CN114880622B - 一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置 - Google Patents
一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114880622B CN114880622B CN202210614050.3A CN202210614050A CN114880622B CN 114880622 B CN114880622 B CN 114880622B CN 202210614050 A CN202210614050 A CN 202210614050A CN 114880622 B CN114880622 B CN 114880622B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- matrix
- circuit
- short
- branch
- admittance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 223
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 10
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 238000012857 repacking Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- CLOMYZFHNHFSIQ-UHFFFAOYSA-N clonixin Chemical group CC1=C(Cl)C=CC=C1NC1=NC=CC=C1C(O)=O CLOMYZFHNHFSIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 2
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
- Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Algebra (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于hadamard‑product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置，包括：确定短路电流的节点导纳矩阵；采用设备开断或改派时，得到短路抑制的开断支路集合；对所述开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合；在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵；根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard‑product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵；将替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成电网短路计算矩阵簇；从电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将实现短路抑制措施的决策。解决了机器遴选短路抑制措施形成策略搜索空间的难题。
Description
技术领域
本申请涉及人工智能知识阀值理论应用于电网仿真技术领域，具体涉及一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置。
背景技术
为电力系统短路超标对电网及周边将产生严重影响，表现形态包括：大电流产生巨大动力，造成设备机械损坏；巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，造成设备过热而损坏；系统功率分布突然变化导致大面积电压下降，给用户带来极大损害；导致并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定；对附近通信线路、铁路信号系统及其他电子设备、自动控制系统产生干扰。由于电网规模大发展及复杂度加剧，局部短路电流临近或超过限值的问题在电网安全稳定计算过程中越来越频繁，既影响电网安全，又制约电网发展，因此采取必要措施抑制短路电流超标。
限制短路电流超标方法很多，归结起来可分为：网络结构调整、优化电源接入方式以及提升设备遮断水平。电网规模不同、运行水平差异、安全风险的区别等，决定了电网所采用的短路控制措施不尽一样。传统寻找短路限制措施的方法，是结合日常运行方式安排，以专业经验为指导，选择典型或推荐的计算参数，开展短路电流计算的统计与对比分析，人工试凑出可用的短路控制措施。这种以经验为主导的方法十分重要，但在电源供给多元化，输电形式多样化，电气联系密集度增强情况下，缺点也逐渐显现：运行方式千变万化，经验上列出的安全措施，受穷举组合爆炸的困扰，人工难以承受巨大工作量和时间投入，被迫采用抽样代替列举的遴选模式，导致所提措施和验证的运行方式数量有限。当电网结构变化运行改变，人工试凑迭代工作量大，自动处理程度低，其结果一方面难以在规定时间内给出有效的短路抑制措施，另一面即使给出了措施，由于抽样少也无法确定措施的最优性，存在遗漏更优短路抑制措施的弊端。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法，包括：
确定短路电流的节点导纳矩阵；
采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合；
建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合；
