CN109638845B - 输电线路投切组合方案建立方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电线路投切组合方案建立方法及装置，该方法应用于电力系统技术领域，所述方法包括：设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max；计算每个待检节点在切除k条线路后的k‑自阻抗；根据各个待检节点的k‑自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案；根据预设步长d增加所述初始切除路数k至k+d；若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k‑自阻抗的步骤；若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成。本发明提供的输电线路投切组合方案建立方法及装置能够快速建立投切组合方案。

Description

输电线路投切组合方案建立方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，更具体地说，是涉及一种输电线路投切组合方案建立方法及装置。

背景技术

近年来电力建设快速发展，随着单机、发电厂、变电站的容量不断增加，城市和工业中心的负荷和负荷密度不断增长，以及电力系统之间的互联加强，各级电网中的短路电流水平不断增加。目前短路电流超标已成为我国220kV电网普遍存在的问题，是电网规划运行、电源和变电站接入的一大制约要素，不利于电网规划与发展。为此，控制各级短路电流在一定水平，是提升电网安全运行水平的重中之重。

其中，线路投切是短期内限制短路电流的兼具经济型与灵活性的一种措施。但现有投切组合方案的建立需要穷举检验所有投切组合方案，时间成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路投切组合方案建立方法及装置，以解决现有技术中存在的投切组合方案建立时间成本较高的技术问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种输电线路投切组合方案建立方法，包括：

设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max；

计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗；

根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案；

根据预设步长d增加所述初始切除路数k至k+d；

若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗的步骤；

若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成。

本发明实施例的第二方面，提供了一种输电线路投切组合方案建立装置，包括：

参数设定模块，用于设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max；

阻抗计算模块，用于计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗；

阻抗判断模块，用于根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案；

路数更新模块，用于根据预设步长d增加所述初始切除路数k至k+d；

循环投切模块，用于若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗的步骤；

进程判断模块，用于若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成。

本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的输电线路投切组合方案建立方法的步骤。

本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的输电线路投切组合方案建立方法的步骤。

本发明提供的输电线路投切组合方案建立方法及装置的有益效果在于：本发明提供的输电线路投切组合方案建立方法及装置依据线路投切与网络拓扑的联系，建立了线路投切与节点自阻抗的表达式，通过定量分析的表达式进行定性分析，推导出线路投切与节点短路电流的定性关系，进一步地，利用这一定性关系建立满足短路电流约束地高压输电网线路投切组合方案建立方法。该方法具有较好的适用性，避免了穷举检验所有投切组合方案的短路电流，能够较快地搜索出所有满足短路电流约束的投切方案组合，辅组电网规划、运行决策，较好地满足了实际需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的流程示意图；

图3为本发明再一实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的流程示意图；

图4为本发明一实施例提供的输电线路投切组合方案建立装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，图1为本发明一实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的流程示意图。该方法包括：

S101：设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max。

S102：计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗。

S103：根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案。

S104：根据预设步长d增加所述初始切除路数k至k+d。

S105：若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗的步骤。

S106：若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成。

在本实施例中，在设置初始切除线路数和最大切除线路数之前，可首先计算输电线路正常运行方式下的阻抗矩阵，并根据正常运行方式下的阻抗矩阵确定待检节点。

在本实施例中，可设置初始切除线路数k＝1，预设步长d＝1，则本实施例的输电线路投切组合建立方法即为：

k＝1时，在前述正常运行方式下的阻抗矩阵的基础上，通过支路追加法计算每个待检节点在切除1条线路后的1-自阻抗，并根据待检节点1-自阻抗的值，将所有1线投切线路方案分为1线合格方案和1线不合格方案。

k＝k+d，即k＝k+1，k＝2时，在前述正常运行方式下的阻抗矩阵的基础上，通过支路追加法计算每个待检节点在切除2条线路后的2-自阻抗，并根据待检节点2-自阻抗的值，将所有2线投切线路方案分为2线合格方案和2线不合格方案。其中，待检节点为1线不合格方案中的节点，2线投切线路方案在1线不合格方案的基础上生成。

k＝k+d，即k＝k+1，k＝3时，原理与k＝2时相同，此处不再赘述。

不断执行k＝k+d的过程，直到k+d>k_max或当前待检节点集为空，则当前线路投切组合方案建立完成。该线路投切方案即为所有线路合格方案的集合。

在本实施例中，以k＝1为投切方案建立的起始点，基于切除一条线路后短路电流的超标情况，可将所有线路分为一线合格线路和一线不合格线路。由电路原理可知，切除线路越多，短路电流越小，因此切除含“一线合格线路”的投切方案短路电流必然合格，无须检验，此种方案即为1线合格方案。待检验的候选集合由“一线不合格线路”的k_max元组合生成，即待检验的候选集是在1线不合格方案的基础上生成的，而在1线不合格方案的基础上生成的投切方案候选集可能含有“k线合格方案”(k＝2,3,…，k_max)，即可能含有直接判断的无须检验的短路电流合格的线路投切方案，因此需要不断筛选到候选集合为空才能保证得到所有合格的投切方案。其中，切除一条线路后短路电流的超标情况可根据切除一条线路后各个投切方案中待检节点的自阻抗确定。

