡源定位方法。

背景技术

近年来，低频振荡现象在国内电网中多次出现，已成为威胁互联大电网安全稳定运行的突出问题。

电力工业发展迅速，大区电网互联的电力系统规模不断扩大，电力系统动态稳定问题在电力迅速发展的过渡阶段日益突出，低频振荡问题正在影响电网的安全稳定运行。发生低频振荡时，要求准确快速地对振荡源进行定位并及时切除，以抑制振荡扩散，减小低频振荡对电网稳定性的影响。

按照振荡的规模形式及影响范围，低频振荡可以分为系统内局部振荡及互联系统区域间振荡。对于局部振荡，振荡源明确，应及时发现振荡源并采取相应措施消除振荡；对于区间振荡，参与机组较多，需要在快速确定振荡区域后对区域内机组进行控制，以抑制振荡的扩散。

目前，低频振荡源定位主要针对局部振荡模式，利用机组实时信息，根据振荡发生时各指标变化特点进行定位。现有的振荡源定位方法对于网调信息中的“机组信息缺失，线路信息完备”的特点往往无能为力，并且很难适用于区域间振荡模式的振荡源定位。因此，提出一种只利用线路实时信息且同样适用于两种振荡模式的振荡源定位方法具有很大实用价值。

发明内容

图论方法作为一种成熟的理论，特别适用于解决与网络拓扑相关的问题。当电力系统研究中不考虑网络元件特性时，可用图(Graph)来描述。图是抽象支路和节点的集合，它反映图中所包含的各支路之间的联结关系。

割集是可以把一个连通的网络分成两个分别连通的子网的一组支路，两个子网通过割集所包含的支路连通。通过判断连接子网与外部网络的割集的能量流动方向，即可判断振荡源是否位于子网内。

对于局部振荡模式，作为振荡源的某台机组或某几台机组位于某个子网(包含这些机组的最小子网)中，则这个子网中会有大量振荡能量流出，消耗在网络其余部分的正阻尼元件中，并且这个子网对应的割集能量是所有割集能量中最大的。低频振荡发生时，搜索到最大振荡能量流割集即可找到对应的局部振荡源，进而在线切除振荡源。

对于区间振荡模式，呈负阻尼的区域内将有大量能量产生，并通过区域间联络线流出，区域间联络线对应的割集能量就是此时所有割集能量中最大的。此时，搜索到的最大振荡能量流割集对应的是一个区域，可通过降低出力或切除机组来抑制振荡。

因此，电力系统低频振荡发生时，对最大振荡能量流割集的搜索可实现两种振荡模式下的振荡源定位，振荡源就位于最大振荡能量流割集的内侧，也即位于流出能量最大的子网中。

本发明提供一种基于图论的低频振荡源定位方法，该方法采用割集法通过搜素最大振荡能量流割集来确定振荡源所在区域，包括如下步骤：

步骤1：建立电网加权邻接矩阵；

步骤2：确定最大振荡能量流所在线路L_max；

步骤3：计算L_max的前K最短路径，得到路径线路集Lines；

步骤4：在Lines中进行遍历，确定最大振荡能量流割集；

步骤5：确定是否校正K值；

步骤6：根据最大振荡能量流割集，确定振荡源所在区域；

最大振荡能量流割集为所有割集中发出能量最大的割集。

所述步骤1包括：构建以电网中的变电站站点为节点，以电网中各节点间的支路为边的图；以电网中各支路的电抗值为权值，对图中的边都赋予一个权值，得到加权图G(V,E)；

所述支路为电网中各节点间的线路，双回线路合并为一条支路。

所述加权图G(V,E)的加权邻接矩阵A如下所示：

其中，V：图中节点的集合，E：图中边的集合，a_ij：加权邻接矩阵A的元素，w_ij：节点v_i和v_j构成的边上的权值。

所述步骤2根据下式计算电网各支路上的振荡能量流ΔW_ij，确定最大振荡能量流所在线路L_max：

振荡和能量是密切相关的，电力系统低频振荡发生时，网络中会有振荡能量的流动。从母线经过支路L_ij传输的振荡能量为：

式中，支路L_ij上从母线端流过的电流的共轭值；P_ij和Q_ij分别为支路L_ij的有功功率和无功功率，U_i和θ_i为母线i的电压幅值和相角。