專利名稱：一種電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝娉绷骺刂频目焖儆?jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣設(shè)備及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，適用于電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝娉绷髟较藓蟮目焖倏刂疲瑢?duì)確保電網(wǎng)安全具有重要意義。
背景技術(shù)：
近年來，電力系統(tǒng)發(fā)生多次大面積停電事故，如“8 · 14”美加大停電、“11 · 4”歐洲大停電、“7 · 30”、“7 · 31”印度大停電等，所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響極其嚴(yán)重。我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較薄弱，能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，電力資源與用電負(fù)荷分布極不均勻，資源豐富地區(qū)的富余電力需通過長(zhǎng)距離輸電線路輸送到負(fù)荷中心。預(yù)計(jì)到2020年，每年將有100000MW電力通過多條交直流并聯(lián)線路從西部送往東部。 電廠一般根據(jù)電壓等級(jí)按照就近原則接入電網(wǎng)，多個(gè)送出通道匯集后再集中送出，這樣往往會(huì)有多個(gè)電廠共用一個(gè)送出通道，導(dǎo)致部分地區(qū)電力送出受阻，送出通道長(zhǎng)期壓極限運(yùn)行，電網(wǎng)穩(wěn)定問題十分突出。輸電斷面的極限主要受功角穩(wěn)定、熱穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定制約，當(dāng)線路輸送功率超過穩(wěn)定極限，一旦發(fā)生擾動(dòng)，電網(wǎng)穩(wěn)定極有可能被破壞，從而造成大面積停電事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全。復(fù)雜斷面是相對(duì)于單一斷面而言的，是指一組在電氣上具有直接聯(lián)系、相互影響的斷面集合。復(fù)雜斷面中的多個(gè)控制斷面之間關(guān)系復(fù)雜，每個(gè)控制斷面都匯集了多個(gè)下級(jí)斷面，經(jīng)下級(jí)斷面并網(wǎng)的電廠發(fā)電能力時(shí)間、空間上的不一致及地區(qū)地網(wǎng)負(fù)荷的波動(dòng)，都會(huì)影響到上級(jí)斷面的潮流，斷面過載原因復(fù)雜，因此也為各級(jí)調(diào)度的調(diào)控帶來困難。在保證輸電通道利用率的同時(shí)，對(duì)送出通道上的多個(gè)斷面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生斷面越限時(shí)，按照公開、公平、公正的“三公”原則，快速調(diào)控以消除過載，對(duì)于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了能在復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝姘l(fā)生過載后，對(duì)斷面潮流控制方案進(jìn)行快速計(jì)算，為電力系統(tǒng)的值班調(diào)度員或自動(dòng)控制系統(tǒng)提供控制策略參考，以快速消除所有監(jiān)控?cái)嗝娴倪^載，從而確保電網(wǎng)安全。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。一種電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝娉绷骺刂频目焖儆?jì)算方法，本發(fā)明特征是(I)建立了基于圖論的電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)淠Ｐ?；?shí)際電網(wǎng)中需要監(jiān)控的斷面包含主變、輸電線路元件，各斷面分別處于輸電通道的上下級(jí)，接線形式多樣，送出潮流互相影響。所建立的監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D中主要包含需要監(jiān)控的各斷面，其余不相關(guān)廠站、線路在拓?fù)鋱D中予以簡(jiǎn)化；變電站母線抽象為有向圖中的頂點(diǎn)V，需要監(jiān)控的主變、線路等元件抽象為有向圖中的邊E ;(2).建立了系數(shù)矩陣K反映各斷面的調(diào)控分配比例；Κ*ηΧη階的方陣(Icij)nxn,η為監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D的頂點(diǎn)數(shù)目；若斷面Iu的潮流需要調(diào)整Apu，則網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)承擔(dān)的調(diào)整比例組成的行向量即為H中所有元素之和為I ;系數(shù)矩陣K反映的是各節(jié)點(diǎn)對(duì)斷面調(diào)控的貢獻(xiàn)程度，可根據(jù)等比例分配原則進(jìn)行計(jì)算得出，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中的調(diào)控要求進(jìn)行設(shè)置；(3).