[发明专利]一种复杂电力系统的实时仿真网络剖分方法

权利要求书

1.一种复杂电力系统的实时仿真网络剖分方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用深度优先搜索法对系统开关元件进行遍历；

2)基于开关节点转移的子系统的剖分；

所述步骤2)的具体步骤为：

2.1)将对象系统任意剖分为P个子系统，设定开关分布平衡度指标α，计算子系统1～P的开关分布平衡度h_i：

其中，h_i为第i个子系统的开关分布平衡度；S_i为第i个子系统内包含的开关元件数量；为理想状况下，不同子系统内开关平均分布时，单个子系统内包含的开关元件数量，即对F/P的结果四舍五入取整，F为系统内包含开关元件的总数量，P为剖分子系统的数量；

若要求包含开关数最多的子系统与包含开关数最少的子系统开关数量之差不超过D，则开关分布平衡度指标α取值可根据公式T₁计算得出：

2.2)确定初始子系统i，令i＝1，比较子系统i与系统i相邻的子系统j的开关分布平衡度大小，1j≤P；

若|h_i-h_j|≤α，则判断为子系统i和子系统j两邻近子系统开关分布平衡度满足指标要求；若|h_i-h_j|α，则判断为子系统i和子系统j两邻近子系统开关分布平衡度不满足指标要求；

2.3)若步骤2.2)中的两邻近子系统开关分布平衡度不满足指标要求，则取两子系统内开关数量多的子系统，在开关数量多的子系统内确定与另一子系统连接支路上的连通开关节点1～c，计算开关节点1～c的切割支路数r₁～r_c，将r₁～r_c从小到大排序，取r₁～r_c中最小数值对应的开关节点执行转移操作，将r₁～r_c中最小数值对应的开关节点转移至另一子系统中，直至步骤2.2)中子系统i和子系统j两子系统的开关分布平衡度满足指标要求；

2.4)若步骤2.2)中的两邻近子系统开关分布平衡度满足指标要求，则判断目前子系统序列号i是否满足i＜P：若满足，令i＝i+1，继续执行步骤2.3)中的开关节点转移操作；若不满足，则判断子系统1～P的开关分不平衡度h₁～h_P是否全部满足任意相邻两子系统的开关分布平衡度之差的绝对值小于预设指标值α，即是否满足公式T₂：

若不满足公式T₂，则从初始子系统重新执行步骤2.2)～步骤2.3)的节点转移操作；若满足公式T₂，则结束子系统的剖分；

3)基于邻近开关节点合并的子系统内部子网的剖分。

2.根据权利要求1所述复杂电力系统的实时仿真网络剖分方法，其特征在于：所述步骤1)的具体步骤为：

1.1)基于系统连通性，对于拥有N个开关节点的电力系统拓扑，选定编号为1的开关节点作为系统遍历的初始状态，并给予标记号1，展开遍历，其中整体性元件簇作为单个开关节点参与遍历；

1.2)对于第M个开关节点，判断第M个开关节点相邻连接的开关节点是否被给予标记号，其中，M∈N；若全被标记，则判定第M个开关节点所有的相邻连接开关节点均标记完毕；若存在未被标记的开关节点，则将未被标记的所有开关节点中编号最小的开关节点给予未被使用过的最小连续标记号，并以被给予最小连续标记号的开关节点为起点继续搜索相邻节点；

1.3)若标记号为K的开关节点判定为所有相邻连接开关节点均标记完毕，则判断标记号数值是否满足K≠N，若满足，则沿历史路径退回至标记号为K的开关节点的母节点，继续执行步骤1.2)的开关节点标记操作；若标记号K＝N，则遍历结束，得到一个标记号为1～K的深度优先搜索开关分布无向图。

3.根据权利要求1所述复杂电力系统的实时仿真网络剖分方法，其特征在于：所述步骤3)的具体步骤为：

3.1)确定单个子网内的开关数量初始值；根据状态空间方程计算复杂度和节点方程求解复杂度，估计单个子网内最佳开关数量初值；已知系统内总开关数量为F，假设单个子网内开关数量为S，则子网数为[F/S]，节点方程阶数最大为[F/S]-1，则总体时间复杂度计算公式T₃为：

T₃＝2^S+([N/S]-1)³

令公式T₃取最小值，确定单个子网内开关数量初始值S₀，确定根节点，另外，令仿真步长初始值step_s＝s_r，其中，s_r根据应用需求选取为一不可接受的实时仿真步长值，用于开启剖分流程；

3.2)定义叶节点到根节点路径包含的节点数量为叶节点的长度，取子树集中长度最长的所有子树，长度为L，判断子树的叶节点包含的开关数量S_L是否满足S_L≥S₀：若满足，则将最长子树的叶节点作拆分处理，拆分为多个开关数不超过S₀的叶节点，放入子网集R中；若不满足，则判断最长子树的叶节点与最长子树叶节点的母节点合并后包含开关数是否满足S_L+S_L-1≥S₀，若满足，则不执行S_L与S_L-1的合并操作，将最长子树的叶节点直接放入子网集R；若不满足，则将最长子树的叶节点与最长子树叶节点的母节点合并；

3.3)判断子树长度L是否满足L1，若满足，则令L＝L-1，继续对其他子树执行步骤3.2)中的邻近开关节点合并操作；若不满足，则判定为所有子树均合并处理完毕；

3.4)对形成的子网集R以开关分布平衡度最小为目标进行微调，并进行实时仿真测试，记录该情况下能够达到的最小仿真步长step_s；

3.5)判断此时能够达到的最小仿真步长step_s是否开始增大，若没有开始增大，则令S＝S₀-1或S＝S₀+1，单个子网内开关数量S从减小和增大两个方向重复执行步骤3.2)～步骤3.4)中的邻近开关节点合并操作步骤；若开始增大，则选择能达到的最小仿真步长对应的剖分方案，并确定为最佳剖分方案，结束单个子系统内部子网的剖分。