CN103354345A - 一种获取平行线路初始断点集的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种最小断点集求取过程中获取平行线路初始断点集的方法。首先，该方法提取网络基础信息（网络的节点、支路、保护等）；其次，利用网络基础信息建立节点-保护矩阵；再次，根据矩阵判断出平行线路，进一步获取平行线路保护集，并对其分成强、弱相关平行线路保护群、一般平行线路保护集等三种类型；最后，制定平行线路保护集处理方法，最终获取平行线路初始断点集。该方法无需回路信息，简单直观，能够快速判断出平行线路；计算量小，对平行线路进行分类后制定的初始断点集计算判据有效地减少最终断点数目及断点所占节点数，为获取全网最小断点集奠定基础，具有很强的实用价值。

Description

一种获取平行线路初始断点集的方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种获取平行线路初始断点集的方法。

背景技术

最小断点集的求取是复杂环网方向保护整定计算最关键的步骤之一，承担着保障电网安全可靠运行的重要任务。研究表明，70%的大面积停电事故是直接或间接由于保护定值不合理而造成了，保护的不正确动作将产生大面积、长时间的停电事故。当网络中存在环路时，方向保护配合会出现配合“死锁”问题，要求选取一组有效的整定起始点，将所有的“死锁”解开，保证全网保护的合理配合。整定起始点的选取有多种结果，理论研究表明，保护的初始点数目越少越好，数目最少的断点集即为最小断点集。断点选择合适，有利于保护的协调配合；反之，断点选择不当，则全网配合收敛速度可能会比较缓慢，甚至不能收敛，并且还可能影响全网保护动作的快速性和灵敏度。最小断点集求解过程中初始断点的选取通常是将终端保护、平行线路保护、自环结构保护等列为初始断点，终端线路和自环结构的保护特征显著，具有唯一性，此类断点的选取方法对对最终断点数目及断点所占节点数无影响。而平行线路作为一种特殊的环路结构，其相关保护的整定无法单纯依赖于非平行线路保护完成。因此，对于任意一组平行线路，必须将其中一组平行线路保护集选取为断点，另一个平行线路保护集作为非断点，反之亦然。平行线路两端的保护如何选取，不同平行线路如何选取，这些将大大影响断点数目及断点所占的节点数。传统的方法基于保护的有向图进行平行线路的判断，计算量大，需要回路信息，当确定平行线路后，传统的方法采用随机方式将平行线路某一端保护选为初始断点。这种方法未对平行线路类型进行分类比较，随机性强，极大地影响了最终断点的数目及断点所占的节点数，且规律性差，不利于推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种获取平行线路初始断点集的方法。

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种获取平行线路初始断点集的方法，包括以下步骤：

一种获取平行线路初始断点集的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）提取网络基础信息，若网络共有n个节点，编号分别为节点1，2，…，n；有b条支路，编号分别为支路1，2，…，b；有m个保护，编号分别为保护1，2，…，m；

（2）利用网络基础信息，建立节点-保护矩阵(NRM)，NRM的规模为(n×b)，假设保护R_k位于节点N_i上及支路B_j上，则NRM元素具体计算方法如下：

NRM(N_i,B_j)=R_k(i=1,2,…,n;j=1,2,…,b;k=1,2,…,m)

其中，R_k指该保护的编号为k，其中k=1，2，…，m ，N_i指网络中的第i个节点， i=1，2，…，n，B_j指网络中的第j条支路， j=1，2，…，n，遍历所有的保护即可得到全网的NRM，该矩阵表征了节点上的保护信息及网络中保护的分布状况；

（3）若两条或两条以上的支路直接连接于两个节点，则称这些线路构成一组平行线路，平行线路的判断方法具体指：若NRM第1，2，…，l列的元素均分布位于NRM的第x行及第y行，则确定支路1，2，…，l为平行线路，平行线路两端的保护分别构成一组平行线路保护集，由此获取平行线路保护集，并对其进行分类，平行线路两端的保护各构成一组平行线路保护集G_i，利用NRM，对各组平行线路保护集进行分类，具体分为：

若平行线路保护集G_i中两组或两组以上元素位于NRM的同一行，其中i=1，2，…，g，则将其确定为强相关平行线路保护群S_j，j=1，2，…，s，

若平行线路保护集G_i中两组或两组以上元素所在的行之间有且仅有1条支路，其中i=1，2，…，g，则将其确定为强相关平行线路保护群W_j，j=1，2，…，w，

除开上述所列举的强、弱平行线路保护集则为一般平行线路保护集；

（4）根据平行线路保护集特点，获取平行线路初始断点集：

A、若网络中存在强相关平行线路保护群，则将其所有元素选为初始断点，放入初始断点集M中，并更新NRM，所述更新NRM指的是将NRM中被选为初始断点的保护置0，如此重复直至无强相关平行线路保护群；若不存在则转入步骤B。

