[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

摘要

本发明属于大电网严重故障下隔离地点的合理选择问题，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。该方法以Dijkstra算法求取节点间最短电气距离，依据各节点间的电气联系强弱程度，将节点划分为公共节点与一般节点；凭借解列断面与公共节点的联系，将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题；以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数，基于宽度优先算法完成对公共节点的搜索，得到最优解列断面。本发明的优点是既满足了在线计算的快速性要求，又能适应系统的运行方式变化，可以实现主动解列最优断面准确、有效地捕捉。

主权项

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PG、节点有功负荷量PL、发电机组同调情况、系统节点集合V、系统边集合E、线路eij电抗xij；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wij＝xij，其中xij为线路eij上的电抗；若节点i与节点j不相连，则二者之间的权值wij＝∞；若i＝j，则二者之间的权值wij＝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，tr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路径；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i到不同机群的平均最短路径，其中到第r个机群的平均最短路径为步骤5，对负荷节点进行匹配，得到公共节点与一般节点，具体为：定义系统被分为群r1和群r2，根据步骤4中得到的负荷节点i分别到群r1和群r2的距离和二者之差并根据电气联系强弱程度进行分类：若γ＜σ，其中σ为阈值，表明负荷节点i到机群r1和机群r2的电气联系强弱程度接近，视为该节点所带负荷由两个机群共同供应，定义这种类型的负荷节点为公共节点；若γ＞σ，则意味着负荷节点i由两机群中某一机群主要供应，定义该节点为一般节点，通过比较γ的正负能够将负荷节点归入其主要依赖的机群；步骤6，依据解列后子系统中不平衡有功功率最小为原则，采用BFS算法对步骤5中得到的公共节点进行搜索划分，最终得到解列断面；具体包括以下子步骤：步骤6.1，采用BFS算法并遵守解列后子系统中不平衡有功功率最小为原则，对公共节点集进行搜索与划分；假设系统分为A、B两群，将已确定属于群A的节点集为VA，各点权总和属于群B的节点集为VB，各点权总和公共节点集为VP；步骤6.2，将节点集VA和VB分别等值为两个聚合节点NA和NB，计算与NA和NB分别直接相连的公共节点数目；步骤6.3，将等值节点NA和NB作为BFS算法的根节点，将VP中仅与VA存在连通路径的节点划分至区域A，并更新VA、聚合节点NA和权总和WA；步骤6.4，确定与NA直接相连的公共节点集VP‑A，从公共节点集VP‑A任意选择点Nj(Nj∈VP‑A)使得此时VA与被选取点Nj的权值总和WA∑满足|WA∑|＜|WA|且即对该公共节点进行目标函数的检查，必须保证选入该点后A区不平衡功率绝对值变小且减量最大；若满足条件，纳入Nj，更新A区节点集VA，聚合节点NA，权总和WA，与NA直接相连的公共节点集VP‑A；步骤6.5，重复步骤6.4，直至选取VP‑A中任一节点Nj后，VA与被选取点Nj的权值总和WA∑出现|WA∑|>|WA|，此时停止搜素，不纳入Nj；已被选取在A区中的节点构成了区域A，剩余节点构成了区域B，VA与VB间的割集即为解列断面，具体是：基于IEEE39节点标准系统，发电机G9构成群A，G1‑G8和G10构成群B；群A相对于群B失稳；其中步骤S1采集了全网的动态信息；步骤S2，构建了无向边权图G，并对所有支路进行了赋权处理；步骤S3，基于Dijkstra算法求取了负荷节点与发电机节点间的最短路径；步骤S4，求取了节点到不同机群间的最短电气距离之差，如表1所示；表1 负荷节点到各机群最短电气距离之差步骤S5，取阈值σ＝0.05，机群1包含节点{1‑14、16、19‑25}，机群2包含节点{28、29}；其中，公共负荷节点为{15、17‑18、26‑27}；步骤S6，采用BFS算法对公共节点集进行搜索与划分，提取其中的两种解列策略，如表2所示；表2 可行性解列策略由表2可知，解列策略1实施后子系统中的不平衡功率要远小于解列策略2，因此，不平衡功率小的解列策略1实施后系统更加稳定；IEEE39标准算例计算时间为6ms，表征了本申请所提算法的快速性，满足在线搜索最优主动解列断面的要求。