一種基于實(shí)時(shí)潮流的輸電通道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輸電通道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法。特別是涉及一種基于實(shí)時(shí)潮流的輸電通 道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，電力負(fù)荷需求快速增長，使得電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大， 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，高壓直流輸電、靈活交流輸電等技術(shù)獲得快速發(fā)展和應(yīng)用；而由于一次 能源和負(fù)荷的分布不均，大量電能從發(fā)電區(qū)域經(jīng)由輸電網(wǎng)絡(luò)傳輸至負(fù)荷區(qū)域，大規(guī)模可再 生能源接入電網(wǎng)給電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制帶來諸多變化。在復(fù)雜互聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程 中，可再生能源出力的不確定性、高壓直流輸電的控制功率及系統(tǒng)負(fù)荷需求等隨著運(yùn)行方 式的不同而靈活多變，系統(tǒng)潮流在較短的時(shí)間內(nèi)易出現(xiàn)大范圍的波動(dòng)，系統(tǒng)送端區(qū)域至受 端區(qū)域之間的輸電路徑集合所構(gòu)成的輸電通道不斷變化，此時(shí)單純依靠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)已不足以 準(zhǔn)確判別網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布形態(tài)和薄弱環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可快速準(zhǔn)確辨識(shí)系統(tǒng)中全部送受端關(guān) 系，確定送端區(qū)域至受端區(qū)域的輸電通道，幫助有效評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的基于實(shí)時(shí)潮流的 輸電通道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于實(shí)時(shí)潮流的輸電通道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法，括如 下步驟：
[0005] 1)讀入電力系統(tǒng)任一時(shí)間斷面的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)和實(shí)時(shí)潮流數(shù)據(jù)；
[0006] 2)基于步驟1)的數(shù)據(jù)，將電力系統(tǒng)抽象為由節(jié)點(diǎn)集V和邊集B組成的有向加權(quán)圖 網(wǎng)絡(luò) D = {V，B};
[0007] 3)根據(jù)有向圖網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度情況，將節(jié)點(diǎn)集V分成源節(jié)點(diǎn)集S、匯節(jié)點(diǎn)集E和中間 節(jié)點(diǎn)集M;
[0008] 4)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和匯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分裂處理；
[0009] 5)求取網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)矩陣Q，確定每一個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si可達(dá)的匯節(jié)點(diǎn)子集E i;
[0010] 6)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)源節(jié)點(diǎn)Si，采用深度優(yōu)先遍歷方法，搜索從該源節(jié)點(diǎn)至可達(dá) 匯節(jié)點(diǎn)子集E i的全部有向路徑；
[0011] 7)基于不同源節(jié)點(diǎn)至可達(dá)匯節(jié)點(diǎn)子集的有向路徑間是否存在相交路徑，實(shí)施輸電 通道的新增與歸并；
[0012] 8)確定步驟7)辨識(shí)出的輸電通道的分支路徑。
[0013] 步驟2)所述的將電力系統(tǒng)抽象為有向加權(quán)圖網(wǎng)絡(luò)具體為：
[0014] 有向加權(quán)圖網(wǎng)絡(luò)D中的節(jié)點(diǎn)集V= Iv1, V2，…，vn}由電力系統(tǒng)中的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)抽象而 成，其中n為節(jié)點(diǎn)數(shù)；邊集B= ODpb2，…，bm}由輸電線路和變壓器支路元件抽象而成，其中 m為邊數(shù)，在邊的形成過程中，合并兩節(jié)點(diǎn)間的多回同桿并架支路，不考慮并聯(lián)導(dǎo)納支路，以 剔除網(wǎng)絡(luò)的多重邊和自環(huán)；邊的權(quán)重為輸電線路和變壓器支路的有功潮流大小，邊的方向 與支路有功潮流方向一致；為表示節(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣為A = [au]nXn，其 中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)Vi, VjG V，若存在有功潮流由節(jié)點(diǎn)V 向節(jié)點(diǎn)V j的支路，則令 a。= 1，否則 a i』=O。
[0015] 步驟3)中：
[0016] 所述的源節(jié)點(diǎn)集S為網(wǎng)絡(luò)中入度為0的節(jié)點(diǎn)，由系統(tǒng)中不含功率注入支路的發(fā)電 機(jī)節(jié)點(diǎn)組成；
[0017] 所述的匯節(jié)點(diǎn)集E為網(wǎng)絡(luò)中出度為0的節(jié)點(diǎn)，由系統(tǒng)中不含功率流出支路的負(fù)荷 節(jié)點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成；
[0018] 所述的中間節(jié)點(diǎn)集M為網(wǎng)絡(luò)中入度和出度均不為0的節(jié)點(diǎn)。
[0019] 步驟4)所述的源節(jié)點(diǎn)和匯節(jié)點(diǎn)分裂處理具體為：