在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵；根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵；
将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇；
从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
进一步的，确定短路电流的节点导纳矩阵，包括：
用所述节点导纳矩阵表示电网的网络节点方程为
节点导纳矩阵为，
其中，非对角元素为相连接节点的互导纳Yij为，
对角元素为自导纳Yii为，
其中，是除节点i外节点均接地时的i节点电压值，/>是节点j的电压，/>是节点j的注入电流。
进一步的，在确定短路电流的节点导纳矩阵的步骤之后，还包括：
若母线分段参与短路控制，则对所述节点导纳矩阵进行修正，修正后的节点导纳矩阵如下：
其中，m为母线条数，n为矩阵阶数。
进一步的，采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合，包括：
对设备进行开断，针对母线上的出入支路，确定各出入支路的短路分支系数；
根据所述短路分支系数，确定短路安全开断或解环支路；
根据电网拓扑结构和所述短路分支系数，获得短路抑制开断支路集合。
进一步的，建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合，包括：
根据专家经验，建立正反两类规则；
通过正向规则增加可开断支路集合，通过反向规则保留可开断支路集合；
将所述可开断支路集合分为参与短路抑制的可开断支路和不参与短路抑制的可开断支路/>
对所述参与短路抑制的可开断支路和不参与短路抑制的可开断支路进行逻辑运算，选出有效开断的主导控制支路集合YB用于短路控制，其中，
进一步的，在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵，包括：
在所述节点导纳矩阵G中，提取主导控制支路集合YB导纳构造列导纳矩阵Gs，将Gs命名为II类列导纳矩阵；其中
式中，为支路il对应于节点导纳矩阵的导纳值，l为参与开断控制列矩阵的顺序编号，记录Gs矩阵元素与G元素的位置映射。
进一步的，根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵，包括：
根据所述II类列导纳矩阵Gs构造支路开断控制参与矩阵
L为矩阵列数；
对支路开断控制参与矩阵与II类列导纳矩阵Gs实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵GR，
进一步的，将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇，包括：
依次将GR的2到2L行上的元素值，按Gs矩阵元素与G元素的位置映射，替换G中的导纳值，开成2L-1个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇G'，G'中的每个计算矩阵G'l对应一组支路开断控制，如下
进一步的，从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策，包括：
从所述电网短路计算矩阵簇G'中依次取矩阵进行短路电流计算，用阀值校核短路超标情况；
根据短路超标情况，将短路合格的措施作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
本发明同时提供一种生成支路开断抑制短路超标策略的装置，包括：
节点导纳矩阵确定单元，用于确定短路电流的节点导纳矩阵；
开断支路集合获得单元，用于采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合；
增补和限制单元，用于建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合；
替代矩阵生成单元，用于在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵；根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵；
矩阵簇形成单元，用于将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇；
决策单元，用于从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
本发明提供的一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置，针对快速发展的新型电力系统，面向普遍存在的电网密集度增加引发多节点短路电流超标问题，创新提出了一种构造矩阵hadamard-product(哈达玛积)智能生成支路开断抑制策略的方法，为机器智能遴选短路超标抑制方案提供了重要的理论基础。方法兼顾现有结构调整抑制短路的常用形态，允许专家通过规则隐式干预智能生成的过程，策略产生过程物理意义明确，生成的策略可操作可理解，能在电网生产运行直接运用。解决了机器遴选短路抑制措施形成策略搜索空间的难题。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法的流程示意图；
图2是本申请实施例涉及的短路安全控制网络结构调整措施分类示意图；
图3是本申请实施例涉及的智能生成短路安全策略原理流程图，其中流程图中I类措施指改变基础计算导纳矩阵节点数，对应措施类型见图2②，II类措施指设备开断或改派，对应措施类型见图2③；
图4是本申请实施例涉及的短路控制主导开断支路形成过程图；
图5是本申请实施例提供的一种生成支路开断抑制短路超标策略的装置的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
