專利名稱：一種基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為電網(wǎng)電壓無功綜合控制優(yōu)化措施的電網(wǎng)分區(qū)方法，屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近十多年來，隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展和國家連續(xù)兩個五年計劃對電網(wǎng)的大規(guī)模投資，電力系統(tǒng)快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模迅速增長，電力自動化技術(shù)大大提高。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模在成倍增長，電網(wǎng)一線人員尤其是調(diào)度員面臨的精神壓力和勞動強度也在不斷增大。而全網(wǎng)電壓無功控制系統(tǒng)作為一種自動控制系統(tǒng)，在這種背景下能極大地緩解和減輕調(diào)度員的精神壓力和勞動強度，因此廣泛地受到重視。近年來，全網(wǎng)電壓 無功控制系統(tǒng)迅速普及，縣區(qū)級一般采用一級電壓控制系統(tǒng)，大縣區(qū)及地區(qū)則主要采用二級電壓控制系統(tǒng)，大地區(qū)及網(wǎng)省級電網(wǎng)則以三級電壓控制系統(tǒng)與面向全網(wǎng)的電壓無功分層分區(qū)控制為主。在全網(wǎng)電壓無功分層分區(qū)控制系統(tǒng)中，大規(guī)模動態(tài)電網(wǎng)首先被分解成幾個弱耦合的子系統(tǒng)，再針對各個子系統(tǒng)進行分析、控制，這樣一來，電壓無功控制系統(tǒng)的效果就變得更好，對該電網(wǎng)的作用也更加重要。在全網(wǎng)電壓無功分層分區(qū)控制系統(tǒng)中，必須注意的有兩
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一是控制區(qū)域的劃分要慎重?？刂茀^(qū)域的分區(qū)，大小要適度。分區(qū)過大，不易實現(xiàn)無功就地平衡及母線電壓控制，線路中無功功率傳輸也會過多，電網(wǎng)中有功功率的損耗會有所增加。分區(qū)過小，不僅沒有實際意義，還會影響到系統(tǒng)的整體性能。二是必須實時跟蹤動態(tài)電網(wǎng)運行方式的改變。由于大電網(wǎng)中開關(guān)刀閘變位非常頻繁，控制系統(tǒng)必須能自動辨識開關(guān)刀閘的變位，并重新進行分區(qū)，滿足控制系統(tǒng)的實時在線要求。現(xiàn)有的分區(qū)方法主要為根據(jù)連接關(guān)系拓撲分區(qū)算法和基于電氣耦合度的多閥值分區(qū)算法。而這兩種方法均采用得是單一的算法，都不能根據(jù)電網(wǎng)特點進行分解。當電網(wǎng)規(guī)模增大后，計算量成級數(shù)增長，即使電網(wǎng)有微小的變化也需要全部重新計算，這就大大降低了分區(qū)的效率，同時也延長了計算所需的時間，有時還會產(chǎn)生孤立節(jié)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種簡單易用、可靠性高、程序?qū)崿F(xiàn)簡單的基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法。采用電氣耦合度分區(qū)技術(shù)和拓撲連接關(guān)系分區(qū)技術(shù)相結(jié)合的混合分區(qū)技術(shù)來協(xié)調(diào)完成全網(wǎng)的分區(qū)，有利于無功功率的就地平衡和母線電壓的控制。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法，其特征在于首先根據(jù)電網(wǎng)電氣結(jié)構(gòu)特點，將電網(wǎng)分解為環(huán)網(wǎng)部分和樹狀部分，再采用電氣耦合度分區(qū)算法和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法相結(jié)合的混合分區(qū)方法協(xié)調(diào)完成全網(wǎng)的電氣分區(qū)。包括如下步驟
一、針對環(huán)網(wǎng)部分部分的電氣耦合度分區(qū)算法
1、從系統(tǒng)中獲取參與靈敏度計算的母線參數(shù)及節(jié)點信息，所述母線是包含發(fā)電廠母線在內(nèi)的的電壓等級在220kV以上的母線；
2、將獲取的母線參數(shù)及節(jié)點信息作為靈敏度分析算法所需的初始數(shù)據(jù)，調(diào)用靈敏度分析算法進行計算，將所有節(jié)點之間的無功電壓靈敏度數(shù)值作為所需的結(jié)果進行輸出；
3、根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，計算節(jié)點間的相對電氣距離，節(jié)點間的相對電氣距離為某節(jié)點對其他節(jié)點的絕對電氣距離除以該節(jié)點對自身的絕對電氣距離；
