一種基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法
【專利摘要】一種基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法。其包括建立包含變電站、電源、線路信息的節(jié)點和邊在內(nèi)的模型；建立節(jié)點有功功率矩陣；設(shè)定斷環(huán)線路條數(shù)和斷環(huán)線路潮流的權(quán)重系數(shù)；根據(jù)變電站地理位置，選取兩個最不可能處于同一個分區(qū)的變電站，并將其對應(yīng)的節(jié)點分別歸入兩分區(qū)中；求解基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)，獲得使得斷環(huán)線路條數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小的初始分區(qū)方案；計算最終分區(qū)方案中各分區(qū)的短路電流等。本發(fā)明方法充分考慮斷環(huán)線路條數(shù)、線路潮流，在滿足短路電流水平的條件下，盡可能提高線路利用效率，避免了憑借經(jīng)驗進行電網(wǎng)分區(qū)的盲目性，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行提供了強有力的支撐。
【專利說明】
一種基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)運行技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 密集型城市電網(wǎng)具有地域較小、變電站布點較多、短路水平整體偏高的特點。為了 限制短路電流，采用電網(wǎng)分層分區(qū)運行方式，即一般以一個或多個500kV變電站為中心，將 低一級的220kV電網(wǎng)解開分片運行，形成分區(qū)供電，各分區(qū)之間保持數(shù)量充足的聯(lián)絡(luò)通道。 目前調(diào)度人員主要考慮短路電流約束，憑經(jīng)驗進行電網(wǎng)分區(qū)。然而，正常運行方式下，備用 線路一直處于斷環(huán)運行狀態(tài)，線路利用效率較低。因此，有必要充分考慮斷環(huán)線路條數(shù)、線 路潮流等因素對電網(wǎng)分區(qū)的影響，提出一種電網(wǎng)自動分區(qū)方法，在滿足短路電流水平的條 件下，盡可能提高線路利用效率，合理處理電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性之間的矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū) 方法。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法包括按順 序執(zhí)行的下列步驟：
[0005] 步驟1)根據(jù)電網(wǎng)拓撲連接關(guān)系，建立包含變電站、電源、線路信息的節(jié)點和邊在內(nèi) 的模型，該模型中共有m條邊，對應(yīng)電網(wǎng)中的線路，共有η個節(jié)點，對應(yīng)電網(wǎng)中的變電站、電 源，并建立mX η階的節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A;
[0006] 步驟2)利用電網(wǎng)中各監(jiān)測點檢測的變電站和電源注入的功率，建立節(jié)點有功功率 矩陣P，節(jié)點有功功率矩陣P為η XI列向量，功率注入節(jié)點為正，輸出為負；
[0007] 步驟3)設(shè)定斷環(huán)線路條數(shù)和斷環(huán)線路潮流的權(quán)重系數(shù)分別為fo、i32;
[0008] 步驟4)建立兩個分區(qū)A1和A2,然后根據(jù)待分區(qū)電網(wǎng)中變電站的地理位置，選取兩 個最不可能處于同一個分區(qū)的變電站，并將其對應(yīng)的節(jié)點分別歸入分區(qū)A1和A2中；
[0009] 步驟5)根據(jù)步驟1)和步驟2)的結(jié)果求解基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)，獲 得使得斷環(huán)線路條數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小的初始分區(qū)方案：
[0010] 電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)的公式為：
[0011] minPicTy+02PTx
[0013]其中，y為mX 1的列向量，X為nX 1的列向量，y和X列向量對應(yīng)的元素取0或者1，滿 足電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)的約束條件;c為m階全1列向量，cTy表示斷環(huán)線路條數(shù)，Ρτχ為斷環(huán)線路 潮流，Α為節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣;Ρ為節(jié)點有功功率矩陣;通過求解此電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)得到X取 值，若Xi為1表示節(jié)點Vi在分區(qū)A1中，若Xi為0表示節(jié)點Vi在分區(qū)A2中，獲得使得斷環(huán)線路條 數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小，即線路利用率降低得最少的初始分區(qū)方案；
[0014] 步驟6)逐一判斷上一步驟得到的初始分區(qū)方案中某一分區(qū)內(nèi)500千伏變電站座數(shù) 是否小于3,若是，將上述初始分區(qū)方案作為最終分區(qū)方案，轉(zhuǎn)入步驟7)，否則，將不滿足要 求的分區(qū)記錄為新的待分區(qū)電網(wǎng)，轉(zhuǎn)入步驟4)而繼續(xù)進行分區(qū)；
[0015] 步驟7)利用BPA工具計算最終分區(qū)方案中各分區(qū)的短路電流，如果各分區(qū)的短路 電流超過變電站母線的開關(guān)遮斷容量，進行運行方式調(diào)整，否則，結(jié)束整個分區(qū)過程。
[0016] 在步驟1)中，所述的節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中每列對應(yīng)于模型中的一個頂點，每行對 應(yīng)于模型中的一條邊;如果一個節(jié)點是一條邊的起點，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中該節(jié)點對應(yīng) 的列和該邊對應(yīng)的行相交位置的元素值為1;如果一個節(jié)點是一條邊的終點，則節(jié)點-邊關(guān) 聯(lián)矩陣A中對應(yīng)位置取為-1;如果一個節(jié)點與一條邊不關(guān)聯(lián)，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中對應(yīng)位 置取為0。
