CN109888755A - 一种电网超导限流器最优配置方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电网超导限流器最优配置方法、装置和设备，能够最优配置电网中的超导限流器的安装位置和阻值大小，最大发挥超导限流器的作用和最经济的电网运行策略。方法包括：101、获取预置节点的各支路的电流分布比例系数；102、根据电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各支路对应的支路重要度评估指标；103、将支路重要度评估指标取得最大值时对应的支路作为超导限流器的安装支路，初始化超导限流器的初始阻值；104、根据初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和初始阻值重新执行步骤101。

Description

一种电网超导限流器最优配置方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及电网故障限流技术领域，尤其涉及一种电网超导限流器最优配置方法、装置和设备。

背景技术

电网故障电流水平的不断提升，给电网的安全稳定运行带来了极大的挑战，主要体现在继电保护方面，不断上升的故障电流水平极有可能超过原有保护装置的额定容量，导致故障无法被及时清除，造成大范围停电事故，甚至导致全网停运。

超导限流器由于其具有正常运行时阻抗接近于零且对电网无不利影响，能够在电网发生短路故障时快速增大阻抗限制短路电流，在电网故障情况下，电流急剧上升，超导限流器将由超导态转变为失超态，呈现出高阻特性，能够实现快速可靠的故障限流，将故障电流限制在继电保护装置容量范围之内，确保继电保护快速可靠动作。因此，超导限流器对电网的稳定运行起着至关重要的作用。

出于超导限流器在电网中的安装个数和安装位置受经济性的限制，需要对超导限流器进行最优配置，包括其安装位置和阻值大小，然而，电网结构日益复杂，故障特性多样化，如何最优配置电网中超导限流器的安装位置和阻值大小，以达到最大化发挥超导限流器的作用和最经济的电网运行策略，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种电网超导限流器最优配置方法、装置和设备，用于最优配置电网中的超导限流器的安装位置和阻值大小，以达到最大化发挥超导限流器的作用和最经济的电网运行策略。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电网超导限流器最优配置方法，包括以下步骤：

101、获取预置节点的各支路的电流分布比例系数；

102、根据所述电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各所述支路对应的支路重要度评估指标；

103、将所述支路重要度评估指标取得最大值时对应的所述支路作为超导限流器的安装支路，初始化所述超导限流器的初始阻值；

104、根据所述初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断所述目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出所述超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和所述初始阻值重新执行步骤101。

优选地，步骤101之前，还包括：

100、将建立的交流电网故障等效模型的所有电源置零，在限流支路设置单位恒流源，用于检测所述限流支路的目标电流值。

优选地，步骤101具体包括：

根据节点分析法建立节点支路电路方程，计算各支路在节点支路中的电流分布比例系数，所述节点支路电路方程为：

其中，Y为交流电网故障等效模型的导纳矩阵，I_n为非限流支路mn的节点n注入电流向量，U_n为节点n电压向量，A为非限流支路mn的电流相关矩阵，为限流支路为ij时，非限流支路mn的电流分布比例系数。

优选地，所述支路重要度评估指标模型具体为：

其中，IF_mn为支路mn的支路重要度评估指标，I_mn为支路mn的支路电流，F_ij为ij限流支路。

本申请第二方面还提供了一种电网超导限流器最优配置装置，包括：

获取单元，用于获取预置节点的各支路的电流分布比例系数；

指标单元，用于根据所述电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各所述支路对应的支路重要度评估指标；

位置单元，用于将所述支路重要度评估指标取得最大值时对应的所述支路作为超导限流器的安装支路，初始化所述超导限流器的初始阻值；

取值单元，用于根据所述初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断所述目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出所述超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和所述初始阻值重新触发所述获取单元。

优选地，还包括：

预处理单元，用于将建立的交流电网故障等效模型的所有电源置零，在限流支路设置单位恒流源，用于检测所述限流支路的目标电流值。

优选地，获取单元具体用于：

根据节点分析法建立节点支路电路方程，计算各支路在节点支路中的电流分布比例系数，所述节点支路电路方程为：

其中，Y为交流电网故障等效模型的导纳矩阵，I_n为支路mn的节点n注入电流向量，U_n为节点n电压向量，A为支路mn的电流相关矩阵，为限流支路为ij时，支路mn的电流分布比例系数。