4、指定電氣區(qū)域的電氣主節(jié)點，并將所述電氣主節(jié)點以外的其它電氣節(jié)點作為非電氣 主節(jié)點，選擇全網(wǎng)內(nèi)最高電壓等級的母線對應(yīng)的節(jié)點作為電氣主節(jié)點，或選擇環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)電廠高壓側(cè)母線為電氣主節(jié)點；
5、搜素所述非電氣主節(jié)點所屬的電氣主節(jié)點，搜索方法首先根據(jù)節(jié)點間的相對電氣距離，設(shè)定一個初始值為當前閥值，再找出與電氣主節(jié)點相對電氣距離超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，將搜索到的非電氣主節(jié)點所屬的電氣主節(jié)點賦值；然后在與電氣主節(jié)點相對電氣距離不超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，搜索與已找到所屬電氣主節(jié)點的非電氣主節(jié)點相對距離超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，并對滿足搜索條件的非電氣主節(jié)點的所屬電氣主節(jié)點賦值；根據(jù)搜索結(jié)果，調(diào)整閥值，重新進行搜索；當所有節(jié)點都找到所屬電氣主節(jié)點，或者達到預先設(shè)定的最大搜索次數(shù)時，搜索自動停止；因達到預先設(shè)定的最大搜索次數(shù)而停止搜索時，對仍未找到所屬電氣主節(jié)點的非電氣主節(jié)點，設(shè)置其所屬電氣主節(jié)點為初始默認的電氣主節(jié)點。6、確定節(jié)點的所屬電氣區(qū)域和母線的所屬電氣區(qū)域，電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)母線的所屬廠站的原始電氣分區(qū)，非電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域為其所屬電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域，根據(jù)節(jié)點-母線對應(yīng)關(guān)系，第I步中母線所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)節(jié)點的所屬電氣區(qū)域；
二、針對樹狀網(wǎng)絡(luò)的拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法
1、初始化區(qū)域主變的區(qū)域信息，每個220kV變壓器及其供電的區(qū)域為一個獨立區(qū)域，該變壓器為所在區(qū)域的區(qū)域主變，如果多個區(qū)域主變并列運行，則將所在區(qū)域合并為一個區(qū)域，將其它變壓器作為非區(qū)域主變；
2、為非區(qū)域主變搜索所屬的區(qū)域主變，搜索方法根據(jù)線路的供電拓撲關(guān)系進行循環(huán)搜索，如果所有的非區(qū)域主變都已搜索到所屬的區(qū)域主變，或者循環(huán)次數(shù)達到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，搜索自動停止；因循環(huán)次數(shù)達到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)而停止搜索時，對未搜索到所屬的區(qū)域主變的非區(qū)域主變，設(shè)置器所屬區(qū)域主變?yōu)槌跏寄J的區(qū)域主變；
3、給所有主變賦所屬區(qū)域，區(qū)域主變的所屬區(qū)域為其原始所屬區(qū)域，非區(qū)域主變的所屬區(qū)域為其所屬的區(qū)域主變的所屬區(qū)域；
三、電氣耦合度分區(qū)和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法歸并處理
區(qū)域主變根據(jù)拓撲關(guān)系，搜索到環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其對應(yīng)的供電母線，而區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域為其供電母線的所屬電氣區(qū)域。非區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域。樹狀網(wǎng)絡(luò)中的母線的所屬電氣區(qū)域為其相連接的主變的所屬電氣區(qū)域。
本發(fā)明有如下優(yōu)點