图1是本申请实施例提供的一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法的流程示意图，下面结合图1对本申请提供的方法进行详细说明。
步骤S101，确定短路电流的节点导纳矩阵。
形成短路电流计算节点导纳矩阵。用所述节点导纳矩阵表示电网的网络节点方程如式1-1。设节点导纳矩阵为G如式1-2。
其中，非对角元素为相连接节点的互导纳Yij为，
对角元素为自导纳Yii，
其中，是除节点i外节点均接地时的i节点电压值，/>是节点j的电压，/>是节点j的注入电流。
式1-3、1-4中是除节点i外节点均接地时的i节点电压值。因为网络中任一节点只和相邻的节点有连接支路，所以大多数元素Yij的值均为0，即节点导纳矩阵为稀疏矩阵。智能生成短路措施时，是以节点导纳矩阵为基本计算矩阵，将不同种类措施的抑制成效积聚到基本计算矩阵上，从而发挥降低短路电流的作用。由于导纳矩阵的改变具有明确的物理意义，所以方法具有完全可解释性，可直接应用于生产运行实际。
然后，计算电网短路超标情况，视超标情况确定措施类型。如图2所示，国标《三相交流系统短路电流计算》对短路电流计算条件、系数选取等进行了明确规定。计算方法可基于或不基于潮流结果计算短路电流。为获得短路安全最恶劣情况，常选用不基于潮流结果的全开机方式计算三相短路电流，计算条件差异得到的短路电流值也不同。判断电网短路超标以母线遮断电流为阀值，母线电压等级差异所能承受的短路遮断水平不同，因此计算电网短路电流时，一要根据研究情况确定短路电流计算方法及各类系数值，二是对不同电压等级的母线遮断电流阀值进行整定，特殊母线要单独指定遮断电流阀值。一旦短路电流计算完成，需分电压等级对关注区内每条母线进行短路电流超标判断，当所有母线不超标时，表明电网短路校验合格。当存在一个或多个母线短路电流超标，就需要采取适当措施抑制短路电流以保证电网短路安全，按前述选用网络结构调整法中一类或多类情况，实施后续步骤完成智能生成抑制措施的策略空间。
采取母线分段抑制短路电流，是对超标母线实施分裂，原母线节点一分为二，母线间用开关支路连接，原接入母线的输入输出支路，考虑支路提供短路电流的大小按等量和或接近等量和的原则分为2群，再结合支路位置、供电可靠性等因素，将其中1群改接到分裂出的第2条母线上。如存在多个短路超标母线，要对这些母线的一部分或全部实施分裂控制，只需按单母分裂方法重复多次即可。若母线分段参与短路控制，当存在m条母线分裂抑制短路电流，则对所述节点导纳矩阵进行修正，式1-2被修正3-1，修正后的节点导纳矩阵如下：
其中，m为母线条数，n为矩阵阶数。
分裂出新编号的母线节点与保留原编号的母线节点形成一条支路，作为可开断支路方式参与到下面的步骤中。如短路措施中存在m条母线分段，基础计算矩阵从n×n升阶到(n+m)×(n+m)，形成增广导纳矩阵GE，后续措施也将在增广导纳矩阵上进行，相当于把增广导纳矩阵当作基础计算矩阵(后续文中的G可替换为GE)。整个网络母线节点也按新的编号系统开展短路措施生成及计算校验。增广后母线节点虽然数量增加，但计算矩阵的性质不变。如没有母线分段参与短路控制，原基础计算矩阵保持不变。
步骤S102，采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合。
对设备进行开断，针对母线上的出入支路，确定各出入支路的短路分支系数；根据所述短路分支系数，确定短路安全开断或解环支路；根据电网拓扑结构和所述短路分支系数，获得短路抑制开断支路集合。
采用设备开断(转备用)或改派时，是在基础计算矩阵G之上，进行一种或多重设备开断，首先要通过电气分析寻找可能的开断支路，分步如下：
计算短路电流时，针对母线上的所有出入支路，分别计算出各支路的短路分支系数即各支路相对于母线短路电流大小的贡献百分比，然后按分支系数由大到小排序。
按分支系数分布情况确定短路安全开断或解环支路。一般而言，短路分支系数越大，向母线提供的短路电流也越大，开断分支系数较大的分支即选择排序靠前的分支，有利于短路电流的快速下降。由于单母线节点上短路电流的下降，也会不同程度地降低母线周围其它母线上的短路电流，所以降低超标母线节点短路电流与开断支路数量和位置对应性并非固定不变。其次，短路电流大小不仅与网架结构相关，也与电源接入位置容量大小有关，一些特殊情况下，并不一定是开断分支系数最大的支路降低短路电流最多。再次，考虑支路电压等级、负载程度及通道特殊性等因素，开断支路选取存在多重约束的复杂度。实现自动筛选开断支路，本发明用到3类约束。
约束1：超标母线电压等级，一般电压等级越高，其重要性越大，高电压等级的输电支路(包括变压器支路)，一般不作为短路控制的开断支路如500kV电压等级支路，因此即使500kV母线存在母线短路电流超标，也不能选择其直连的支路开断，而是要通过拓扑结构延伸到低电压等级，通常情况下开断的支路电压等级设置在200kV及以下。
约束2：开断支路距离超标母线的拓扑深度，从拓扑上当作开断支路的节点离超标母线越远，短路电流控制效果越差，同样的抑制效果需要开断的支路数会增多，对电网的破坏性也越大，因此为达到较好的控制效果，开断支路的拓扑深度要合适。经验表明2或3级拓扑深度能适合多数电网计算。
约束3：单母线上开断支路数量的限制。电网复杂多变，母线上连接的支路数也多少不一，通过分支系数排序选择开断支路不宜多个，以免开断后造成孤立母线，通常单母上可开断支路数设为2。这里存在特例，有母线上连接双回或多回输电线路，不能只开断单回，从分支系数上看，就是要将分支系数值相同的都选择作为开断对象，也就是说满足约束3条件的开断支路数允许适当超过设置值。
开展电网拓扑分析，综合分布系数排序及上述3类约束整定，应用广度和深度搜索方法，可得到短路抑制开断支路集合
步骤S103，建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合。
累积专家经验，建立正反两类规则，对短路抑制开断支路集合进行支路增补和限制，满足不同电网抑制短路个性化的要求，以及降低策略搜索空间中无价值措施的规模。