建立了調(diào)整向量Mt反映時(shí)刻t各節(jié)點(diǎn)應(yīng)調(diào)整的潮流大?。籑t為IXn維的行向量，對(duì)節(jié)點(diǎn)i (I < i < η)的送出斷面潮流進(jìn)行大小為Hii的調(diào)控后，時(shí)刻t的所有監(jiān)控?cái)嗝嬖较奕肯?4).運(yùn)用公式APt=P’-Pt計(jì)算時(shí)刻t的裕度矩陣APt ;APt為nXn階的方陣(Apij)nxn, P,為該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的限值矩陣，由各斷面的監(jiān)控限值構(gòu)成，Pt為時(shí)刻t的潮流矩陣，由電力系統(tǒng)中的SCADA系統(tǒng)采集。裕度矩陣APt反映監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中各斷面在時(shí)刻t的斷面裕度大小，若Δρμ〈0，則斷面Iij越限，若ApijX),則斷面Iij未越限；(5).若某一斷面Iij潮流越限，按照“自下而上”的原則，先消除其所有下級(jí)斷面的 越限，然后更新裕度矩陣，若該斷面依然過載，則按照系數(shù)矩陣K，確定各節(jié)點(diǎn)應(yīng)承擔(dān)的調(diào)整潮流大小，以消除該斷面過載；(6).遍歷所有監(jiān)視斷面，并對(duì)過載斷面執(zhí)行消除過載的措施，直到所有斷面過載消除，獲得時(shí)刻t的調(diào)整向量Mt。由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化不大，需要監(jiān)控的斷面相對(duì)固定，因此監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建可以離線進(jìn)行，調(diào)整向量Mt的計(jì)算主要是矩陣運(yùn)算，可以滿足在線快速計(jì)算的要求；電力系統(tǒng)的值班調(diào)度員或自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)調(diào)整向量Mt對(duì)監(jiān)控?cái)嗝孢M(jìn)行快速控制，能在確保通道利用率、“三公”調(diào)度原則的同時(shí)，快速有效消除時(shí)刻t所有監(jiān)控?cái)嗝娴脑较蓿瑥亩_保電網(wǎng)的安全。若某一斷面Iu越限，但其下級(jí)所有斷面越限均已消除，則為消除該斷面過載，各節(jié)點(diǎn)所承擔(dān)的調(diào)整量由系數(shù)矩陣K中的第i行行向量1決定。系數(shù)矩陣K可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，也可根據(jù)等比例調(diào)整原則進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為(I)初始化K=Pt,將K中所有小于O的元素置為O,修正完畢后,對(duì)K各列進(jìn)行歸一化；(2)令 K=KT，i=l ;⑶令j=l;(4)若Iiij關(guān)O,則遍歷h=l η,步長(zhǎng)為I,對(duì)每一個(gè)h,如kjh關(guān)O,則令k^k^Xkjh ;遍歷結(jié)束后，令I(lǐng)iij=O ；(5) j=j+l,執(zhí)行步驟⑷，直到j(luò)>n ；(6) i = i+1，執(zhí)行步驟(3),直到 i>n ；(7)遍歷系數(shù)矩陣K的行向量，若Kx=0，則令kxx=l，計(jì)算結(jié)束。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋。


圖I為本發(fā)明監(jiān)控算法流程示意圖；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的電網(wǎng)接線圖；圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例設(shè)某一監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)涔灿笑莻€(gè)頂點(diǎn)，潮流矩陣為Pt，限值矩陣為P '，裕度矩陣APt=P' -Pt，路徑矩陣Τ，系數(shù)矩陣K，調(diào)整向量Mt。調(diào)整向量Mt的求解流程如圖I所示，具體求解算法如下(I)初始化調(diào)整向量Mt=O ；(2)遍歷APt中所有元素，如APij〈0，則表示斷面Iij越限，進(jìn)入步驟(3);(3)遍歷x=l"n,步長(zhǎng)為I,若txi古O,表明節(jié)點(diǎn)x位于斷面Iij的下級(jí),則執(zhí)行步驟
(4);遍歷結(jié)束，表明下級(jí)斷面均無過載，執(zhí)行步驟(5)；