从上述描述可知，本发明实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法及装置依据线路投切与网络拓扑的联系，建立了线路投切与节点自阻抗的表达式，通过定量分析的表达式进行定性分析，推导出线路投切与节点短路电流的定性关系，进一步地，利用这一定性关系建立满足短路电流约束地高压输电网线路投切组合方案建立方法。该方法具有较好的适用性，避免了穷举检验所有投切组合方案的短路电流，能够较快地搜索出所有满足短路电流约束的投切方案组合，辅组电网规划、运行决策，较好地满足了实际需求。

请一并参考图1及图2，图2为本申请另一实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，该方法还可以包括确定当前输电线路待检节点的过程：

S201：获取输电线路元件数据。

S202：根据所述输电线路元件数据确定当前输电线路各个节点的自阻抗。

S203：根据当前输电线路各个节点的自阻抗确定待检节点。

在本实施例中，在设置初始切除线路数和最大切除线路数之前，可首先计算输电线路正常运行方式下的阻抗矩阵，并根据正常运行方式下的阻抗矩阵确定待检节点。其中，也可根据正常运行方式下的阻抗矩阵计算输电线路的正常运行方式下的短路电流，并根据短路电流确定输电线路的待检节点。

请一并参考图1及图3，图3为本申请再一实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，上述步骤S103可以详述为：

S301：若某一投切方案所有待检节点的k-自阻抗均大于预设阈值，则将此投切方案添加至k线合格方案。

S302：若某一投切方案中存在待检节点的k-自阻抗不大于预设阈值，则将此投切方案添加至k线不合格方案。

在本实施例中，若某一投切方案所有待检节点的k-自阻抗均大于预设阈值，则说明该投切方案的短路电流合格，则将此投切方案添加至k线合格方案。若某一投切方案中存在待检节点的k-自阻抗不大于预设阈值，则说明该投切方案相对于当前的切除线路数来说，短路电流是不合格的，则将此投切方案添加至k线不合格方案。

可选地，作为本发明实施例提供的输电线路投切组合方案建立方法的一种具体实施方式，待检节点的k-自阻抗矩阵的计算方法为：

式中，Z(X)为投切方案X开断线路后的节点阻抗矩阵，Z₀为输电线路初始状态时的节点阻抗矩阵，

为投切方案X所切断线路的关联矩阵。其中，c_(X)为：

式中，

为投切方案X所切断线路的阻抗值。

在本实施例中，待检节点的k-自阻抗可由待检节点的k-自阻抗矩阵得到，上述即为待检节点的k-自阻抗矩阵的计算方法。

在此基础上，若根据支路追加法在投切方案X的基础上多开断一条线路，则多开断一条线路后待检节点的自阻抗矩阵可直接由下式得到：

式中，Z′_kk、Z_kk分别为节点开断线路前、后的节点自阻抗，Z_jj、Z_ii为开断线路前、后的节点阻抗矩阵的对应元素，

为开断线路的阻抗值。

在高压输电网络的短路电流实用计算中，只涉及所有元件的电抗，因此各个电路节点的自阻抗大于互阻抗，即Z_ii>Z_ij，Z_jj>Z_ij，因此，在投入一条新的线路后，任一节点的自阻抗变化：

即在网络中任意投入一条线路，所有节点的自阻抗减小，进而所有节点的短路电流增大。反之，在网络中任意切除一条线路，所有节点的自阻抗增大，进而所有节点的短路电流减小。因此，当判断一个投切方案的短路电流合格时，在其基础上多切除线路的方案无须检验可确定其短路电流合格；当判断一个投切方案短路电流超标时，在其基础上多投入线路的方案无须检验可确定其短路电流超标。

对应于上文实施例的输电线路投切组合方案建立方法，图4为本发明一实施例提供的输电线路投切组合方案建立装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参考图4，该装置包括：参数设定模块10，阻抗计算模块20，阻抗判断模块30，路数更新模块40，循环投切模块50，进程判断模块60。

其中，参数设定模块10，用于设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max。

阻抗计算模块20，用于计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗。

阻抗判断模块30，用于根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案。

路数更新模块40，用于根据预设步长d增加所述初始切除路数k至k+d。

循环投切模块50，用于若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗的步骤。

进程判断模块60，用于若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成。

参考图4，在本发明的另一个实施例中，输电线路投切组合方案建立装置还可以包括：

节点确定模块70，用于根据输电线路元件数据确定当前输电线路的待检节点。

参考图4，在本发明的再一个实施例中，节点确定模块70可以包括：

数据获取单元71，用于获取输电线路元件数据。

阻抗确定单元72，用于根据所述输电线路元件数据确定当前输电线路各个节点的自阻抗。

节点确定单元73，用于根据当前输电线路各个节点的自阻抗确定待检节点。

可选地，作为本发明实施例提供的输电线路投切组合方案建立装置的一种具体实施方式，根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案，包括：

