專利名稱：應(yīng)用于相繼故障的基于分布因子的快速潮流計(jì)算算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說是涉及一種應(yīng)用于相繼故障的潮流計(jì)算算法。
背景技術(shù)：
近年來時(shí)有發(fā)生的大停電事故對社會和經(jīng)濟(jì)影響非常大，如北美8. 14大停電，擾亂了 5000萬人的生活，經(jīng)濟(jì)損失則高達(dá)300億美元。大量實(shí)例和研究均表明相繼故障是引發(fā)大停電事故的主要原因。相繼故障成因眾多且相互交織，機(jī)理極其復(fù)雜；同時(shí)，實(shí)際電力系統(tǒng)元件眾多，故障存在極大的多樣性和不確定性；另外，智能電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管理提出了新的要求。為了防御相繼故障造成的大停電事故，需要在相繼故障發(fā)生前篩選 出可能的風(fēng)險(xiǎn)較大的相繼故障，并設(shè)定相應(yīng)控制預(yù)案。由于故障本身和系統(tǒng)工況的不確定性，隨著相繼開斷的級數(shù)的增加，相繼事故鏈數(shù)量將呈爆炸式增長，亟需兼顧計(jì)算精度和計(jì)算速度的潮流計(jì)算算法，快速分析相繼故障并評估可能發(fā)生的相繼故障鏈，從而加強(qiáng)相繼故障風(fēng)險(xiǎn)管理，為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供必要的技術(shù)支撐。交流潮流算法和直流潮流算法是目前使用比較頻繁的兩種潮流計(jì)算算法。以牛頓-拉夫遜法為代表的交流潮流算法計(jì)算精度高，但計(jì)算速度慢。由于組合爆炸的原因，在有成千上萬個(gè)元件的實(shí)際系統(tǒng)中，可能需要計(jì)算的潮流次數(shù)可能是非常多的。因此，這類非線性計(jì)算方法，很難應(yīng)用于實(shí)際的相繼故障分析評估中。直流潮流算法只計(jì)算線路有功潮流的分布，屬于線性方法，計(jì)算速度快，但計(jì)算精度無法保證，并存在線性方法特有的誤差累計(jì)效應(yīng)的情形。當(dāng)線路上潮流誤差很大的時(shí)候，可能誤判線路斷線與否，并會嚴(yán)重影響相繼故障鏈的篩選，最終導(dǎo)致相繼故障分析結(jié)果的不合理，因此該方法無法應(yīng)用于實(shí)際工程。分布因子方法以潮流方程在給定運(yùn)行點(diǎn)的局部線性化為基礎(chǔ)，本質(zhì)上描述了所感興趣的變量之間的局部線性化關(guān)系。該方法可應(yīng)用于估算故障后線路潮流，通過對電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣M、功率傳輸分布因子矩陣PTDFs以及支路斷線分布因子矩陣LODFs進(jìn)行計(jì)算，求得廣義分布因子矩陣GL0DF，并在此基礎(chǔ)上對潮流結(jié)果進(jìn)行估算。該方法既可以以交流潮流方程結(jié)果作為給定運(yùn)行點(diǎn)，也可以采用直流潮流方程結(jié)果作為給定運(yùn)行點(diǎn)。若以交流潮流方程結(jié)果作為給定運(yùn)行點(diǎn)，其計(jì)算精度好于直流潮流算法。由于分布因子方法無需解潮流方程，只需在給定運(yùn)行點(diǎn)上直接根據(jù)線性化矩陣便可直接估算潮流結(jié)果，其計(jì)算速度遠(yuǎn)超直流潮流算法和交流潮流算法。但是，當(dāng)需要估算的運(yùn)行點(diǎn)逐步遠(yuǎn)離給定運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，分布因子方法的估算誤差也將逐步增大直到接近直流潮流，特別是出現(xiàn)相繼故障中斷線線路逐步增多的情形時(shí)。同時(shí)，該方法在計(jì)算廣義分布因子矩陣GLODF時(shí)，一般需對系統(tǒng)全部線路矩陣進(jìn)行計(jì)算，從而導(dǎo)致大量的計(jì)算量需求，在運(yùn)算速度上仍有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。因此，分布因子方法也很難直接應(yīng)用于實(shí)際的相繼故障分析評估中。