本申请第三方面还提供了一种电网超导限流器最优配置设备，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的电网超导限流器最优配置方法。

本申请第四方面还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用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的电网超导限流器最优配置方法。

本申请第五方面还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的电网超导限流器最优配置方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种电网超导限流器最优配置方法，包括：101、获取预置节点的各非限流支路的电流分布比例系数；102、根据电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各支路对应的支路重要度评估指标；103、将支路重要度评估指标取得最大值时对应的支路作为超导限流器的安装支路，初始化超导限流器的初始阻值；104、根据初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和初始阻值重新执行步骤101。本申请提供的方法，首先获得限流作用区域节点的各支路的电流分布比例系数，然后根据电流分布比例系数计算各支路的支路重要度评估指标，通过支路重要度指标的大小值权衡超导限流器安装于该支路的限流效果，限流效果取得最好时对应的支路重要指标取值最大，因此可以通过支路重要度指标来确定超导限流器的安装支路，而超导限流器的阻值大小则是通过判断限流支路的目标电流值大小是否小于限流阈值的方式，通过步长迭代超导限流器的阻值大小，当限流支路的目标电流值大小小于限流阈值时停止迭代并输出超导限流器的阻值大小值，因此，本申请提供的方法能够最优配置电网中的超导限流器的安装位置和阻值大小，达到最大化发挥超导限流器的作用和最经济的电网运行策略的有益效果。

附图说明

图1为本申请提供的一种电网超导限流器最优配置方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本申请提供的一种电网超导限流器最优配置方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本申请提供的一种电网超导限流器最优配置装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的交流电网故障等效模型示意图；

图5为图4中的交流电网故障等效模型电源置零后的模型示意图；

图6为本申请实施例中提供的故障电流追踪示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种电网超导限流器最优配置方法的一个实施例，包括：

步骤101、获取预置节点的各支路的电流分布比例系数。

需要说明的是，本申请实施例中的电流分布比例系数具体是指，当确定好故障支路(即限流支路)ij之后，用来衡量节点中的每条支路的电流所占所在节点的电流的比例系数，可用表示。支路mn的电流分布比例系数与支路mn的分布电流相关向量和所在节点电压向量有关。

步骤102、根据电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各支路对应的支路重要度评估指标。

进一步地，支路重要度评估指标模型具体为：

其中，IF_mn为支路mn的支路重要度评估指标，I_mn为支路mn的支路电流，F_ij为ij限流支路

需要说明的是，本申请实施例中，通过支路重要度指标IF_mn的大小值权衡超导限流器安装于该支路的限流效果，支路重要指标模型根据步骤101中得到的电流分布比例系数和支路mn的支路电流来构建，因此，有多少条支路就有对应的多少个电流分布比例系数和支路重要度指标IF_mn。

步骤103、将支路重要度评估指标取得最大值时对应的支路作为超导限流器的安装支路，初始化超导限流器的初始阻值。

需要说明的是，根据步骤102可以得到每条支路对应的电流分布比例系数和支路重要度评估指标，支路重要度评估指标的取值越大，说明该支路的限流效果越好，因此，本申请实施例中，将支路重要度评估指标取得最大值时对应的非限流支路作为超导限流器的安装支路，至此，便完成了超导限流器的安装位置的选取操作。确认好超导限流器的安装位置之后，还需要确认超导限流器的阻值大小，因此，在本申请实施例中，首先需要将超导限流器的初始阻值进行初始化，初始化的初始阻值可根据实际电网运行情况进行合理选取，在此不进行限定。