通过正向规则增加可开断支路集合，通过反向规则保留可开断支路集合。
引入正向规则增添可开断支路集合。由于自动筛查开断支路时，并没有照顾小分支系数支路对短路电流的作用，全部采用分支系数较大支路开断抑制短路电流可能存在过控制现象，需要适当补充一些小分支系数支路参与到短路抑制过程，这些支路通过专家指定相应的规则来选取，形成的开断支路集合集合/>中可考虑电网特情如添加分区联络线、准备停运线路等。/>作为资源被记录，可重用于电网的不同运行状态。
引入反向规则锁定保留支路集合。考虑电网的基本功能，在启用中支路开断抑制短路电流时，可能丢失支路的输电特性或严重破坏了电网的结构强度，例如断开发电机上送通道、电力下送通道或/和负荷供电通道，必须禁止这类支路参与短路控制，所以用发电节点、负荷节点和下送通道作为排斥规则，从拓扑分析中提取这些支路形成保留支路集合/>另外，为避免智能生成时措施组合爆炸式增长，应用专家经验从/>排除一些支路可以减少后续计算校验的时间，某些情况下排除操作取得的时间收益相当可观，这些支路构成的集合设为/> 作为资源被记录，可重用于电网的不同运行状态。
形成有效开断主导控制支路集合。形成有效开断主导控制支路集合。将电网所有支路被分成3类，第1类参与短路抑制的可开断支路第2类是一定不参与短路抑制的支路/>第3类是不属于前2者的支路，实际上第3类也不参与短路抑制控制。由于第1类和第2类支路集合来自不同的途径，存在部分支路重复的可能性。需对前2类支路按式5-1进行逻辑运算，从而选出有效开断的支路集合YB用于短路控制，选择过程如图4，设对应支路编号为{i1 … il … iL}，共有L条支路允许开断抑制短路电流。
步骤S104，在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵；根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵。
在G矩阵中提取主导开断支路YB导纳构造列导纳矩阵Gs，命名为II类列导纳矩阵，il为G中参与开断控制的支路所在位置编号，元素为支路il对应于G矩阵的导纳值，l为参与开断控制列矩阵的顺序编号，记录Gs矩阵元素与G矩阵元素的位置映射以便施加短路控制后的新导纳值回填。
步骤S105，将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇。
由于开断支路分布在不同变电站，不同变电站又分属各自电网分区。如短路超标点较多，且分布于不同的变电站，可按母线、变电站和分区等范围对开断控制进行措施组合，组合模式存在类内耦合与类间耦合2种，类内耦合是指开断支路的组合限定在分类内部如按母线来分类，假定母线上有2条支路可开断，那么类内耦合时，会出现4种控制方案即无支路开断、其中一条支路开断、2条支路全开断。类间模式实际上是打破分类限制，可以对Gs的所有支路进行开断组合。类间模式对主导支路数量非常敏感，随支路数的增加，会导致开断措施数的急速增长。
首先是类间耦合模式产生开断控制参与矩阵方法。按Gs行构造初始参与矩阵为ΔR1，元素1表不开断，0表开断，初始情况下所有主导支路不开断。将ΔR1中第1列元素值从1变换为0，得到一组列数相同的行矩阵ΔR2，表明i1支路开断，二者合并后构造ΔR3矩阵，将ΔR3中第2列元素值从1变换为0，得到一个4×L阶的矩阵ΔR4，依此法迭代循环操作便得到2L×L阶矩阵包含了Gs中全部支路参与开断控制的各种组合。第2L行[0 … 0 … 0]1×L表示所有Gs中的支路全开断。这种自循环递增迭代生成方法囊括了L条支路上2L-1种可能的控制模式。
ΔR1＝[1 … 1 … 1]1×L (7-1)
ΔR2＝[0 … 1 … 1]1×L (7-2)
其次采用类内耦合产生短路控制组合时，设Gs按母线、变电站或分区分为P组，每组内所含支路数量为{L1 … Lp … LP}，因开断支路无差别，依然采用自循环递增迭代生成方法生成单项的开断措施组合参与矩阵簇将矩阵簇按主对角线排列形成种支路开断抑制短路电流的组合控制矩阵ΔR，矩阵阶数为/>当利用ΔR进行下一步操作时，Gs要根据分组内的支路顺序重新排列令il分组后对应i'l，那么Gs元素换位后修订为G's如式7-6。
对支路开断控制参与矩阵(ΔR)与II类列导纳矩阵Gs(G's)实施hadamard-product积，生成支路开断网络结构调整后的II类短路抑制导纳替代矩阵GR，矩阵为2L×L阶。GR中支路开断导纳替代矩阵除第1行外，其余任意一行代表一项施加支路开断后的独立的抑制短路措施。
GR＝ΔR×G's (7-9)
从GR矩阵依次从2到2L行，将行上元素值按记录的回填位置，替换基础计算矩阵G中的导纳值，从而形成2L-1个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇G'，簇中的每个计算矩阵G'l对应一组支路开断控制。
簇G'即为生成e的短路抑制策略搜索空间。
步骤S106，从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
从所述电网短路计算矩阵簇G'中依次取矩阵进行短路电流计算，用阀值校核短路超标情况,用阀值校核短路超标情况，观察每项措施的有效性以及短路抑制效果；根据短路超标情况，将短路合格的措施作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
以某市电网电网为例，根据图3所示的步骤，某方式下共找到220kV等级43条母线超标。按分支系数分布情况确定短路安全开断，约束设置如下：
约束1：电压范围：220；
约束2：拓扑深度：1；
约束3：单母线上开断支路数量：2
引入反向规则锁定保留支路集合：排除发电机上送通道、电力下送通道或/和负荷供电通道；
得到有效开断的支路集合：70；
按6个线路构成短路安全控制一组，共搜索预想控制措施：44,8126；
机器自动搜索得到14组可用措施，其中包含专家离线制定措施。
基于同一发明构思，本发明同时提供一种生成支路开断抑制短路超标策略的装置500，如图5所示，包括：