B、若网络中存在弱相关平行线路保护群，则将其所有元素选为初始断点，放入初始断点集M中，并更新NRM，所述更新NRM指的是将NRM中被选为初始断点的保护置0，如此重复直至无弱相关平行线路保护群；若不存在则转入步骤C。

C、根据平行线路保护集保护依赖度的大小，将被依赖度最大的平行线路保护集选为初始断点，放入初始断点集M中，并更新NRM，所述更新NRM指的是将NRM中被选为初始断点的保护置0，如此重复直至无平行线路保护集。

所述网络中有m个保护，编号分别为1，2，…，m，这边所指的编号可用实际命编，无需连续编号或固定格式。

所述的依赖度与被依赖度，即表征保护间的主/后配合关系，可用目前计算最小断点集已有的任意方法进行计算。

综上所述，本发明相比现有技术具有如下优点：

本发明利用网络基础信息，建立节点-保护矩阵，在此基础上，提出了一种获取平行线路初始断点集的方法，主要有以下优点：

利用节点-保护矩阵进行平行线路的判断方法无需回路信息，简单直观，利于扩展。

将平行线路保护集进一步划分为强相关平行线路保护群、弱相关平行线路保护群、一般平行线路保护集等三种，这样的分类能够更清晰地了解平行线在网络中的具体位置及结构特点。

制定优先级别不同的平行线路初始断点计算判据，计算量小，减少最终断点数目及断点所占节点数，适用于各种结构类型的平行线路。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1为本实施例中获取平行线路初始断点集的程序流程图；

图2为应用本发明的3节点5支路系统示意图。

具体实施方式

本发明提出的获取平行线路初始断点集方法，结合附图，以下给出实施例的详细说明和具体的操作过程：

图1所示为本实施例中获取平行线路初始断点集的程序流程图。首先，提取网络基础信息（网络的节点、支路、保护等），由此建立节点-保护矩阵，并判断出平行线路；其次，获取平行线路保护集，并对其进行分类，具体分为强、弱相关平行线路保护群、一般平行线路保护集等三种类型；最后，基于平行线路保护集制定判据，最终获取平行线路初始断点集，为获取全网最小断点集奠定基础。

图2所示为应用本发明的3节点5支路的网络示意图。针对图2所示的网络，初始断点集的具体求解过程为：

一、提出网络基础信息，建立节点-保护矩阵(NRM)，确定平行线路。

（1）提取网络的基础信息为：该网络共有3个节点，编号分别为：①、②、③；有5条支路，编号分别为：A、B、C、D、E；有10个保护，编号分别为：1，2，…，10。

（2）网络标识完后，依次建立节点-保护矩阵(NRM)。假设保护R_k位于节点N_i上及支路B_j上，NRM的内部元素具体计算方法如式（1）下：

NRM(N_i,B_j)=R_k(i=1,2,…,n;j=1,2,…,b;k=1,2,…,m)（1）

其中， R_k指该保护的编号为k（k=1，2，…，m），N_i指网络中的第i（i=1，2，…，n）个节点，Bj指网络中的第j（j=1，2，…，n）条支路，遍历所有的保护即可得到全网的NRM，具体元素如式（2）所示。该矩阵可以表征节点上的保护信息及网络中保护的分布状况。

$\mathrm{NRM}=\left[\begin{array}{ccccc}1& 3& 2& 0& 0\\ 0& 4& 5& 6& 7\\ 8& 0& 0& 9& 10\end{array}\right]---\left(2\right)$

如式（2）所示，该网络的NRM规模为(3×5)，NRM行编号代表节点信息，列标号代表支路信息，内部元素代表保护信息。

（3）确定平行线路，根据平行线路的判断方法（若NRM第1，2，…，l列的元素均分布位于NRM的第x行及第y行，则可确定支路1，2，…，l为平行线路），由NRM元素分布特点可以看出，支路B、C两端的保护同时位于NRM的第1、2行；支路D、E两端的保护同时位于NRM的第2、3行。因此可以确定，支路B、C为平行线路，支路D、E也为平行线路。平行线路确定后，其两端的保护即分别构成平行线路保护集。即平行线路保护集有{2,3}、{4,5}、{6,7}或{9,10}。

