一種基于節(jié)點(diǎn)集GN分裂算法的220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方法，具體涉及一種基于節(jié)點(diǎn)集分裂算法的220kV 城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國(guó)500kV輸電網(wǎng)架的形成，220kV電網(wǎng)逐步向次輸電網(wǎng)轉(zhuǎn)變；電源建設(shè)快于 電網(wǎng)建設(shè)導(dǎo)致系統(tǒng)短路容量迅速增加，致使部分變電站主變壓器的短路電流水平超過(guò)斷路 器的開(kāi)斷能力；為解決此問(wèn)題，一些地區(qū)已經(jīng)形成了獨(dú)立的220kV分區(qū)電網(wǎng)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、 負(fù)荷密度高的地區(qū)，電力系統(tǒng)分層分區(qū)運(yùn)行已實(shí)施。
[0003] 220kV分區(qū)運(yùn)行主要分為方案制定和評(píng)估兩部分；目前，針對(duì)220kV分區(qū)的研究大 多集中在方案評(píng)估階段，對(duì)于方案制定過(guò)程只是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)按照行政區(qū)劃或電網(wǎng)所屬電 力公司來(lái)劃分，缺乏有效的理論支撐，難以形成合理的分區(qū)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種基于復(fù)雜網(wǎng)中考慮節(jié)點(diǎn)集的GN分裂算法的220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū) 方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于節(jié)點(diǎn)集GN分裂算法的220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方 法，包括以下步驟：
[0006] 從城市環(huán)網(wǎng)中獲取源節(jié)點(diǎn)，形成節(jié)點(diǎn)集NodeSet ;
[0007] 采用傳統(tǒng)GN分裂算法，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)獲取邊介數(shù)，并將220kV線路回?cái)?shù)作為邊的權(quán) 重，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各邊的綜合邊介數(shù)；
[0008] 不斷移除這種綜合邊介數(shù)最大的邊，直到網(wǎng)絡(luò)不再出現(xiàn)新分區(qū)，形成初步環(huán)網(wǎng)分 區(qū)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成初步220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案。
[0009] 作為優(yōu)選，所述初步220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案進(jìn)行校驗(yàn)后獲取最終220kV城市環(huán) 網(wǎng)分區(qū)方案。
[0010] 作為優(yōu)選，所述節(jié)點(diǎn)集NodeSet的形成方法如下：
[0011] 獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)，電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括500kV變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、220kV變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、及 其表征220kV站點(diǎn)聯(lián)系的交流線路及其回?cái)?shù)；
[0012] 根據(jù)獲取的電網(wǎng)數(shù)據(jù)將電網(wǎng)抽象成拓?fù)溥B接圖；
[0013] 獲取每個(gè)220kV變電站節(jié)點(diǎn)的度，并進(jìn)行降序排序；
[0014] 依據(jù)電網(wǎng)500kV的個(gè)數(shù)N，選取節(jié)點(diǎn)度在前N類的節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)集NodeSet。
[0015] 作為優(yōu)選，根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)溥B接圖形成鄰接矩陣，根據(jù)鄰接矩陣和廣泛搜索算法獲 取每個(gè)220kV變電站節(jié)點(diǎn)的度。
[0016] 作為優(yōu)選，所述校驗(yàn)包括靜態(tài)安全分析和短路電流校驗(yàn)，所述短路電流校驗(yàn)包括 三相短路電流校驗(yàn)和單相短路電流校驗(yàn)。
[0017] 作為優(yōu)選，所述短路電流校驗(yàn)包括與500kV變電站有直接聯(lián)系的220kV母線的三 相短路電流校驗(yàn)和單相短路電流校驗(yàn)。
[0018] 作為優(yōu)選，所述靜態(tài)安全分析校驗(yàn)包括500kV變電站主變"N-1"和重要線路
[0019] 作為優(yōu)選，所述邊介數(shù)根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的權(quán)值和距離計(jì)算。
[0020] 作為優(yōu)選，所述綜合邊介數(shù)通過(guò)220kV線路回?cái)?shù)作為權(quán)值修正邊介數(shù)獲取。
