CN112417372B - 适用于任意规模电网的定值整定计算方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于任意规模电网的定值整定计算方法及系统。其中，适用于任意规模电网的定值整定计算方法包括查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵；在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集；比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算。

Description

适用于任意规模电网的定值整定计算方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种适用于任意规模电网的定值整定计算方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
电网继电保护定值整定计算是各级调度保护专业的核心工作内容，随着电网的发展，该工作很早就从人工计算发展到了计算机辅助计算。目前，整定计算工作依赖计算机技术，实现了电网建模、故障计算、保护定值计算等功能，满足了整定计算人员的基本要求。在某个孤立的电网中，通过创建电网模型，设置电网可能出现的运行方式，基于所有方式进行故障电气量计算，再从结果中挑选出极值，其结果通常是合理的。然而，随着经济发展，各级电网联系越来越紧密，小范围内孤立电网基本已经不存在。
目前，针对大型电网整定计算运行方式设置主要有两个方案：一是建立本地区电网的详细模型，相邻地区电网采用等值模型，一般提供大方式、小方式两组等值；二是建立整定计算一体化平台，每个地区建立本区域电网详细模型，通过平台实现所有地区模型的拼接，基于拼接的模型进行方式设置、故障电气量计算。发明人发现，方案一，相邻电网采用等值模型，无法实时计算相邻地区运行方式变化对本地区电网的影响，无法考虑与相邻地区保护定值的配合。方案二，电网规模难以估计，一方面基于全部电网考虑电网可能出现的运行方式人基本完成不了，另一方面计算机整定时间将成倍增加。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种适用于任意规模电网的定值整定计算方法，其即可保证整定计算结果的准确合理，同时计算效率又不受电网规模影响，在超大规模电网整定计算时效果更优。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于任意规模电网的定值整定计算方法，包括：
查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；
将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵；
在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集；
比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算。
为了解决上述问题，本发明的第二个方面提供一种适用于任意规模电网的定值整定计算系统，其即可保证整定计算结果的准确合理，同时计算效率又不受电网规模影响，在超大规模电网整定计算时效果更优。
一种适用于任意规模电网的定值整定计算系统，包括：
电网计算范围形成模块，其用于查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；
节点导纳矩阵计算模块，其用于将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵；
计算方式集生成模块，其用于在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集；
设备定值计算模块，其用于比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的定值计算采用的电网模型既不是某个供电区域，也不是整个电网，而是基于整定计算中的每一个配合关系的定值计算需要，拼接供电区域形成的计算范围。本方案采用有效的全模型电网进行计算，既可随时考虑边界电网方式变化的影响，又避免采用全网数据导致方式设置复杂计算效率低的问题。
(2)本发明基于整定保护与配合保护必须存在物理拓扑，且物理拓扑处于连通状态，过滤计算方式集合中的无效方式(未连通方式)，减少运算次数，进一步提高计算效率。
(3)本发明供电区域按系统电源点可能供电的范围设置，只设置一个电压等级的线路运行方式及厂站方式，设置范围小，电网方式设置简单。
(4)本发明基于配合关系动态拼接供电区域形成该配合关系专有的计算范围。既避免区域过小，需要靠等值阻抗模型拼接，计算结果不可靠问题，又避免区域过大，运行方式考虑复杂，计算效率低的问题。本发明的该定值整定计算方法适用于任意规模电网整定计算运行方式设置。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的适用于任意规模电网的定值整定计算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
本实施例提供了一种适用于任意规模电网整定计算运行方式设置方法，该方法即可保证整定计算结果的准确合理，同时计算效率又不受电网规模影响，在超大规模电网整定计算时效果更优。
参照图1，本实施例的一种适用于任意规模电网整定计算运行方式设置方法，该方法包括以下步骤：
步骤(1)：查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围。
在具体实施中，基于电网特征，按电压等级划分供电区域，设置每一个供电区域的系统电源站，设置每一个供电区域可能的供电方案。
其中，电网特征分为两类，环型网供电和辐射型供电。环型网供电可设置多个系统电源点，辐射型供电只能设置一个系统电源点。为了简化区域方式设置，每个供电区域只考虑一个电压等级的线路供电方案。将系统电源点所在的厂站加入供电区域，该厂站可能供电的厂站和线路加入该供电区域。供电区域电压等级和系统站设置，作为拼接供电区域形成计算范围的判断条件。
在供电区域中创建可能出现的供电方案，供电区域的供电方案设置包括：设置线路投停，设置站内设备投停及主变中性点接地方式。
选择需要进行定值计算的待整定设备。查找待整定设备所在所有供电区域。根据整定设备所在区域中的系统电源站，搜索包含此系统电源站的其他供电区域，逐级搜索。将搜到的所有供电区域，按规则进行拼接，形成电网计算范围。
具体地，根据整定计算配合关系(即：该整定设备定值E1与其他设备或其定值E2的计算关系)，搜索满足条件的初始供电区域。满足条件为：拼接后，配合关系中，整定保护与配合保护关联的电网一次设备必须存在物理拓扑连接，且物理拓扑连接处于闭合状态。
循环每一个满足条件的初始供电区域，搜索该区域中设定的系统站所在的关联区域。循环每一个关联区域，再根据该区域的系统站迭代搜索到子关联区域。循环此步骤，直到没有子关联区域为止。
根据搜索结果基于算法生成计算范围。算法为：假设满足搜索条件的初始供电区域为集合为则满足A1供电区域条件的关联区域集合为/>满足An供电区域条件的关联区域为/>满足A11供电区域条件的关联区域集合为/>依次类推，从初始供电区域开始，循环拼接满足条件的关联供电计算。根据电网供电特点，关联供电区域的电压等级必须比当前供电区域电压等级高，才满足拼接条件。为了降低拼接的复杂度，低电压等级供电区域电源对故障计算的影响，通过在该供电区域画出相关小电源站解决。
步骤(2)：将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵。
其中，电网计算范围外的电网模型，按断开处理，不计入节点导纳矩阵。
本实施例将满足该定值计算需求的计算范围内的电网模型，转换为节点导纳矩阵，计算范围外的厂站、线路不考虑。既保证计算结果的准确，又减少计算规模。
步骤(3)：在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集。
在具体实施中，生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集的过程为：
步骤(3.1)：单个计算范围的计算方式生成。初始供电区域的每一个供电方案与其关联供电区域每一个方式排列组合，关联的供电区域每一个供电方式再与关联的关联区域每一个供电方式组合。例如，初始供电区域A有3个供电方式，区域A关联的供电区域B1有2个供电方式；区域B1关联的供电区域C1有4个供电方式。则该计算范围的方式个数为：3*2*4；
步骤(3.2)：组合每一个计算范围的计算方式，形成该配合关系整定计算的方式集；
步骤(3.3)：过滤方式集中的无效方式，减少运行次数，进一步提高计算效率。
其中，无效计算方式的判断逻辑是：配合关系中，整定保护与配合保护关联的电网一次设备必须存在物理拓扑连接，且物理拓扑连接处于闭合状态。
步骤(4)：比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算。
本实施例的定值计算采用的电网模型既不是某个供电区域，也不是整个电网，是基于整定计算中的每一个配合关系的定值计算需要，拼接供电区域形成的计算范围。本方案采用有效的全模型电网进行计算，既可随时考虑边界电网方式变化的影响，又避免采用全网数据导致方式设置复杂计算效率低的问题。基于整定保护与配合保护必须存在物理拓扑，且物理拓扑处于连通状态，过滤计算方式集合中的无效方式(未连通方式)，减少运算次数，进一步提高计算效率。
实施例二
本实施例提供了一种适用于任意规模电网的定值整定计算系统，包括：
(1)电网计算范围形成模块，其用于查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；
(2)节点导纳矩阵计算模块，其用于将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵；
(3)计算方式集生成模块，其用于在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集；
(4)设备定值计算模块，其用于比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算。
本实施例的适用于任意规模电网的定值整定计算系统与实施例一的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤一一对应，其具体实施过程如实施例一所述，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
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 (7)