依据强相关平行线路保护集的判断方法（若平行线路保护集G_i中两组或两组以上元素位于NRM的同一行）：保护集{4,5}、{6,7}均位于NRM的第2行，即同时位于节点②，因此构成一组强相关平行线路保护集，即S₁={4，5，6，7}；

依据弱相关平行线路保护集的判断方法（两组或两组以上元素所在的行之间有且仅有1条支路）：保护集{2，3}位于第1行，保护集{9，10}位于第3行，而第1行和第3行之间有且仅有支路A，因此构成一组弱相关平行线路保护集，即W₁={4，5，6，7}。

（4）基于平行线路保护集，获取平行线路初始断点集。由步骤（3）可知网络中存在强相关一组强相关平行线路保护集（S₁={4，5，6，7}），因此，将S₁中元素均选取为断点，初始断点集M={4，5，6，7}，更新NRM，如式（3）所示：

$\mathrm{NRM}=\left[\begin{array}{ccccc}1& 3& 2& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\\ 8& 0& 0& 9& 10\end{array}\right]---\left(3\right)$

此时网络中已不存在平行线路保护集，平行线路的初始断点集初始断点即选取成功。

在此基础上选取的初始断点，形成初始断点集M={4，5，6，7}，在M的基础上该网络保护间的配合关系均能确定，无需其他断点，即此初始断点集为该网络最终的最小断点集。该最小断点集数目只有4个，所占得节点仅有1个，均是最优的结果。当网络较为复杂时，采用这种方式简单直观，计算量小，计算出的初始断点能够大大减少最终最小断点集断点数目及断点所占节点数，具有良好的工程实用性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种获取平行线路初始断点集的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）提取网络基础信息，若网络共有n个节点，编号分别为节点1，2，…，n；有b条支路，编号分别为支路1，2，…，b；有m个保护，编号分别为保护1，2，…，m；

（2）利用网络基础信息，建立节点-保护矩阵(NRM)，NRM的规模为(n×b)，假设保护R_k位于节点N_i上及支路B_j上，则NRM元素具体计算方法如下：

NRM(N_i,B_j)=R_k(i=1,2,…,n;j=1,2,…,b;k=1,2,…,m)

其中，R_k指该保护的编号为k，其中k=1，2，…，m ，N_i指网络中的第i个节点， i=1，2，…，n，B_j指网络中的第j条支路， j=1，2，…，n，遍历所有的保护即可得到全网的NRM，该矩阵表征了节点上的保护信息及网络中保护的分布状况；

（3）若两条或两条以上的支路直接连接于两个节点，则称这些线路构成一组平行线路，平行线路的判断方法具体指：若NRM第1，2，…，l列的元素均分布位于NRM的第x行及第y行，则确定支路1，2，…，l为平行线路，平行线路两端的保护分别构成一组平行线路保护集，由此获取平行线路保护集，并对其进行分类，平行线路两端的保护各构成一组平行线路保护集G_i，利用NRM，对各组平行线路保护集进行分类，具体分为：

若平行线路保护集G_i中两组或两组以上元素位于NRM的同一行，其中i=1，2，…，g，则将其确定为强相关平行线路保护群S_j，j=1，2，…，s，

若平行线路保护集G_i中两组或两组以上元素所在的行之间有且仅有1条支路，其中i=1，2，…，g，则将其确定为强相关平行线路保护群W_j，j=1，2，…，w，

除开上述所列举的强、弱平行线路保护集则为一般平行线路保护集；

（4）根据平行线路保护集特点，获取平行线路初始断点集：

A、若网络中存在强相关平行线路保护群，则将其所有元素选为初始断点，放入初始断点集M中，并更新NRM，所述更新NRM指的是将NRM中被选为初始断点的保护置0，如此重复直至无强相关平行线路保护群；若不存在则转入步骤B。

B、若网络中存在弱相关平行线路保护群，则将其所有元素选为初始断点，放入初始断点集M中，并更新NRM，所述更新NRM指的是将NRM中被选为初始断点的保护置0，如此重复直至无弱相关平行线路保护群；若不存在则转入步骤C。

C、根据平行线路保护集保护依赖度的大小，将被依赖度最大的平行线路保护集选为初始断点，放入初始断点集M中，并更新NRM，所述更新NRM指的是将NRM中被选为初始断点的保护置0，如此重复直至无平行线路保护集。

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