(4)遍歷y=l"n,步長(zhǎng)為1，若Δ/4 < O，表明節(jié)點(diǎn)x的送出斷面過載，則遞歸調(diào)用步驟⑶；遍歷結(jié)束，返回步驟⑶；(5)設(shè)當(dāng)前搜索的過載斷面為lxy，則風(fēng)二 Mt + ，其中Kx為系數(shù)矩陣的第X行行向量；(6)更新裕度矩陣APt,斷面Ixy的所有上級(jí)節(jié)點(diǎn)送出斷面裕度均增加I知;,| s(7)若所有斷面過載消除，則運(yùn)算終止，否則，繼續(xù)步驟(2)。按照調(diào)整向量Mt對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控即可消除時(shí)刻t的所有斷面過載，若Hii為負(fù)值，則將節(jié)點(diǎn)i的出力調(diào)減ImiUSmi為正值，則將節(jié)點(diǎn)i的出力增加ImiU以云南西部的地區(qū)電網(wǎng)為例，說明調(diào)控算法的可行性和有效性。云南西部水電資源豐富，總裝機(jī)達(dá)1420萬(wàn)千瓦，在汛期大量小水電送出受阻，送出通道長(zhǎng)期壓極限運(yùn)行。地區(qū)電網(wǎng)接線如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的方法，構(gòu)建了相應(yīng)的監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D，如圖3所示。設(shè)某一時(shí)刻，斷面121、12、175同時(shí)越限，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)控算法求得系數(shù)矩陣K如式(I)所示，
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝娉绷骺刂频目焖儆?jì)算方法，其特征是 (1).建立了基于圖論的電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)淠Ｐ?；?shí)際電網(wǎng)中需要監(jiān)控的斷面包含主變、輸電線路元件，各斷面分別處于輸電通道的上下級(jí)，接線形式多樣，送出潮流互相影響；所建立的監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D中主要包含需要監(jiān)控的各斷面，其余不相關(guān)廠站、線路在拓?fù)鋱D中予以簡(jiǎn)化；變電站母線抽象為有向圖中的頂點(diǎn)V，需要監(jiān)控的主變、線路等元件抽象為有向圖中的邊E ; (2).建立了系數(shù)矩陣K反映各斷面的調(diào)控分配比例；K為nXn階的方陣(ku)nXn，nS監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D的頂點(diǎn)數(shù)目；若斷面、的潮流需要調(diào)整Apu，則網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)承擔(dān)的調(diào)整比例組成的行向量即為H中所有元素之和為I ;系數(shù)矩陣K反映的是各節(jié)點(diǎn)對(duì)斷面調(diào)控的貢獻(xiàn)程度，根據(jù)等比例分配原則進(jìn)行計(jì)算得出，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中的調(diào)控要求進(jìn)行設(shè)置； (3).建立了調(diào)整向量Mt反映時(shí)刻t各節(jié)點(diǎn)應(yīng)調(diào)整的潮流大??；Mt為IXn維的行向量，對(duì)節(jié)點(diǎn)i (I < i < η)的送出斷面潮流進(jìn)行大小為Hii的調(diào)控后，時(shí)刻t的所有監(jiān)控?cái)嗝嬖较奕肯? ⑷·運(yùn)用公式Λ Pt=Pi -Pt計(jì)算時(shí)刻t的裕度矩陣Λ Pt ; Λ Pt為nXn階的方陣(Λ PiJ)nXn,P/為該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的限值矩陣，由各斷面的監(jiān)控限值構(gòu)成，Pt為時(shí)刻t的潮流矩陣，由電力系統(tǒng)中的SCADA系統(tǒng)采集；裕度矩陣APt反映監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中各斷面在時(shí)刻t的斷面裕度大小，若APij〈0，則斷面Iij越限，若APij>0，則斷面Iij未越限； (5).若某一斷面Iu潮流越限，按照“自下而上”的原則，先消除其所有下級(jí)斷面的越限，然后更新裕度矩陣，若該斷面依然過載，則按照系數(shù)矩陣K，確定各節(jié)點(diǎn)應(yīng)承擔(dān)的調(diào)整潮流大小，以消除該斷面過載； (6).遍歷所有監(jiān)視斷面，并對(duì)過載斷面執(zhí)行消除過載的措施，直到所有斷面過載消除，獲得時(shí)刻t的調(diào)整向量Mt。
全文摘要
一種電網(wǎng)復(fù)雜監(jiān)控?cái)嗝娉绷骺刂频目焖儆?jì)算方法，該方法根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象，構(gòu)建了基于有向圖的監(jiān)控?cái)嗝嫱負(fù)鋱D。提出按照“自下而上”的原則逐級(jí)消除監(jiān)控?cái)嗝孢^載，利用系數(shù)矩陣來實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)量的快速分配，并基于圖論中的鄰接矩陣與路徑矩陣進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)。實(shí)例仿真結(jié)果表明本文提出的方法在復(fù)雜斷面監(jiān)控中可行和有效。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102930141SQ20121037970
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者張茂林, 謝一工 申請(qǐng)人:云南電力調(diào)度控制中心