节点导纳矩阵确定单元510，用于确定短路电流的节点导纳矩阵；
开断支路集合获得单元520，用于采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合；
增补和限制单元530，用于建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合；
替代矩阵生成单元540，用于在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵；根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵；
矩阵簇形成单元550，用于将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇；
决策单元560，用于从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
本发明提供的一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置，针对快速发展的新型电力系统，面向普遍存在的电网密集度增加引发多节点短路电流超标问题，创新提出了一种构造矩阵hadamard-product(哈达玛积)智能生成支路开断抑制策略的方法，为机器智能遴选短路超标抑制方案提供了重要的理论基础。方法兼顾现有结构调整抑制短路的常用形态，允许专家通过规则隐式干预智能生成的过程，策略产生过程物理意义明确，生成的策略可操作可理解，能在电网生产运行直接运用。解决了机器遴选短路抑制措施形成策略搜索空间的难题。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法，其特征在于，包括：
确定短路电流的节点导纳矩阵；
采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合；
建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合；
在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵，包括：
在所述节点导纳矩阵G中，提取主导控制支路集合YB导纳构造列导纳矩阵Gs，将Gs命名为II类列导纳矩阵；其中
式中，为支路il对应于节点导纳矩阵的导纳值，l为参与开断控制列矩阵的顺序编号，记录Gs矩阵元素与G元素的位置映射；
根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵；
将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇；
从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定短路电流的节点导纳矩阵，包括：
用所述节点导纳矩阵表示电网的网络节点方程为
节点导纳矩阵为，
其中，非对角元素为相连接节点的互导纳Yij为，
对角元素为自导纳Yii为，
其中，是除节点i外节点均接地时的i节点电压值，/>是节点j的电压，Ij是节点j的注入电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定短路电流的节点导纳矩阵的步骤之后，还包括：
若母线分段参与短路控制，则对所述节点导纳矩阵进行修正，修正后的节点导纳矩阵如下：
其中，m为母线条数，n为矩阵阶数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合，包括：
对设备进行开断，针对母线上的出入支路，确定各出入支路的短路分支系数；
根据所述短路分支系数，确定短路安全开断或解环支路；
根据电网拓扑结构和所述短路分支系数，获得短路抑制开断支路集合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合，包括：
根据专家经验，建立正反两类规则；
通过正向规则增加可开断支路集合，通过反向规则保留可开断支路集合；
将所述可开断支路集合分为参与短路抑制的可开断支路和不参与短路抑制的可开断支路/>
对所述参与短路抑制的可开断支路和不参与短路抑制的可开断支路进行逻辑运算，选出有效开断的主导控制支路集合YB用于短路控制，其中，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵，包括：
根据所述II类列导纳矩阵Gs构造支路开断控制参与矩阵
L为矩阵列数；
对支路开断控制参与矩阵与II类列导纳矩阵Gs实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵GR，
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇，包括：
依次将GR的2到2L行上的元素值，按Gs矩阵元素与G元素的位置映射，替换G中的导纳值，开成2L-1个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇G'，G'中的每个计算矩阵G′l对应一组支路开断控制，如下
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策，包括：
从所述电网短路计算矩阵簇G'中依次取矩阵进行短路电流计算，用阈值校核短路超标情况；
根据短路超标情况，将短路合格的措施作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
9.一种生成支路开断抑制短路超标策略的装置，其特征在于，包括：
节点导纳矩阵确定单元，用于确定短路电流的节点导纳矩阵；
开断支路集合获得单元，用于采用设备开断或改派时，进行一种或多重设备开断，得到短路抑制的开断支路集合；
增补和限制单元，用于建立正反两类规则，通过所述正反两类规则对所述短路抑制的开断支路集合进行支路增补和限制，形成有效开断主导控制支路集合；