1.一种适用于任意规模电网的定值整定计算方法，其特征在于，包括：
查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；
将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵；
在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集；
比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算；
查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；具体为：
根据整定计算配合关系，搜索满足条件的初始供电区域；满足条件为：拼接后，配合关系中，整定保护与配合保护关联的电网一次设备必须存在物理拓扑连接，且物理拓扑连接处于闭合状态；
循环每一个满足条件的初始供电区域，搜索该区域中设定的系统站所在的关联区域；循环每一个关联区域，再根据该区域的系统站迭代搜索到子关联区域；循环此步骤，直到没有子关联区域为止；
根据搜索结果基于算法生成计算范围；算法为：假设满足搜索条件的初始供电区域为集合为则满足A1供电区域条件的关联区域集合为/>满足An供电区域条件的关联区域为/>满足A11供电区域条件的关联区域集合为/>依次类推，从初始供电区域开始，循环拼接满足条件的关联供电计算；根据电网供电特点，关联供电区域的电压等级必须比当前供电区域电压等级高，才满足拼接条件；
所述据整定计算配合关系为：该整定设备定值E1与其他设备或其定值E2的计算关系；
所述整定定值计算配合关系的计算方式集生成过程为：
对于查找待整定设备的初始供电区域的每一个供电方案与其关联供电区域每一个方式排列组合，关联的供电区域每一个供电方式再与关联的关联区域每一个供电方式组合；组合每一个计算范围的计算方式，形成该配合关系整定计算的方式集。
2.如权利要求1所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法，其特征在于，基于电网特征，按电压等级划分供电区域，每个供电区域设置有相应系统电源站及相应可能的供电方案。
3.如权利要求2所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法，其特征在于，供电区域内可能的供电方案包括线路投停，站内设备投停及主变中性点接地方式。
4.如权利要求1所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法，其特征在于，该配合关系整定计算的方式集之后，还包括：
过滤方式集中的无效方式，其中，无效计算方式的判断逻辑是：配合关系中，整定保护与配合保护关联的电网一次设备必须存在物理拓扑连接，且物理拓扑连接处于闭合状态。
5.一种适用于任意规模电网的定值整定计算系统，基于如权利要求1-4任一项所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法，其特征在于，包括：
电网计算范围形成模块，其用于查找待整定设备所属所有供电区域，按预设规则拼接，形成电网计算范围；
节点导纳矩阵计算模块，其用于将电网计算范围转换为故障计算用的节点导纳矩阵；
计算方式集生成模块，其用于在节点导纳矩阵的基础上，根据方式组合策略生成当前待整定设备的所有整定定值计算配合关系的计算方式集；
设备定值计算模块，其用于比较所有整定设备的整定定值计算配合关系的计算方式集，根据取值规则确定整定设备的定值结果，完成设备的定值计算。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的适用于任意规模电网的定值整定计算方法中的步骤。
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