以上各種算法缺陷，使得目前亟需提出一種能夠兼顧計(jì)算精度和計(jì)算速度的新型快速潮流計(jì)算算法，以此滿足實(shí)際中相繼故障分析評估的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服交流潮流算法計(jì)算速度慢、直流潮流算法精度低的缺點(diǎn)，提供一種能夠兼顧計(jì)算精度和計(jì)算速度的相繼故障中潮流評估分析方法。本方法基于分布因子方法，采用分布因子估算故障后線路潮流可大大加快計(jì)算速度，但其估算精度仍是阻礙其應(yīng)用的瓶頸。為此，本方法專門提出了反映估算誤差的量化指標(biāo)——誤差判斷量化指標(biāo)F( Λ LODFs)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮計(jì)算量和計(jì)算精度的影響，形成相繼故障中快速潮流算法。同時(shí)，本方法在計(jì)算廣義分布因子矩陣GLODF時(shí)，提出了只利用斷線線路集對未斷線路集的影響矩陣以及斷線線路集對斷線線路集的影響矩陣矩陣進(jìn)行求解的方法，從而使得本方法在計(jì)算廣義分布因子矩陣GLODF的運(yùn)算量大幅減少，更好的提升了整體運(yùn)算速度。具體地說，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟I)在相繼故障分析中，讀入初始系統(tǒng)工況并進(jìn)行原始交流潮流計(jì)算，若原始交流潮流計(jì)算結(jié)果不收斂則重新選擇初始系統(tǒng)工況直至原始交流潮流計(jì)算結(jié)果收斂，若原始交流潮流計(jì)算結(jié)果收斂，則讀入初始線路電抗矩陣Xm、初始節(jié)點(diǎn)電抗矩陣X和相繼故障鏈信息，其中相繼故障鏈?zhǔn)怯蒵級(j>=l)線路開斷組成，每一級線路開斷可以只開斷一條線路，也可以是多條線路同時(shí)開斷。2)往前搜索該相繼故障鏈上最近一次交流潮流信息，從第j-Ι級開始依次遞減，查詢各級的潮流計(jì)算方式，直至第i級計(jì)算采用交流潮流計(jì)算為止，讀入第i級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒涣鞒绷饔?jì)算結(jié)果，如果i為0，則讀入原始的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮冀涣鞒绷饔?jì)算結(jié)果。3)在第i級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠A(chǔ)上，將相繼故障鏈中第i級到第j級之間的所有開斷線路在第i級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠑嚅_，形成第j級線路開斷后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，根?jù)該條故障鏈在第i級和第j級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謩e計(jì)算第i級和第j級的節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣Mi和Mt接著采用步驟I)中讀入的初始線路電抗矩陣Xm和初始節(jié)點(diǎn)電抗矩陣X分別計(jì)算第i級和第j級的功率傳輸分布因子矩陣PTDFsi和PTDFs^再分別求取第i級和第j級的支路斷線分布因子矩陣 LODFsi 和 LODFsj。4)對于該相繼故障鏈，按公式Λ LODFs = LODFsj-LODFsi計(jì)算支路斷線分布因子增量矩陣ALODFs，再對ALODFs求取二范數(shù)，得到基于二階靈敏度的誤差判斷量化指標(biāo)
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于相繼故障的基于分布因子的快速潮流計(jì)算算法，其特征在于，包括如下步驟 1)在相繼故障分析中，讀入初始系統(tǒng)工況并進(jìn)行原始交流潮流計(jì)算，若原始交流潮流計(jì)算結(jié)果不收斂則重新選擇初始系統(tǒng)工況直至原始交流潮流計(jì)算結(jié)果收斂，若原始交流潮流計(jì)算結(jié)果收斂，則讀入初始線路電抗矩陣Xm、初始節(jié)點(diǎn)電抗矩陣X和相繼故障鏈信息，其中相繼故障鏈?zhǔn)怯蒵級線路開斷組成，j大于等于1，每一級線路開斷可以只開斷一條線路，也可以是多條線路同時(shí)開斷； 