替代矩阵生成单元，用于在所述节点导纳矩阵中，提取II类列导纳矩阵，包括：
在所述节点导纳矩阵G中，提取主导控制支路集合YB导纳构造列导纳矩阵Gs，将Gs命名为II类列导纳矩阵；其中
式中，为支路il对应于节点导纳矩阵的导纳值，l为参与开断控制列矩阵的顺序编号，记录Gs矩阵元素与G元素的位置映射；
根据所述II类列导纳矩阵构造支路开断控制参与矩阵，对所述支路开断控制参与矩阵和II类列导纳矩阵实施hadamard-product积，生成II类短路抑制导纳替代矩阵；
矩阵簇形成单元，用于将所述II类短路抑制导纳替代矩阵的元素值，替换所述节点导纳矩阵中的导纳值，形成多个施加开断控制的电网短路计算矩阵簇；
决策单元，用于从所述电网短路计算矩阵簇中依次取矩阵进行短路电流计算，获取对应的短路合格的措施，将所述电网短路计算矩阵簇作为备选项，实现短路抑制措施的决策。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210614050.3A CN114880622B (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210614050.3A CN114880622B (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114880622A CN114880622A (zh) | 2022-08-09 |
| CN114880622B true CN114880622B (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=82679260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210614050.3A Active CN114880622B (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114880622B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112564844A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-26 | 北京邮电大学 | 广义成对复数互补码gpcc码本构造方法及其扩展方法 |
| CN112838588A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-05-25 | 四川大学 | 一种考虑机组启停和线路投切的短路电流抑制方法 |
| CN113447803A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-28 | 国网上海市电力公司 | 断路器开断能力校核的短路电流计算电压系数取值方法 |
| CN113991722A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-28 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 多馈入直流短路比计算方法、装置、存储介质及计算设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3660523B1 (de) * | 2018-11-27 | 2023-04-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren, einrichtung und system zum ermitteln des fehlerortes eines fehlers auf einer leitung eines elektrischen energieversorgungsnetzes |
-
2022
- 2022-05-31 CN CN202210614050.3A patent/CN114880622B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112564844A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-26 | 北京邮电大学 | 广义成对复数互补码gpcc码本构造方法及其扩展方法 |
| CN112838588A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-05-25 | 四川大学 | 一种考虑机组启停和线路投切的短路电流抑制方法 |
| CN113447803A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-28 | 国网上海市电力公司 | 断路器开断能力校核的短路电流计算电压系数取值方法 |
| CN113991722A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-01-28 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 多馈入直流短路比计算方法、装置、存储介质及计算设备 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于广义向后差分方法的电力系统暂态稳定性快速数值计算方法;潘明帅 等;电力系统保护与控制;第46卷(第1期);第9-15页 * |