步骤104、根据初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和初始阻值重新执行步骤101。

需要说明的是，在将超导限流器安装到步骤103选定好的安装支路之后，赋予了超导限流器一个初始阻值，此时，检测限流支路的目标电流是否满足小于限流阈值，如果目标电流已经降到限流阈值以下，说明超导限流器的初始阻值已经满足了限流作用，可以满足保障电网安全运行要求，如果检测到的限流支路的目标电流大于或等于限流阈值，说明超导限流器的初始值并不能满足限流要求，此时的初始阻值不是最优配置，需要进一步确定超导限流器的优化阻值。优化阻值的方式可以是增加预置步长的阻值，预置阻值步长△L可以自由设定，原则上是步长越小越精准，在考虑运算量和运算效率时，可以适当加大预置阻值步长△L。而在安装支路中加入了带有阻值的超导限流器之后，节点电路中的导纳矩阵将相应地发生变化，因此，需要返回步骤101重新确定各支路的电流分布比例系数。

本申请实施例中提供的电网超导限流器最优配置方法，首先获得限流作用区域节点的各支路的电流分布比例系数，然后根据电流分布比例系数计算各支路的支路重要度评估指标，通过支路重要度指标的大小值权衡超导限流器安装于该支路的限流效果，限流效果取得最好时对应的支路重要指标取值最大，因此可以通过支路重要度指标来确定超导限流器的安装支路，而超导限流器的阻值大小则是通过判断限流支路的目标电流值大小是否小于限流阈值的方式，通过步长迭代超导限流器的阻值大小，当限流支路的目标电流值大小小于限流阈值时停止迭代并输出超导限流器的阻值大小值，因此，本申请提供的方法能够最优配置电网中的超导限流器的安装位置和阻值大小，达到最大化发挥超导限流器的作用和最经济的电网运行策略的有益效果。

为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种电网超导限流器最优配置方法的另一个实施例，包括：

步骤201、将建立的交流电网故障等效模型的所有电源置零，在限流支路设置单位恒流源，用于检测限流支路的目标电流值。

需要说明的是，本申请实施例中，需要建立交流电网故障等效模型，如图4所示，然后将交流电网故障等效模型中的所有电源置零，如图5所示，选定故障支路(限流支路)ij，在限流支路ij中设置检测限流支路的目标电流值的单位恒流源，如图6所示。

步骤202、根据节点分析法建立节点支路电路方程，计算各支路在节点支路中的电流分布比例系数，节点支路电路方程为：

其中，Y为交流电网故障等效模型的导纳矩阵，I_n为支路mn的节点n注入电流向量，U_n为节点n电压向量，A为支路mn的电流相关矩阵，为限流支路为ij时，支路mn的电流分布比例系数。

需要说明的是，本申请实施例中，使用节点分析法建立电路方程，计算各支路的电流分布比例系数，其中，电路方程为：

式中， Y_mn为非限流支路mn的导纳。

步骤203、根据电流分布比例系数电流构建支路重要度评估指标模型，计算各支路对应的支路重要度评估指标。

需要说明的是，本申请实施例中，步骤203与上一实施例中的步骤102一致，在此不再进行详细赘述。

步骤204、将支路重要度评估指标取得最大值时对应的非限流支路作为超导限流器的安装支路，初始化超导限流器的初始阻值。

需要说明的是，本申请实施例中，步骤204与上一实施例中的步骤103一致，在此不再进行详细赘述。

步骤205、根据初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和初始阻值重新执行步骤202。

需要说明的是，本申请实施例中的步骤205与上一实施例中的步骤104一致，在此不再进行详细赘述。

为了便于理解，请参阅图3，本申请中提供的一种电网超导限流器最优配置装置的一个实施例包括：

获取单元301，用于获取预置节点的各支路的电流分布比例系数。

指标单元302，用于根据电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各支路对应的支路重要度评估指标。

位置单元303，用于将支路重要度评估指标取得最大值时对应的支路作为超导限流器的安装支路，初始化超导限流器的初始阻值。

取值单元304，用于根据初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和初始阻值重新触发获取单元301。

进一步地，本申请实施例中提供的电网超导限流器最优配置装置还包括：

预处理单元300，用于将建立的交流电网故障等效模型的所有电源置零，在限流支路设置单位恒流源，用于检测限流支路的目标电流值。

进一步地，获取单元301具体用于：

根据节点分析法建立节点支路电路方程，计算各支路在节点支路中的电流分布比例系数，节点支路电路方程为：

其中，Y为交流电网故障等效模型的导纳矩阵，I_n为支路mn的节点n注入电流向量，U_n为节点n电压向量，A为支路mn的电流相关矩阵，为限流支路为ij时，支路mn的电流分布比例系数。