若某一投切方案所有待检节点的k-自阻抗均大于预设阈值，则将此投切方案添加至k线合格方案。

若某一投切方案中存在待检节点的k-自阻抗不大于预设阈值，则将此投切方案添加至k线不合格方案。

可选地，作为本发明实施例提供的输电线路投切组合方案建立装置的一种具体实施方式，待检节点的k-自阻抗矩阵的计算方法为：

式中，Z(X)为投切方案X开断线路后的节点阻抗矩阵，Z₀为输电线路初始状态时的节点阻抗矩阵，

为投切方案X所切断线路的关联矩阵。其中，c_(X)为：

式中，

为投切方案X所切断线路的阻抗值。

参见图5，图5为本发明一实施例提供的一种终端设备的示意框图。如图5所示的本实施例中的终端600可以包括：一个或多个处理器601、一个或多个输入设备602、一个或多个输出设备603及一个或多个存储器604。上述处理器601、输入设备602、则输出设备603及存储器604通过通信总线605完成相互间的通信。存储器604用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令。处理器601用于执行存储器604存储的程序指令。其中，处理器601被配置用于调用程序指令执行以下操作上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块10至70的功能。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器601可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

输入设备602可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备603可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。

该存储器604可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器601提供指令和数据。存储器604的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器604还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器601、输入设备602、输出设备603可执行本发明实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式，也可执行本发明实施例所描述的终端的实现方式，在此不再赘述。

在本发明的另一实施例中提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序包括程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是终端的外部存储设备，例如终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，计算机可读存储介质还可以既包括azA终端的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及终端所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的终端和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种输电线路投切组合方案建立方法，其特征在于，包括：

设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max；

计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗；

根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案；

根据预设步长d增加所述初始切除线路数k至k+d；

若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗的步骤；

若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成；

其中，待检节点的k-自阻抗矩阵的计算方法为：

式中，Z(X)为投切方案X开断线路后的节点阻抗矩阵，Z₀为输电线路初始状态时的节点阻抗矩阵，

为投切方案X所切断线路的关联矩阵；其中，c_(X)为：

式中，

为投切方案X所切断线路的阻抗值。

2.如权利要求1所述的输电线路投切组合方案建立方法，其特征在于，还包括：

根据输电线路元件数据确定当前输电线路的待检节点。

3.如权利要求2所述的输电线路投切组合方案建立方法，其特征在于，所述根据输电线路元件数据确定当前输电线路的待检节点，包括：

获取输电线路元件数据；

根据所述输电线路元件数据确定当前输电线路各个节点的自阻抗；

根据当前输电线路各个节点的自阻抗确定待检节点。

4.如权利要求1所述的输电线路投切组合方案建立方法，其特征在于，所述根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案，包括：

若某一投切方案所有待检节点的k-自阻抗均大于预设阈值，则将此投切方案添加至k线合格方案；

若某一投切方案中存在待检节点的k-自阻抗不大于预设阈值，则将此投切方案添加至k线不合格方案。

5.一种输电线路投切组合方案建立装置，其特征在于，包括：

参数设定模块，用于设置初始切除线路数k和最大切除线路数k_max；

阻抗计算模块，用于计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗；

阻抗判断模块，用于根据各个待检节点的k-自阻抗确定k线合格方案和k线不合格方案；

路数更新模块，用于根据预设步长d增加所述初始切除线路数k至k+d；

循环投切模块，用于若k+d≤k_max，则将k线不合格方案中的节点作为待检节点，并返回执行计算每个待检节点在切除k条线路后的k-自阻抗的步骤；

进程判断模块，用于若k+d>k_max或当前待检节点集为空，则确定当前线路投切组合方案建立完成；

其中，待检节点的k-自阻抗矩阵的计算方法为：

式中，Z(X)为投切方案X开断线路后的节点阻抗矩阵，Z₀为输电线路初始状态时的节点阻抗矩阵，

为投切方案X所切断线路的关联矩阵；其中，c_(X)为：

式中，

为投切方案X所切断线路的阻抗值。

6.如权利要求5所述的输电线路投切组合方案建立装置，其特征在于，还包括：

节点确定模块，用于根据输电线路元件数据确定当前输电线路的待检节点。

7.如权利要求5所述的输电线路投切组合方案建立装置，其特征在于，所述节点确定模块包括：

数据获取单元，用于获取输电线路元件数据；

阻抗确定单元，用于根据所述输电线路元件数据确定当前输电线路各个节点的自阻抗；

节点确定单元，用于根据当前输电线路各个节点的自阻抗确定待检节点。

8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。

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