第一、本發(fā)明屬于基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法，將龐大的電網(wǎng)模型事先進行分解，這樣只需對環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行靈敏度計算。其模型簡單，計算規(guī)模減小，大大節(jié)約了計算時間，可以滿足實時在線要求。第二、樹狀網(wǎng)絡(luò)本身的拓撲連接關(guān)系與環(huán)網(wǎng)相比要簡單很多，因此程序?qū)崿F(xiàn)起來也簡單，并不涉及復雜算法。第三、混合分區(qū)算法能動態(tài)跟蹤電網(wǎng)運行方式的變化。大電網(wǎng)中開關(guān)刀閘的變位非常頻繁，控制系統(tǒng)需對開關(guān)刀閘變位進行自動辨識。而電網(wǎng)中樹狀網(wǎng)絡(luò)占很大的比重，可以說開關(guān)刀閘變位主要發(fā)生在樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。采用混合分區(qū)方法，在樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有變 化的情況下，可以首先過濾掉不影響全網(wǎng)電壓無功控制系統(tǒng)分區(qū)的變位事件，這時無需啟動環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的電氣分區(qū)方法，就能只通過簡單的拓撲連接關(guān)系重新進行分區(qū)，保證了在跟蹤實時網(wǎng)絡(luò)拓撲的同時減少分區(qū)算法的啟動次數(shù)，極大地滿足了實時在線要求。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明首先根據(jù)電網(wǎng)電氣結(jié)構(gòu)特點，將電網(wǎng)分解為環(huán)網(wǎng)部分和樹狀部分，再采用電氣耦合度分區(qū)算法和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法相結(jié)合的混合分區(qū)方法協(xié)調(diào)完成全網(wǎng)的電氣分區(qū)。其主要包括三大部分電氣耦合度分區(qū)算法、拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法和歸并處理。主要步驟如下
一、針對環(huán)網(wǎng)部分部分的電氣耦合度分區(qū)算法。I、從系統(tǒng)中獲取參與靈敏度計算的母線參數(shù)及節(jié)點信息。電網(wǎng)中的環(huán)網(wǎng)部分，其母線主要是電壓等級在220kV及以上的母線(含發(fā)電廠母線等)，而這些母線必須在全網(wǎng)電壓無功控制系統(tǒng)中存在。2、將獲取的母線參數(shù)及節(jié)點信息作為靈敏度分析算法所需的初始數(shù)據(jù)，調(diào)用靈敏度分析算法進行計算，將所有節(jié)點之間的無功電壓靈敏度數(shù)值作為所需的結(jié)果進行輸出。3、根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，計算節(jié)點間的相對電氣距離。節(jié)點間的相對電氣距離為某節(jié)點對其他節(jié)點的絕對電氣距離除以該節(jié)點對自身的絕對電氣距離。4、指定電氣區(qū)域的電氣主節(jié)點，并將所述電氣主節(jié)點以外的其它電氣節(jié)點作為非電氣主節(jié)點。選擇全網(wǎng)內(nèi)最高電壓等級的母線對應(yīng)的節(jié)點作為電氣主節(jié)點，或選擇環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)電廠高壓側(cè)母線為電氣主節(jié)點。5、搜素所述非電氣主節(jié)點所屬的電氣主節(jié)點。搜索方法首先根據(jù)節(jié)點間的相對電氣距離，設(shè)定一個初始值為當前閥值，再找出與電氣主節(jié)點相對電氣距離超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，將搜索到的非電氣主節(jié)點所屬的電氣主節(jié)點賦值；然后在與電氣主節(jié)點相對電氣距離不超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，搜索與已找到所屬電氣主節(jié)點的非電氣主節(jié)點相對距離超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，并對滿足搜索條件的非電氣主節(jié)點的所屬電氣主節(jié)點賦值。
根據(jù)搜索結(jié)果，調(diào)整閥值，重新進行搜索。當所有節(jié)點都找到所屬電氣主節(jié)點，或者達到預先設(shè)定的最大搜索次數(shù)時，搜索自動停止。