[0017] 在步驟5)中，Ρτχ表示斷環(huán)線路潮流;當線路Lk為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，線路連接的兩 個節(jié)點為Vi和Vj，若Xi = l，則Xj = 〇,由約束條件得
B卩1彡yk彡0;同
理，若xi = 0，則xj = 1，由約束條件得 即yk彡1，又由約束得到y(tǒng)k只 ，： 能取1;因此，當線路U為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，71取1;當邊U不為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，71取0。
[0018] 本發(fā)明提供的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法的有益效果：
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法充分考慮斷環(huán)線路條數(shù)、線路潮流，在滿足短路電流 水平的條件下，盡可能提高線路利用效率，避免了憑借經(jīng)驗進行電網(wǎng)分區(qū)的盲目性，為電力 系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行提供了強有力的支撐。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明提供的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方 法進行詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定 本發(fā)明。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明提供的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法包括按順序執(zhí)行 的下列步驟：
[0023] 步驟1)根據(jù)電網(wǎng)拓撲連接關(guān)系，建立包含變電站、電源、線路信息的節(jié)點和邊在內(nèi) 的模型，該模型中共有m條邊，對應(yīng)電網(wǎng)中的線路，共有η個節(jié)點，對應(yīng)電網(wǎng)中的變電站、電 源，并建立mX η階的節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A;
[0024] 步驟2)利用電網(wǎng)中各監(jiān)測點檢測的變電站和電源注入的功率，建立節(jié)點有功功率 矩陣P，節(jié)點有功功率矩陣P為η XI列向量，功率注入節(jié)點為正，輸出為負；
[0025] 步驟3)設(shè)定斷環(huán)線路條數(shù)和斷環(huán)線路潮流的權(quán)重系數(shù)分別為
[0026] 步驟4)建立兩個分區(qū)A1和A2,然后根據(jù)待分區(qū)電網(wǎng)中變電站的地理位置，選取兩 個最不可能處于同一個分區(qū)的變電站，并將其對應(yīng)的節(jié)點分別歸入分區(qū)A1和A2中；
[0027] 步驟5)根據(jù)步驟1)和步驟2)的結(jié)果求解基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)，獲 得使得斷環(huán)線路條數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小的初始分區(qū)方案：
[0028]電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)的公式為：
[0029] minPicTy+02PTx
[0031]其中，y為mXl的列向量，X為1^1的列向量，7和1列向量對應(yīng)的元素取0或者1，滿 足電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)的約束條件;c為m階全1列向量，cTy表示斷環(huán)線路條數(shù)，Ρτχ為斷環(huán)線路 潮流，Α為節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣;Ρ為節(jié)點有功功率矩陣。通過求解此電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)得到X取 值，若Xi為1表示節(jié)點Vi在分區(qū)A1中，若Xi為0表示節(jié)點Vi在分區(qū)A2中，獲得使得斷環(huán)線路條 數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小，即線路利用率降低得最少的初始分區(qū)方案；
[0032]步驟6)逐一判斷上一步驟得到的初始分區(qū)方案中某一分區(qū)內(nèi)500千伏變電站座數(shù) 是否小于3,若是，將上述初始分區(qū)方案作為最終分區(qū)方案，轉(zhuǎn)入步驟7)，否則，將不滿足要 求的分區(qū)記錄為新的待分區(qū)電網(wǎng)，轉(zhuǎn)入步驟4)而繼續(xù)進行分區(qū)；
[0033] 步驟7)利用BPA工具計算最終分區(qū)方案中各分區(qū)的短路電流，如果各分區(qū)的短路 電流超過變電站母線的開關(guān)遮斷容量，進行運行方式調(diào)整，否則，結(jié)束整個分區(qū)過程。
[0034] 在步驟1)中，所述的節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中每列對應(yīng)于模型中的一個頂點，每行對 應(yīng)于模型中的一條邊;如果一個節(jié)點是一條邊的起點，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中該節(jié)點對應(yīng) 的列和該邊對應(yīng)的行相交位置的元素值為1;如果一個節(jié)點是一條邊的終點，則節(jié)點-邊關(guān) 聯(lián)矩陣A中對應(yīng)位置取為-1;如果一個節(jié)點與一條邊不關(guān)聯(lián)，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中對應(yīng)位 置取為〇;
[0035] 在步驟5)中，Ρτχ表示斷環(huán)線路潮流;當線路Lk為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，線路連接的兩
個節(jié)點為Vi和Vj，若Xi = l，則Xj = 〇,由約束條件得 B卩1彡yk彡0;同 I.