2)往前搜索該相繼故障鏈上最近一次交流潮流信息，從第j-Ι級開始依次遞減，查詢各級的潮流計(jì)算方式，直至第i級計(jì)算采用交流潮流計(jì)算為止，讀入第i級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒涣鞒绷饔?jì)算結(jié)果，如果i為O，則讀入原始的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮冀涣鞒绷饔?jì)算結(jié)果； 3)在第i級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠A(chǔ)上，將相繼故障鏈中第i級到第j級之間的所有開斷線路在第i級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蠑嚅_，形成第j級線路開斷后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，根?jù)該條故障鏈在第i級和第j級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謩e計(jì)算第i級和第j級的節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣Mi和Mt接著采用步驟I)中讀入的初始線路電抗矩陣Xm和初始節(jié)點(diǎn)電抗矩陣X，分別計(jì)算第i級和第j級的功率傳輸分布因子矩陣PTDFsi和PTDFs^再分別求取第i級和第j級的支路斷線分布因子矩陣LODFsi和 LODFsj ； 4)對于該相繼故障鏈，按公式ALODFs= LODFsj-LODFsi計(jì)算支路斷線分布因子增量矩陣ALODFs，再對ALODFs求取二范數(shù)，得到基于二階靈敏度的誤差判斷量化指標(biāo)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于相繼故障的基于分布因子的快速潮流計(jì)算算法，其特征在于，所述步驟5)中的預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行離線仿真后通過試湊而得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于相繼故障的基于分布因子的快速潮流計(jì)算算法，其特征在于，所述步驟6)中的先根據(jù)第i級和第j級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞玫綌嗑€線路集ο和需要監(jiān)測的未斷線路集1，是比較第i級和第j級的節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣Mi和中元素的值，即對于任一給定的線路，若Mi中在該線路的列上存在元素值不等于O的元素、且這些元素位置上的元素值在中變?yōu)?，則該線路為第i級和第j級之間的斷線線路之一，若Mi中在該線路的列上存在元素值不等于O的元素、且這些元素位置上的元素值在中保持不變，則該線路為第j級故障后未斷線路之一，以此方式對Mi和中的所有元素進(jìn)行比較，得到斷線線路集 和未斷線路集I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于相繼故障的基于分布因子的快速潮流計(jì)算算法，屬電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。該方法主要包括是否可以采用快速潮流計(jì)算算法的判斷以及相繼故障后的線路潮流的快速計(jì)算兩個(gè)任務(wù)。前者依靠根據(jù)二階靈敏度設(shè)計(jì)的誤差判斷量化指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)，后者采用分布因子方法進(jìn)行快速估算。本方法中采用分布因子估算潮流的方式能夠大量減少相繼故障分析中常規(guī)潮流計(jì)算次數(shù)，從而大大提高了計(jì)算效率，同時(shí)利用誤差判斷量化指標(biāo)指出估算誤差較大的情形并重啟交流潮流計(jì)算以保證計(jì)算精度。本方法在保證了計(jì)算精度的情況下，最大限度地減少了計(jì)算量，滿足工程實(shí)用化要求，并具有良好的普適性。
文檔編號G06F19/00GK102855381SQ201210236380
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者薛禹勝, 戴元煜, 董朝陽, 薛峰 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 南京南瑞集團(tuán)公司, 國家電網(wǎng)公司