[0021] 作為優(yōu)選，獲取節(jié)點(diǎn)集NodeSet后，采取傳統(tǒng)GN分裂算法劃分220kV城市環(huán)網(wǎng)分 區(qū)供電形式的社團(tuán)結(jié)構(gòu)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] (1)本發(fā)明形成的分區(qū)方案，可避免目前220kV環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案制定，僅依據(jù)工程經(jīng) 驗(yàn)按照行政區(qū)域劃分或電網(wǎng)所屬電力公司來(lái)劃分時(shí)受人為因素影響較大、缺乏理論支撐的 的問(wèn)題，形成的分區(qū)方案更加準(zhǔn)確和客觀；
[0024] (2)本發(fā)明采用鄰接矩陣和廣泛搜索算法獲得電網(wǎng)220kV變電站的節(jié)點(diǎn)度，并據(jù) 此進(jìn)行降序排序，獲得表征電網(wǎng)中電氣聯(lián)系比較密切的220kV變電站點(diǎn)，作為節(jié)點(diǎn)集。最后 采用傳統(tǒng)GN分裂算法進(jìn)行城市環(huán)網(wǎng)的分區(qū)劃分。此方式計(jì)及實(shí)際電網(wǎng)規(guī)模較大，遍歷所有 源節(jié)點(diǎn)會(huì)影響計(jì)算速率，且結(jié)合220kV環(huán)網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行需形成以500kV變電站為核心的分區(qū) 供電形式，故沒(méi)必要遍歷網(wǎng)絡(luò)所有源節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)；
[0025] (3)本發(fā)明考慮研究電網(wǎng)的電氣聯(lián)系和拓?fù)涮匦?。以電網(wǎng)交流線路回?cái)?shù)作為每條 線路的權(quán)值，修正基于節(jié)點(diǎn)集GN分裂算法獲取的每條邊的邊介數(shù)，獲取綜合邊介數(shù)。通過(guò) 移除表征所研究電網(wǎng)的電氣聯(lián)系比較薄弱的綜合邊介數(shù)較大的邊，逐步形成分區(qū)方案。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028] 一種基于節(jié)點(diǎn)集GN分裂算法的220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方法，包括以下步驟：
[0029] 從城市環(huán)網(wǎng)中獲取源節(jié)點(diǎn)，形成節(jié)點(diǎn)集NodeSet ;
[0030] 采用傳統(tǒng)GN分裂算法，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)獲取邊介數(shù)將220kV線路回?cái)?shù)作為邊的權(quán)重， 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各邊的綜合邊介數(shù)；
[0031] 不斷移除這種綜合邊介數(shù)最大的邊，直到網(wǎng)絡(luò)不再出現(xiàn)新分區(qū)，形成初步環(huán)網(wǎng)分 區(qū)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成初步220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案。
[0032] 所述初步220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案進(jìn)行校驗(yàn)后獲取最終220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方 案。
[0033] 由于研究網(wǎng)絡(luò)為500/220kV電磁環(huán)網(wǎng)的220kV城市環(huán)網(wǎng)，將其劃分成獨(dú)立的社團(tuán) 結(jié)構(gòu)時(shí)，需形成以500kV變電站為中心的220kV分區(qū)運(yùn)行，功率交換僅通過(guò)500kV聯(lián)絡(luò)線傳 輸?shù)姆謪^(qū)供電形式；考慮到該網(wǎng)絡(luò)最終劃分結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)集應(yīng)選取與500kV變電站有 直接聯(lián)系的220kV變電站?？紤]到這類變電站在對(duì)應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)中電氣聯(lián)系緊密，即度值最 大；但當(dāng)這些變電站的度相同時(shí)，可將其作為一類，并計(jì)及除此之外的其他重要的220kV變 電站；所以識(shí)別這類220kV變電站，并將其作為節(jié)點(diǎn)集的步驟如下：
[0034] 獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)，電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括500kV變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、220kV變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、及 其表征220kV站點(diǎn)聯(lián)系的交流線路及其回?cái)?shù)；
[0035] 根據(jù)獲取的電網(wǎng)數(shù)據(jù)將電網(wǎng)抽象成拓?fù)溥B接圖；根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)溥B接圖形成鄰接矩 陣，根據(jù)鄰接矩陣和廣泛搜索算法獲取每個(gè)220kV變電站節(jié)點(diǎn)的度，并進(jìn)行降序排序；