进一步地，支路重要度评估指标模型具体为：

其中，IF_mn为支路mn的支路重要度评估指标，I_mn为支路mn的支路电流，F_ij为ij限流支路。

本申请实施例还提供了一种电网超导限流器最优配置设备的一个实施例，一种电网超导限流器最优配置设备包括处理器以及存储器；

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行前述的电网超导限流器最优配置方法实施例中的电路负荷聚类分析方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质的一个实施例，一种计算机可读存储介质，用于存储程序代码，程序代码用于执行前述电网超导限流器最优配置方法实施例中的电力负荷聚类分析方法。

本申请实施例还提供了一种包括指令的计算机程序产品的一个实施例，一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述电网超导限流器最优配置方法实施例中的电网超导限流器最优配置方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，所述单元的划分，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。另一点，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，可以是电性，机械或其它的形式。

所述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实施例方案的目的。

另外，在本申请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。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电网超导限流器最优配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、获取预置节点的各支路的电流分布比例系数；

102、根据所述电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各所述支路对应的支路重要度评估指标；

103、将所述支路重要度评估指标取得最大值时对应的所述支路作为超导限流器的安装支路，初始化所述超导限流器的初始阻值；

104、根据所述初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断所述目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出所述超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和所述初始阻值重新执行步骤101。

2.根据权利要求1所述的电网超导限流器最优配置方法，其特征在于，步骤101之前，还包括：

100、将建立的交流电网故障等效模型的所有电源置零，在限流支路设置单位恒流源，用于检测所述限流支路的目标电流值。

3.根据权利要求1所述的电网超导限流器最优配置方法，其特征在于，步骤101具体包括：

根据节点分析法建立节点支路电路方程，计算各支路在节点支路中的电流分布比例系数，所述节点支路电路方程为：

其中，Y为交流电网故障等效模型的导纳矩阵，I_n为非限流支路mn的节点n注入电流向量，U_n为节点n电压向量，A为非限流支路mn的电流相关矩阵，为限流支路为ij时，非限流支路mn的电流分布比例系数。

4.根据权利要求3所述的电网超导限流器最优配置方法，其特征在于，所述支路重要度评估指标模型具体为：

其中，IF_mn为支路mn的支路重要度评估指标，I_mn为支路mn的支路电流，F_ij为ij限流支路。

5.一种电网超导限流器最优配置装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取预置节点的各支路的电流分布比例系数；

指标单元，用于根据所述电流分布比例系数构建支路重要度评估指标模型，计算各所述支路对应的支路重要度评估指标；

位置单元，用于将所述支路重要度评估指标取得最大值时对应的所述支路作为超导限流器的安装支路，初始化所述超导限流器的初始阻值；

取值单元，用于根据所述初始阻值计算限流支路的目标电流值，判断所述目标电流值是否小于限流阈值，若是，输出所述超导限流器对应的阻值大小和所在安装支路，否则，根据预置阻值步长和所述初始阻值重新触发所述获取单元。

6.根据权利要求5所述的电网超导限流器最优配置装置，其特征在于，还包括：

预处理单元，用于将建立的交流电网故障等效模型的所有电源置零，在限流支路设置单位恒流源，用于检测所述限流支路的目标电流值。

7.根据权利要求5所述的电网超导限流器最优配置装置，其特征在于，获取单元具体用于：

根据节点分析法建立节点支路电路方程，计算各支路在节点支路中的电流分布比例系数，所述节点支路电路方程为：

其中，Y为交流电网故障等效模型的导纳矩阵，I_n为非限流支路mn的节点n注入电流向量，U_n为节点n电压向量，A为非限流支路mn的电流相关矩阵，为限流支路为ij时，非限流支路mn的电流分布比例系数。

8.一种电网超导限流器最优配置设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的电网超导限流器最优配置方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的电网超导限流器最优配置方法。

10.一种包括指令的计算机程序产品，其特征在于，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1-4任一项所述的电网超导限流器最优配置方法。