| 基于改进负载潮流熵指标准确辨识电网脆性支路的方法;李美成 等;电网技术;第43卷(第3期);第1026-1033页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114880622A (zh) | 2022-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Elmitwally et al. | Optimal allocation of fault current limiters for sustaining overcurrent relays coordination in a power system with distributed generation | |
| Yang et al. | Placement of fault current limiters in a power system through a two-stage optimization approach | |
| Alam et al. | Protection of networked microgrids using relays with multiple setting groups | |
| Ustun et al. | Simulation of communication infrastructure of a centralized microgrid protection system based on IEC 61850-7-420 | |
| CN108462194B (zh) | 一种针对低压配电网三相负荷不平衡的广域优化方法 | |
| CN110994626B (zh) | 基于电压趋势预测的500-220kV区域电网自动电压控制方法 | |
| Ghobadpour et al. | Determining optimal size of superconducting fault current limiters to achieve protection coordination of fuse-recloser in radial distribution networks with synchronous DGs | |
| CN109768546B (zh) | 基于多智能软开关协调的有源配电网供电恢复方法 | |
| CN104156531A (zh) | 考虑运行损耗的故障限流器布点优化和容量选择方法 | |
| Yang et al. | Coordinated optimization for controlling short circuit current and multi-infeed DC interaction | |
| Mohammadi et al. | Adaptive voltage-based load shedding scheme for the DC microgrid | |
| CN107332277B (zh) | 一种考虑源储荷运行特性的有源配电网孤岛运行方法 | |
| CN109473988B (zh) | 含微电网的智能配电网潮流控制、故障处理方法及装置 | |
| CN108376997B (zh) | 一种考虑分布式电源不确定性的有源配电网孤岛划分方法 | |
| CN114880622B (zh) | 一种基于hadamard-product生成支路开断抑制短路超标策略的方法和装置 | |
| Yazdaninejadi et al. | A new formulation for coordination of directional overcurrent relays in interconnected networks for better miscoordination suppression | |
| Kong et al. | Optimization of current breaker and fault current limiter in DC micro-grid based on faulty transient analysis | |
| Grillo et al. | Adaptive protection algorithms for smart distribution systems: Hardware-in-the-loop testing and validation | |
| CN113300367B (zh) | 电网关键断面在线快速识别方法、输电限额制定方法及装置 | |
| Hormozi et al. | Optimal network reconfiguration and distributed generation placement in distribution system using a hybrid algorithm | |
| CN115296296A (zh) | 配电网节能降损优化方法、系统、存储介质及计算设备 | |
| CN115940120A (zh) | 一种基于配电网状态评估的主从式自愈控制方法及系统 | |
| Saad et al. | Enhancement of over current coordination for a distribution system connected to a microgrid using unidirectional fault current limiter | |
| Choi et al. | An application of genetic algorithms to the network reconfiguration in distribution for loss minimization and load balancing problem. II | |
| Kalage et al. | A protection scheme for optimum coordination of directional overcurrent relays in presence of distributed generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |