CN113131471B - 基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断方法，通过零损耗支路邻接表和零损耗连通节点集的开关操作后拓扑修正分析过程，对开关操作后多次执行连通性判断，可以简化分析判断且增强灵活，性拓扑分析、拓扑修正时间大大提升。零损耗环路的提出以及零损耗环路的判断方法，将电网的拓扑分析避免了搜索跨越线路、跨越变压器，有效防止了搜索范围扩大，搜索边界无法截止带来的死循环过程，跨电压等级判断的准确性显著提高。本发明考虑到跨电压等级判断的实际情况，将传统的多次连通性判断问题合并成一次简单的连通性判断问题。本发明采用的连通性判断方法速度快，且原理简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及电网禁止环判断方法，用于判断是否为禁止合环环路。
背景技术
电磁环网的存在给现代电网的运行管理带来了很大的麻烦，也给电网的发展带来了很多不确定的因素。电磁环网运行中，由于高一级电压线路断开造成负荷转移而造成的事故扩大，在国内外电力系统中已经出现过多次，即使很强的电磁环网也有可能出现稳定问题，当前缺少对操作开关是否造成电磁环网的拓扑分析判断方法，防止电网操作员的误操作。
在电网中存在多个子系统，这些子系统大都管理分散、电网建设传统各不相同，这些子系统形成大电网后就不可避免的出现了不同电压等级电网并列运行的情况，形成电磁环网，高低压电磁环网运行时如果高电压等级网络发生故障，潮流难以控制，大量的输送功率移至低电压等级网络，造成输送功率超过稳定极限进而引起稳定破坏事故，造成的后果主要有系统振荡、系统热稳定破坏、系统电压增高，并且由于潮流难以实现最优分配，不利于电网经济运行。
目前，国内外判断遥控操作是否为跨电压等级电磁环网的方法主要有潮流、短路容量、N-1要求和暂态稳定等计算方法，计算完成综合利弊之后再做出决策。
(1)潮流分析
开环后，电网能够满足全网负荷需求，且网络结构合理，能够适应不同运行方式下的潮流变化，具有一定的灵活性。另外，潮流分布应更为合理，各种运行方式下不应出现元件过载现象，如：电压质量和电压稳定，线路过载，变压器过载。
(2)N-1分析
N-1安全校验是判定电力系统安全性的重要原则。按照这一准则，断开全网的任何一个独立元件(发电机、输电线路、变压器等)，电力系统能够保持稳定运行和正常供电，且其他元件不过负荷。当系统不能满足N-1安全校验时，应考虑采用新建输电线路或发电机等措施。依次断开系统中的每个元件，校验电网其余元件的过负荷状态，并确定各分区中每一元件故障后系统运行的薄弱环节，为电网调度运行人员提供依据。
(3)电压水平
基于潮流计算的结果得到网络中各节点的电压值，从而得到研究系统的电压水平。通过电压水平比较解环前后各节点的电压变化情况，确定解环对节点电压的影响，同时反映出潮流分布的合理性，得出解环方案的优劣。
(4)短路容量
当局部系统短路电流过大时，更换容量更大的开关能解决问题，但是当整个系统短路容量过高时，只能采取更彻底的限制短路容量的措施，即考虑改善电网结构。限制短路容量的主要措施之一即为电磁环网解环运行，省际、省内电磁环网解环运行对降低短路容量效果显著暂态稳定常见的用来衡量电力系统暂态稳定性指标是系统的极限切除时间。对于简单系统，根据等面积定则可以确定系统的最大切除角，当系统的切除角等于最大切除角时，加速面积与减速面积相等，系统处于稳定的极限情况；若切除角大于极限切除角，则加速面积大于减速面积，系统失去稳定。因此可以通过切除角的大小判断系统的稳定性。为了计算极限切除角，必须首先计算转子抵达极限切除角所用的时间，即所谓切除故障的极限允许时间。
通过以上各指标的分析或原则的把握，根据电磁环网的实际构成情况，以及计算得到的电网运行指标，对电网进行解环操作。