因達到預先設(shè)定的最大搜索次數(shù)而停止搜索時，對仍未找到所屬電氣主節(jié)點的非電氣主節(jié)點，設(shè)置其所屬電氣主節(jié)點為初始默認的電氣主節(jié)點。6、確定節(jié)點的所屬電氣區(qū)域和母線的所屬電氣區(qū)域。電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)母線的所屬廠站的原始電氣分區(qū)。非電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域為其所屬電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域。根據(jù)節(jié)點-母線對應(yīng)關(guān)系，第I步中母線所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)節(jié)點的所屬電氣區(qū)域。二、針對樹狀網(wǎng)絡(luò)的拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法。I、初始化區(qū)域主變的區(qū)域信息。每個220kV變壓器及其供電的區(qū)域為一個獨立區(qū)域，該變壓器為所在區(qū)域的區(qū)域主變，如果多個區(qū)域主變并列運行，則將所在區(qū)域合并為一個區(qū)域。將其它變壓器作為非區(qū)域主變。 2、為非區(qū)域主變搜索所屬的區(qū)域主變。搜索方法根據(jù)線路的供電拓撲關(guān)系進行循環(huán)搜索，如果所有的非區(qū)域主變都已搜索到所屬的區(qū)域主變，或者循環(huán)次數(shù)達到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，搜索自動停止。因循環(huán)次數(shù)達到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)而停止搜索時，對未搜索到所屬的區(qū)域主變的非區(qū)域主變，設(shè)置器所屬區(qū)域主變?yōu)槌跏寄J的區(qū)域主變。3、給所有主變賦所屬區(qū)域。區(qū)域主變的所屬區(qū)域為其原始所屬區(qū)域，非區(qū)域主變的所屬區(qū)域為其所屬的區(qū)域主變的所屬區(qū)域。三、電氣耦合度分區(qū)和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法歸并處理。區(qū)域主變根據(jù)拓撲關(guān)系，搜索到環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其對應(yīng)的供電母線，而區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域為其供電母線的所屬電氣區(qū)域。非區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域。樹狀網(wǎng)絡(luò)中的母線的所屬電氣區(qū)域為其相連接的主變的所屬電氣區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法，其特征在于首先根據(jù)電網(wǎng)電氣結(jié)構(gòu)特點，將電網(wǎng)分解為環(huán)網(wǎng)部分和樹狀部分，再采用電氣耦合度分區(qū)算法和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法相結(jié)合的混合分區(qū)方法協(xié)調(diào)完成全網(wǎng)的電氣分區(qū)。
2.如權(quán)利要求I所述的基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法，其特征在于包括如下步驟 一、針對環(huán)網(wǎng)部分部分的電氣耦合度分區(qū)算法 1)從系統(tǒng)中獲取參與靈敏度計算的母線參數(shù)及節(jié)點信息，所述母線是包含發(fā)電廠母線在內(nèi)的的電壓等級在220kV以上的母線； 2)將獲取的母線參數(shù)及節(jié)點信息作為靈敏度分析算法所需的初始數(shù)據(jù)，調(diào)用靈敏度分析算法進行計算，將所有節(jié)點之間的無功電壓靈敏度數(shù)值作為所需的結(jié)果進行輸出； 3)根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，計算節(jié)點間的相對電氣距離，節(jié)點間的相對電氣距離為某節(jié)點對其他節(jié)點的絕對電氣距離除以該節(jié)點對自身的絕對電氣距離； 4)指定電氣區(qū)域的電氣主節(jié)點，并將所述電氣主節(jié)點以外的其它電氣節(jié)點作為非電氣主節(jié)點，選擇全網(wǎng)內(nèi)最高電壓等級的母線對應(yīng)的節(jié)點作為電氣主節(jié)點，或選擇環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)電廠高壓側(cè)母線為電氣主節(jié)點； 