[0020] 若源節(jié)點(diǎn)Si關(guān)聯(lián)ks條流出支路，其中ks> 2,則將源節(jié)點(diǎn)s i分裂成Of1,...,#' 若匯節(jié)點(diǎn)ej關(guān)聯(lián)ke條注入支路，其中2,則將匯節(jié)點(diǎn)e」分裂為ej'ef節(jié)點(diǎn)分 裂前后各邊的權(quán)重和方向均保持不變。
[0021] 步驟5)所述的求取網(wǎng)絡(luò)可達(dá)矩陣Q的具體方法為：
[0022] 對(duì)于有向圖網(wǎng)絡(luò)D = {V，B}，可達(dá)矩陣Q = [qij]nXn，其中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn) Vi, VjG V，若節(jié)點(diǎn)V濟(jì)V」可達(dá)，則q U= 1，否則q U= 0 ;有向圖網(wǎng)絡(luò)D的可達(dá)矩陣Q通過 鄰接矩陣A求取，設(shè)矩陣R = A+A2+…+Alri= [r Jnxn，則將矩陣R中的非零元素替換成1而 零元素保持不變，變換后的矩陣即為網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)矩陣Q ;通過求取可達(dá)矩陣Q，確定網(wǎng)絡(luò)中 任一源節(jié)點(diǎn)Si可達(dá)的匯節(jié)點(diǎn)子集E it)
[0023] 步驟7)所述的輸電通道具體為：
[0024] 輸電通道Pi定義為網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)子集至匯節(jié)點(diǎn)子集間形成的所有 有向路徑RSi，Ei，對(duì)于其中任意的源節(jié)點(diǎn)stG S JP匯節(jié)點(diǎn)e tG E河s t，et，總能找到點(diǎn)對(duì) su，eu，其中SuG S i，euG E i，使得有向路徑Rst，rt與有向路徑Rsu，eu存在路徑相交；不同的輸 電通道由互不相同的源節(jié)點(diǎn)子集與匯節(jié)點(diǎn)子集構(gòu)成，任一輸電通道為一獨(dú)立的連通子圖， 通道中的任一源節(jié)點(diǎn)S t至任一匯節(jié)點(diǎn)e u間可能存在多條可達(dá)的有向路徑；由此，電力系統(tǒng) 經(jīng)有向圖抽象和源流分裂形成的有限個(gè)獨(dú)立連通子圖集合P = {Pl，P2，…}，為電力系統(tǒng)的 輸電通道集合，表征系統(tǒng)中送端發(fā)電區(qū)域與受端負(fù)荷區(qū)域之間的有向輸電路徑。
[0025] 步驟7)所述的輸電通道的新增與歸并的具體要求為：
[0026] 搜索源節(jié)點(diǎn)Si至可達(dá)匯節(jié)點(diǎn)子集E ^勺全部有向路徑R si，Ei:
[0027] 1)若節(jié)點(diǎn)VjE有向路徑Rsi，Ei均未被遍歷，則將該源節(jié)點(diǎn)\引出的有向路徑R si，Ei 記為一條新的輸電通道Pt;
[0028] 2)若存在節(jié)點(diǎn)Vj e有向路徑R si，Ei已被輸電通道p u遍歷，則將有向路徑R si，Ei歸并 至輸電通道Pu;
[0029] 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)集S中的所有節(jié)點(diǎn)均完成遍歷時(shí)，系統(tǒng)的輸電通道集合P = {Pl，P2,…}完成辨識(shí)，各輸電通道的源節(jié)點(diǎn)子集Si和匯節(jié)點(diǎn)子集E i得到明確。
[0030] 步驟8)所述的輸電通道的分支路徑為：在輸電通道路徑中間節(jié)點(diǎn)處由源節(jié)點(diǎn)注 入或流出至匯節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或若干個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的支路，表征從電力系統(tǒng)中間路徑處注入的發(fā) 電機(jī)功率或流出的負(fù)荷。
[0031] 所述的輸電通道辨識(shí)方法，依據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)潮流進(jìn)行快速評(píng)估分析，辨識(shí)出系 統(tǒng)中送端區(qū)域與受端區(qū)域之間的有向輸電路徑集合所構(gòu)成的輸電通道，使系統(tǒng)得以解耦簡 化成若干條輸電通道，進(jìn)而評(píng)估系統(tǒng)潛在的安全穩(wěn)定問題。
[0032] 本發(fā)明的一種基于實(shí)時(shí)潮流的輸電通道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法，是針對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)潮流 進(jìn)行快速評(píng)估分析，辨識(shí)出系統(tǒng)送端區(qū)域與受端區(qū)域之間的輸電路徑集合所構(gòu)成的輸電通 道，以進(jìn)一步評(píng)估系統(tǒng)潛在的安全穩(wěn)定問題。本發(fā)明以電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)潮流為研宄對(duì)象，根 據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論將電力系統(tǒng)抽象為有向加權(quán)圖網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)和匯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分 裂處理，形成了有限個(gè)獨(dú)立連通子圖表征的輸電通道，從而刻畫出網(wǎng)絡(luò)中送端區(qū)域與受端 區(qū)域之間的輸電路徑；本發(fā)明基于深度優(yōu)先遍歷算法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的輸電通道進(jìn)行了有效辨識(shí)， 使電力系統(tǒng)解耦簡化為若干條輸電通道，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的有效降維分解。本發(fā)明的方法可對(duì) 電力系統(tǒng)不同時(shí)間斷面，尤其潮流多變運(yùn)行方式下的系統(tǒng)的輸電通道進(jìn)行動(dòng)態(tài)辨識(shí)，從而 有效評(píng)估其運(yùn)行狀態(tài)，為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員提供有效的信息支持，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0033] 圖1是IEEE 39節(jié)點(diǎn)算例的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖2是本發(fā)明基于實(shí)時(shí)潮流的輸電通道動(dòng)態(tài)辨識(shí)方法的流程圖；
[0035] 圖3是IEEE 39節(jié)點(diǎn)算例進(jìn)行輸電通道辨識(shí)后