[0036] 依據(jù)電網(wǎng)500kV的個(gè)數(shù)N，選取節(jié)點(diǎn)度在前N類的節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)集NodeSet。
[0037] 所述校驗(yàn)包括靜態(tài)安全分析和短路電流校驗(yàn)，所述短路電流校驗(yàn)包括三相短路電 流校驗(yàn)和單相短路電流校驗(yàn)。
[0038] 所述短路電流校驗(yàn)包括與500kV變電站有直接聯(lián)系的220kV母線的三相短路電流 校驗(yàn)和單相短路電流校驗(yàn)。
[0039] 所述靜態(tài)安全分析校驗(yàn)包括500kV變電站主變"N-1"和重要線路"N-1" ；重要線 路"N-1"指研究電網(wǎng)中某區(qū)域因負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致部分負(fù)載比較重的線路。
[0040] 所述邊介數(shù)根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的權(quán)值和距離計(jì)算。
[0041 ] 所述綜合邊介數(shù)通過(guò)220kV線路回?cái)?shù)作為權(quán)值修正邊介數(shù)獲取。
[0042] 獲取節(jié)點(diǎn)集NodeSet后，采取傳統(tǒng)GN分裂算法劃分220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)供電形式 的社團(tuán)結(jié)構(gòu)；劃分過(guò)程中，需考慮電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行方式的特點(diǎn)，主要考慮以下三個(gè)原則：
[0043] A、500kV站主變?yōu)閮膳_(tái)的不能獨(dú)立供一片區(qū)，其應(yīng)與其他500kV站"手拉手"運(yùn)行；
[0044] B、具有三臺(tái)主變的500kV站可獨(dú)立供電一片區(qū)域；
[0045] C、220kV站點(diǎn)不能出現(xiàn)三臺(tái)及以上的"串供結(jié)構(gòu)"。
[0046] 基于節(jié)點(diǎn)GN分裂算法220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案的操作步驟如下：
[0047] A、獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)，包含500kV變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、220kV變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、及其表征 220kV站點(diǎn)聯(lián)系的交流線路及其回?cái)?shù)；
[0048] B、電網(wǎng)抽象成拓?fù)溥B接圖，生成鄰接矩陣；
[0049] C、依據(jù)鄰接矩陣和廣泛搜索算法，獲取每個(gè)220kV變電站節(jié)點(diǎn)的度，并進(jìn)行降序 排序；
[0050] D、依據(jù)電網(wǎng)500kV的個(gè)數(shù)N，選取節(jié)點(diǎn)度在前N類的節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)集和源節(jié)點(diǎn)；
[0051] E、遍歷源節(jié)點(diǎn)，獲得網(wǎng)絡(luò)圖的節(jié)點(diǎn)的權(quán)值、距離并計(jì)算邊的邊介數(shù)；
[0052] F、將交流線回?cái)?shù)作為邊的權(quán)值，計(jì)算邊的綜合邊介數(shù)；
[0053] G、移除當(dāng)前綜合邊介數(shù)最大值的邊，并修改網(wǎng)絡(luò)圖的鄰接矩陣；
[0054] H、采用深度搜索算法判定網(wǎng)絡(luò)是否出現(xiàn)新分區(qū)，若是，執(zhí)行下一步；反之，轉(zhuǎn)至E ;
[0055] I、判定是否存在不滿足主變臺(tái)數(shù)要求的500kV變電站，若否，執(zhí)行下一步；反之， 修改鄰接矩陣后，轉(zhuǎn)至H ;
[0056] J、判斷當(dāng)前分區(qū)中是否存在3臺(tái)及以上的串供結(jié)構(gòu)，若否，執(zhí)行下一步；反之，進(jìn) 行修改鄰接矩陣后，轉(zhuǎn)至H ;
[0057] K、計(jì)算社團(tuán)結(jié)構(gòu)模塊度指標(biāo)；
[0058] L、獲取最終的220kV城市環(huán)網(wǎng)分區(qū)方案；
[0059] M、對(duì)分區(qū)方案進(jìn)行評(píng)估。
[0060] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述：采用某實(shí)際城市電網(wǎng)作為算例；該電 網(wǎng)在2016年，相比2015年的5個(gè)500kV變電站，又新投運(yùn)了 2個(gè)500kV變電站；2015年該 電網(wǎng)負(fù)荷需求為985萬(wàn)千瓦，按照7%的負(fù)荷增長(zhǎng)率，2016年枯水期最大下網(wǎng)負(fù)荷約1050 萬(wàn)千瓦；該電網(wǎng)具有67個(gè)220kV變電站，變電站彼此聯(lián)系緊密，共計(jì)有175回線路，部分變 電站之間有四回線路。
[0061] 其中，220kV變電站節(jié)點(diǎn)編號(hào)數(shù)據(jù)，如表1所示；220kV交流線數(shù)據(jù)如表2所示， 與500kV變電站直接聯(lián)系的220kV站點(diǎn)數(shù)據(jù)如表3所示，主要包含220kV變電站聯(lián)系和線 路回?cái)?shù)；采用基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集GN分裂算法