5)搜素所述非電氣主節(jié)點所屬的電氣主節(jié)點，搜索方法首先根據(jù)節(jié)點間的相對電氣距離，設(shè)定一個初始值為當前閥值，再找出與電氣主節(jié)點相對電氣距離超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，將搜索到的非電氣主節(jié)點所屬的電氣主節(jié)點賦值；然后在與電氣主節(jié)點相對電氣距離不超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，搜索與已找到所屬電氣主節(jié)點的非電氣主節(jié)點相對距離超過當前閥值的非電氣主節(jié)點，并對滿足搜索條件的非電氣主節(jié)點的所屬電氣主節(jié)點賦值；根據(jù)搜索結(jié)果，調(diào)整閥值，重新進行搜索；當所有節(jié)點都找到所屬電氣主節(jié)點，或者達到預先設(shè)定的最大搜索次數(shù)時，搜索自動停止；因達到預先設(shè)定的最大搜索次數(shù)而停止搜索時，對仍未找到所屬電氣主節(jié)點的非電氣主節(jié)點，設(shè)置其所屬電氣主節(jié)點為初始默認的電氣主節(jié)點； 6)確定節(jié)點的所屬電氣區(qū)域和母線的所屬電氣區(qū)域，電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)母線的所屬廠站的原始電氣分區(qū)，非電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域為其所屬電氣主節(jié)點的所屬電氣區(qū)域，根據(jù)節(jié)點-母線對應(yīng)關(guān)系，第I步中母線所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)節(jié)點的所屬電氣區(qū)域； 二、針對樹狀網(wǎng)絡(luò)的拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法 1)初始化區(qū)域主變的區(qū)域信息，每個220kV變壓器及其供電的區(qū)域為一個獨立區(qū)域，該變壓器為所在區(qū)域的區(qū)域主變，如果多個區(qū)域主變并列運行，則將所在區(qū)域合并為一個區(qū)域，將其它變壓器作為非區(qū)域主變； 2)為非區(qū)域主變搜索所屬的區(qū)域主變，搜索方法根據(jù)線路的供電拓撲關(guān)系進行循環(huán)搜索，如果所有的非區(qū)域主變都已搜索到所屬的區(qū)域主變，或者循環(huán)次數(shù)達到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)，搜索自動停止；因循環(huán)次數(shù)達到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)而停止搜索時，對未搜索到所屬的區(qū)域主變的非區(qū)域主變，設(shè)置器所屬區(qū)域主變?yōu)槌跏寄J的區(qū)域主變； 3)給所有主變賦所屬區(qū)域，區(qū)域主變的所屬區(qū)域為其原始所屬區(qū)域，非區(qū)域主變的所屬區(qū)域為其所屬的區(qū)域主變的所屬區(qū)域； 三、電氣耦合度分區(qū)和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法歸并處理區(qū)域主變根據(jù)拓撲關(guān)系，搜索到環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其對應(yīng)的供電母線，而區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域為其供電母線的所屬電氣區(qū)域； 非區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域為其對應(yīng)區(qū)域主變的所屬電氣區(qū)域； 樹狀網(wǎng)絡(luò)中的母線的所屬電氣區(qū)域為其相連接的主變的所屬電氣區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于電氣特點分解歸并的電網(wǎng)分區(qū)方法，首先根據(jù)電網(wǎng)電氣結(jié)構(gòu)特點，將電網(wǎng)分解為環(huán)網(wǎng)部分和樹狀部分，再采用電氣耦合度分區(qū)算法和拓撲連接關(guān)系分區(qū)算法相結(jié)合的混合分區(qū)方法協(xié)調(diào)完成全網(wǎng)的電氣分區(qū)。本發(fā)明將龐大的電網(wǎng)模型事先進行分解，這樣只需對環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行靈敏度計算。其模型簡單，計算規(guī)模減小，大大節(jié)約了計算時間，可以滿足實時在線要求。
文檔編號G06F17/30GK102801173SQ20121030832
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者徐艷, 李綏榮, 王傳起, 劉仲堯, 潘凱巖, 鄧穎奇, 劉尚偉, 宋學清, 趙勇, 劉全昌, 劉剛, 田志強, 李東悟, 董文杰 申請人:東方電子股份有限公司