理，若Xi = 0,則Xj = l，由約束條件得 即yk彡1，又由約束得到y(tǒng)k只 ， 能取1;因此，當線路U為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，71取1;當邊U不為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，71取0。
[0036] 本發(fā)明的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法，其特征在于:所述的基于線性加權(quán)法的 電網(wǎng)自動分區(qū)方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟： 步驟1)根據(jù)電網(wǎng)拓撲連接關(guān)系，建立包含變電站、電源、線路信息的節(jié)點和邊在內(nèi)的模 型，該模型中共有m條邊，對應(yīng)電網(wǎng)中的線路，共有η個節(jié)點，對應(yīng)電網(wǎng)中的變電站、電源，并 建立m X η階的節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A; 步驟2)利用電網(wǎng)中各監(jiān)測點檢測的變電站和電源注入的功率，建立節(jié)點有功功率矩陣 P，節(jié)點有功功率矩陣P為η Xl列向量，功率注入節(jié)點為正，輸出為負； 步驟3)設(shè)定斷環(huán)線路條數(shù)和斷環(huán)線路潮流的權(quán)重系數(shù)分別為扮、&; 步驟4)建立兩個分區(qū)Al和Α2,然后根據(jù)待分區(qū)電網(wǎng)中變電站的地理位置，選取兩個最 不可能處于同一個分區(qū)的變電站，并將其對應(yīng)的節(jié)點分別歸入分區(qū)Al和A2中； 步驟5)根據(jù)步驟1)和步驟2)的結(jié)果求解基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)，獲得使 得斷環(huán)線路條數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小的初始分區(qū)方案： 電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)的公式為： minPicTy+02PTx其中，y為m X 1的列向量，X為η X 1的列向量，y和X列向量對應(yīng)的元素取O或者1，滿足電 網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)的約束條件;c為m階全1列向量，cTy表示斷環(huán)線路條數(shù)，Ptx為斷環(huán)線路潮 流，A為節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣;P為節(jié)點有功功率矩陣；通過求解此電網(wǎng)自動分區(qū)函數(shù)得到X取 值，若Xi為1表示節(jié)點Vi在分區(qū)Al中，若Xi為O表示節(jié)點Vi在分區(qū)A2中，獲得使得斷環(huán)線路條 數(shù)及斷環(huán)線路潮流最小，即線路利用率降低得最少的初始分區(qū)方案； 步驟6)逐一判斷上一步驟得到的初始分區(qū)方案中某一分區(qū)內(nèi)500千伏變電站座數(shù)是否 小于3,若是，將上述初始分區(qū)方案作為最終分區(qū)方案，轉(zhuǎn)入步驟7)，否則，將不滿足要求的 分區(qū)記錄為新的待分區(qū)電網(wǎng)，轉(zhuǎn)入步驟4)而繼續(xù)進行分區(qū)； 步驟7)利用BPA工具計算最終分區(qū)方案中各分區(qū)的短路電流，如果各分區(qū)的短路電流 超過變電站母線的開關(guān)遮斷容量，進行運行方式調(diào)整，否則，結(jié)束整個分區(qū)過程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法，其特征在于:在步驟1) 中，所述的節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中每列對應(yīng)于模型中的一個頂點，每行對應(yīng)于模型中的一條 邊;如果一個節(jié)點是一條邊的起點，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中該節(jié)點對應(yīng)的列和該邊對應(yīng)的 行相交位置的元素值為1;如果一個節(jié)點是一條邊的終點，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中對應(yīng)位置 取為-1;如果一個節(jié)點與一條邊不關(guān)聯(lián)，則節(jié)點-邊關(guān)聯(lián)矩陣A中對應(yīng)位置取為0。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性加權(quán)法的電網(wǎng)自動分區(qū)方法，其特征在于:在步驟5) 中，PtX表示斷環(huán)線路潮流；當線路U為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，線路連接的兩個節(jié)點為^和^， i' -X, - _vA 二 <0 若xi = l，則xj = 0,由約束條件得-尤+兄=1 + ^之〇 jPDyk彡0;同理，若Xi = OJiJxj ? X- - X - - y, - I - .V,.. s O =1，由約束條件得+ 7 M艮卩yi^l，又由約束得到y(tǒng)k只能取1;因此，當線 路L1為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時，71取1;當邊L1不為分區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道時， 71取0。
【文檔編號】H02J3/00GK106026078SQ201610331346
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】李媛媛, 王魁, 閆大威, 梁群, 毛華, 劉樹勇, 周進, 雷錚, 劉麗霞, 羅濤, 宣文博, 丁承第, 宋佳
【申請人】國網(wǎng)天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司