现有技术方案中涉及多种计算，计算时间较慢，适合于电网公司方式专工在对电网进行方式安排时使用，方式专工根据以上算法计算无问题后，编写方式安排方案。针对电网监控人员，需要在实际遥控之前快速得知此操作是否会造成跨电压等级电磁环网，因为调度下令到监控实际遥控的时间往往很短，此时如果进行潮流、短路容量、N-1和暂态稳定计算，会使遥控时间大大拉长，增加监控人员与现场人员的配合难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断方法，本发明利用当前地区实时的电网模型以及实时数据，在拓扑分析的基础上，智能识别电网的接线方式以及运行方式，利用基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断技术，快速识别跨电压等级环路操作。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断方法，当操作对象进行分合操作时，假定：ci(i＝1,2)为操作对象的2个端点对应的连接节点编号；Adj(ci)(i＝1,2)为ci的零损耗支路邻接表；Adjz(ci)(i＝1,2)为ci的有损耗支路邻接表；Ci(i＝1,2)为ci对应的零损耗连通节点集；I为操作对象操作前ci所属的电气岛编号；max(tI)为电气岛中I拓扑节点编号的最大值；max(I)为整个电网中的电气岛编号最大值；其特征在于，所述电网禁止环判断方法包含如下步骤：
(1)传入操作对象，操作对象操作后分别更新Adj(ci)和Adjz(ci)(i＝1,2)；将ci作为拓扑分析的起始点，通过连通性判断得出c1对应的零损耗连通节点集C1，若c2∈C1则返回，否则转步骤(2)；
(2)将c2作为拓扑分析的起始点，通过连通性判断得出c2对应的零损耗连通节点集C2；将c1作为拓扑分析的起始点，执行连通性判断方法，得出c1所属的电气岛I1，若c2∈I1，则将C1和C2中连接节点数多的那个集合的拓扑节点编号保持不变，另一个集合内的连接节点对应的拓扑节点编号为max(tI)+1，否则转步骤(3)；
(3)将c2作为拓扑分析的起始点，执行连通性判断方法，得出c2所属的电气岛I2，将电气岛I1和电气岛I2中拓扑节点数多的电气岛的编号保持不变，另一个电气岛编号设为max(I)+1，分别将电气岛I1和电气岛I2中的拓扑节点重新按顺序编号；
(4)判断操作后，操作对象所在的电气岛I数目是否有变化，如果有变化，将进入到解并列分析；
(5)如果操作后，操作对象所在电气岛数目没有变化，则需要获取操作后电气岛内所有零损耗环路Erpln(n＝1,2..n-1,n)，Erpln(n＝1,2..n-1,n)是一个列表数组；
(6)循环Erpln(n＝1,2..n-1,n)，获取某一个Erpln的静态特征，判断Erpln的静态特征中是否有且只有一个变电站，如果是，那么将重新进入步骤(6)，如果不是，则进入步骤(7)；
(7)判断Erpln的静态特征中是否有多个基准电压等级，并且符合跨电压等级的配置，则记录为禁止环路Perplm，并重新进入步骤(6)；
(8)循环结束后，查看Perplm中是否有记录的环路，即Perplm是否为空，通过该判断，来确定是否为禁止合环环路，如果Perplm为空，即没有禁止合环环路，则允许合环，如果Perplm不为空，则禁止合环。
作为本发明的一种优选实施方式：所述操作对象为开关。
作为本发明的一种优选实施方式：在所述步骤(1)之前还包含对整个电网中的连接节点统一编号，拓扑节点按各个电气岛分别编号的步骤。
本发明有益效果是：
本发明利用当前地区实时的电网模型以及实时数据，在拓扑分析的基础上，智能识别电网的接线方式以及运行方式，利用基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断技术，快速识别跨电压等级环路操作。
本发明通过零损耗支路邻接表和零损耗连通节点集的开关操作后拓扑修正分析过程，对开关操作后多次执行连通性判断，可以简化分析判断且增强灵活，性拓扑分析、拓扑修正时间大大提升。零损耗环路的提出以及零损耗环路的判断方法，将电网的拓扑分析避免了搜索跨越线路、跨越变压器，有效防止了搜索范围扩大，搜索边界无法截止带来的死循环过程，跨电压等级判断的准确性显著提高。
本发明考虑到跨电压等级判断的实际情况，将传统的多次连通性判断问题合并成一次简单的连通性判断问题。本发明采用的连通性判断方法速度快，且原理简单，易于实现。本发明基于零损耗环路的拓扑修正方法计算量小，实用性较强。本发明的系统的设计基于CIM标准，开放性好，电网分析计算软件可以直接在其基础上进行开发。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
如图1所示，其示出了本发明的具体实施方式，电网拓扑分析应用连通性判断算法对电网接线进行多次连通性判断，在拓扑分析中将接线图映射为数学图形，将电气连接点映射为顶点，闭合的开关(刀闸)、线路和变压器等映射为边。在处理过程中，当遍历到零损耗支路(开关、刀闸)时，将两端连接节点融合到一个拓扑节点；当遍历到损耗支路(线路、变压器和电抗器等)时，将其归结到一个电气岛。此时，拓扑分析实际上是一个一次连通性判断问题，由于在判断跨电压等级电磁环网时需要用到一些非电力系统名词，现对此进行说明：
零损耗支路邻接表：所有与某连接节点通过一条零损耗支路相连的连接节点组成的邻接表称为连接节点对应的零损耗支路邻接表。
零损耗连通节点集：连接节点和所有通过零损耗支路与其连通的连接节点组成的集合称为连接节点对应的零损耗连通节点集。
零损耗环路：连接节点出发，经过零损耗支路后回到此连接节点的路径。
跨电压等级字典配置：根据电力系统不同电压等级间的操作要求，将跨电压等级的基准电压配置生成跨电压等级字典表。
对整个电网中的连接节点统一编号，拓扑节点则按各个电气岛分别编号。当操作对象(开关)进行分合操作时，假定：ci(i＝1,2)为操作对象的2个端点对应的连接节点编号；Adj(ci)(i＝1,2)为ci的零损耗支路邻接表；Adjz(ci)(i＝1,2)为ci的有损耗支路邻接表；Ci(i＝1,2)为ci对应的零损耗连通节点集；I为操作对象操作前ci所属的电气岛编号；max(tI)为电气岛中I拓扑节点编号的最大值；max(I)为整个电网中的电气岛编号最大值。相应的电网禁止环判断方法为：
传入操作对象，操作对象(开关)操作后分别更新Adj(ci)和Adjz(ci)(i＝1,2)。将ci作为拓扑
①分析的起始点，通过连通性判断得出c1对应的零损耗连通节点集C1，若c2∈C1则返回，否则转②。
②将c2作为拓扑分析的起始点，通过连通性判断得出c2对应的零损耗连通节点集C2。将c1作为拓扑分析的起始点，执行连通性判断方法，得出c1所属的电气岛I1，若c2∈I1，则将C1和C2中连接节点数多的那个集合的拓扑节点编号保持不变，另一个集合内的连接节点对应的拓扑节点编号为max(tI)+1，否则转③。
③将c2作为拓扑分析的起始点，执行连通性判断方法，得出c2所属的电气岛I2，将电气岛I1和电气岛I2中拓扑节点数多的电气岛的编号保持不变，另一个电气岛编号设为max(I)+1，分别将电气岛I1和电气岛I2中的拓扑节点重新按顺序编号；
④判断操作后，操作对象所在的电气岛I数目是否有变化，如果有变化，将进入到解并列分析，由于此处为电网禁止环判断，不再详细表述。
⑤如果操作后，操作对象所在电气岛数目没有变化，，则需要获取操作后电气岛内所有零损耗环路Erpln(n＝1,2..n-1,n)，Erpln(n＝1,2..n-1,n)是一个列表数组
⑥循环Erpln(n＝1,2..n-1,n)，获取某一个Erpln的静态特征，判断Erpln的静态特征中是否有且只有一个变电站，如果是，那么将重新进入步骤(6)，如果不是，则进入步骤⑦。
⑦判断Erpln的静态特征中是否有多个基准电压等级，并且符合跨电压等级的配置，则记录为禁止环路Perplm，并重新进入步骤(6)。
循环结束后，查看Perplm中是否有记录的环路，即Perplm是否为空，通过该判断，来确定是否为禁止合环环路，如果Perplm为空，即没有禁止合环环路，则允许合环，如果Perplm不为空，则禁止合环。
本发明包含如下技术优势：
1.通过零损耗支路邻接表和零损耗连通节点集的开关操作后拓扑修正分析过程，对开关操作后多次执行连通性判断，可以简化分析判断且增强灵活，性拓扑分析、拓扑修正时间大大提升。
2.零损耗环路的提出以及零损耗环路的判断方法，将电网的拓扑分析避免了搜索跨越线路、跨越变压器，有效防止了搜索范围扩大，搜索边界无法截止带来的死循环过程，跨电压等级判断的准确性显著提高。
综上所述，本发明的技术方案的优点如下：
(1)考虑到跨电压等级判断的实际情况，将传统的多次连通性判断问题合并成一次简单的连通性判断问题。
(2)采用的连通性判断方法速度快，且原理简单，易于实现。
(3)基于零损耗环路的拓扑修正方法计算量小，实用性较强。
(4)系统的设计基于CIM标准，开放性好，电网分析计算软件可以直接在其基础上进行开发。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (2)
1.基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断方法，当操作对象进行分合操作时，cii＝1,2为操作对象的2个端点对应的连接节点编号；Adjcii＝1,2为ci的零损耗支路邻接表；Adjzcii＝1,2为ci的有损耗支路邻接表；Cii＝1,2为ci对应的零损耗连通节点集；I为操作对象操作前ci所属的电气岛编号；max(tI)为电气岛中I拓扑节点编号的最大值；max(I)为整个电网中的电气岛编号最大值；其特征在于，所述电网禁止环判断方法包含如下步骤：
(1)传入操作对象，操作对象操作后分别更新Adjci和Adjzcii＝1,2；将ci作为拓扑分析的起始点，通过连通性判断得出c1对应的零损耗连通节点集C1，若c2∈C1则返回，否则转步骤(2)；
(2)将c2作为拓扑分析的起始点，通过连通性判断得出c2对应的零损耗连通节点集C2；将c1作为拓扑分析的起始点，执行连通性判断方法，得出c1所属的电气岛I1，若c2∈I1，则将C1和C2中连接节点数多的那个集合的拓扑节点编号保持不变，另一个集合内的连接节点对应的拓扑节点编号为max(tI)+1，否则转步骤(3)；
(3)将c2作为拓扑分析的起始点，执行连通性判断方法，得出c2所属的电气岛I2，将电气岛I1和电气岛I2中拓扑节点数多的电气岛的编号保持不变，另一个电气岛编号设为max(I)+1，分别将电气岛I1和电气岛I2中的拓扑节点重新按顺序编号；
(4)判断操作后，操作对象所在的电气岛I数目是否有变化，如果有变化，将进入到解并列分析；
(5)如果操作后，操作对象所在电气岛数目没有变化，则需要获取操作后电气岛内所有零损耗环路Erplnn＝1,2..n-1,n，Erplnn＝1,2..n-1,n是一个列表数组；
(6)循环Erplnn＝1,2..n-1,n，获取某一个Erpln的静态特征，判断Erpln的静态特征中是否有且只有一个变电站，如果是，那么将重新进入步骤(6)，如果不是，则进入步骤(7)；
(7)判断Erpln的静态特征中是否有多个基准电压等级，并且符合跨电压等级的配置，则记录为禁止环路Perplm，并重新进入步骤(6)；
(8)循环结束后，查看Perplm中是否有记录的环路，即Perplm是否为空，通过该判断，来确定是否为禁止合环环路，如果Perplm为空，即没有禁止合环环路，则允许合环，如果Perplm不为空，则禁止合环；
所述操作对象为开关。
2.如权利要求1所述的基于电磁环解并网递归函数的电网禁止环判断方法，其特征在于：在所述步骤(1)之前还包含对整个电网中的连接节点统一编号，拓扑节点按各个电气岛分别编号的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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