專利名稱：一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法
一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法技術領域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護在線整定計算技術領域，更具體地，涉及一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法。
背景技術：
為解決離線整定的弊端，在線整定成為當前研究熱點。電網(wǎng)運行方式變化頻繁，對在線整定計算速度提出了非常高的要求。最小斷點集(Minimum Break Point Set, MBPS)的求取是大規(guī)模復雜環(huán)網(wǎng)整定計算的重要步驟，其計算時間在整定全過程計算時間中所占的比例較大。而且，實際工程中斷點處的后備保護存在越級跳閘的安全隱患，對MBPS的在線安全評估將成為斷點求取的重要組成部分，這進一步增加了 MBPS的求取時間。因此，提高MBPS的求取速度成為了在線整定中亟待解決的問題。
MBPS取決于電網(wǎng)的拓撲結構。在線整定隨電網(wǎng)運行方式的變化而啟動，連續(xù)兩次整定計算之間電網(wǎng)的拓撲結構僅發(fā)生了局部變更，只需在拓撲變更前的MBPS中增減少數(shù)斷點即可。這種根據(jù)拓撲變更方式更新MBPS的方法可以大幅度提高MBPS的求取速度，弓丨起了學者的廣泛研究?；诜答佭吋碚摳翸BPS，需搜索包含特定保護的所有簡單回路；將全網(wǎng)MBPS的求取轉(zhuǎn)換為局部網(wǎng)絡斷點集的求取，能夠快速更新MBPS。
電網(wǎng)拓撲結構變更源于電氣設備(發(fā)電機、變壓器和線路)投退狀態(tài)變化或廠站內(nèi)母聯(lián)開關變位?？紤]到在線整定的范圍一般為同電壓等級的線路保護。因此，MBPS只同該電壓等級的拓撲結構相關，即MBPS的更新需考慮線路投退或母聯(lián)開關開合的情況。但現(xiàn)有技術僅考慮了線路投退的情況。此外，在線路退出的情況下，不能保證更新后的斷點集為最小(或極小)斷點集；在線路投入的情況下，校驗可替代斷點時需對全網(wǎng)作深度或廣度優(yōu)先搜索，其搜索效率對電網(wǎng)的結構依賴性強，特別是對復雜環(huán)網(wǎng)的適應 性較差。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法，該方法適用于線路投退和母聯(lián)開關開合的情況，且能保證任意拓撲結構變更后更新得到的斷點集均為最小斷點集。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法，包括下述步驟:
S1:當電網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變更時，通過更新電網(wǎng)拓撲結構變更前的最小斷點集中的終端斷點獲得變更后的保護集合；
S2:刪除全網(wǎng)輻射線路，獲得更新后的保護關聯(lián)矩陣，并根據(jù)簡單回路的變化特性獲得新增的保護集合；
S3:以變更后的保護集合為整定起點進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合；
S4:將新增的保護集合與不能被整定的保護集合進行交集運算獲得新增斷點集合；
S5:將新增斷點集合與變更后的保護集合進行并集運算獲得拓撲變更后的斷點集;
S6:選取變更后的保護集合中的非終端斷點，以變更后的保護集合減去非終端斷點后獲得的集合為整定起點，進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合；
S7:判斷不能被整定的保護集合是否為空，若不能被整定的保護集合為空集，則轉(zhuǎn)步驟S8 ;否則，轉(zhuǎn)步驟S9 ；
S8:非終端斷點為冗余斷點,將冗余斷點添加進冗余斷點集合中，并轉(zhuǎn)步驟S9 ；
S9:判斷X是否小于等于M，若是，則x=x+l，并轉(zhuǎn)步驟S6 ;若否，轉(zhuǎn)步驟SlO ;x為1，2，……M ；M為變更后的保護集合包含的非終端斷點的數(shù)目，M為整數(shù)；
S10:將拓撲變更后的斷點集減去冗余斷點集獲得更新后的最小斷點集。
更進一步地，在步驟S2中，所述簡單回路的變化特性包括:
線路投入后簡單回路的數(shù)量會增加，不會改變電網(wǎng)中原有的簡單回路，每個新增的簡單回路必包含投入線路上的一個保護；
線路退出后簡單回路的數(shù)量會減少，不會改變其它的簡單回路，每個減少的簡單回路必包含退出線路上的一個保護；
母聯(lián)開關斷開后既會新增簡單回路也會減少部分原有的簡單回路，每個增加的簡單回路或每個減少的簡單回路必包含位于斷開母聯(lián)開關所在母線側的一個線路保護；
母聯(lián)開關閉合后既會新增簡單回路也會減少部分原有的簡單回路，每個增加的簡單回路或每個減少的簡單回路必包含位于閉合母聯(lián)開關所在母線側的一個線路保護。
更進一步地,步驟S3包括:
S31:刪除更新后的保護關聯(lián)矩陣中變更后的保護集合包含的所有保護對應的行和列；
S32:判斷刪除后的保護關聯(lián)矩陣中是否存在全零行，若是，則進一步刪除保護關聯(lián)矩陣中所有全零行對應的行和列并轉(zhuǎn)入步驟S33 ;若否，則轉(zhuǎn)到S34 ；
S33:判斷刪除后的保護關聯(lián)矩陣是否為空，若是，則不能被整定的保護集合為空集，并進入步驟S34 ;若否， 則返回至步驟S32 ；
S34:通過計算拓撲結構變更后全網(wǎng)的保護集合與能夠被整定的保護集合之差，得到不能被整定的保護集合。
本發(fā)明先分析并提出了線路投退和母聯(lián)開關開合后簡單回路變化的特性，在此基礎上提出了新增斷點和冗余斷點的辨識方法；再利用相關順序矩陣的求取方法逐步刪除保護關聯(lián)矩陣中保護的依賴關系，從而實現(xiàn)最小斷點集的快速更新。該方法適用于線路投退和母聯(lián)開關開合的情況，且能保證任意拓撲結構變更后更新得到的斷點集均為最小斷點集；計算效率穩(wěn)定、不依賴于網(wǎng)絡結構，計算速度也較快。


圖1是本發(fā)明實施例提供的適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法的實現(xiàn)流程圖2是500kV線路網(wǎng)絡拓撲圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明提出了一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法。該方法適用于線路投退和母聯(lián)開關開合的情況，而且能保證任意拓撲結構變更后更新得到的斷點集均為最小(或極小)斷點集。同時，計算效率穩(wěn)定、不依賴于網(wǎng)絡結構，計算速度也較快。
圖1示出了本發(fā)明實施例提供的適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法的實現(xiàn)流程，現(xiàn)結合圖1詳述該最小斷點集更新方法如下:
S1:當電網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變更時，更新電網(wǎng)拓撲結構變更前的最小斷點集MBPSold中的終端斷點獲得變更后的保護集合BPS ；
S2:刪除全網(wǎng)輻射線路，獲得更新后的保護關聯(lián)矩陣R ;并根據(jù)簡單回路的變化特性獲得新增的保護集合IBSeti O ;其中i=l_c, b_b, b_c ；
S3:以變更后的保護集合BPS為整定起點進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合 FailBO ;
S4:通過新增的保護集合IBSetiO與不能被整定的保護集合FailBO進行交集運算獲得新增斷點集合IncBPO=FailBO H IBSetiO ;
S5:通過求取新增斷點集合IncBP O與變更后的保護集合BPS的并集獲得拓撲變更后的斷點集BPSnew ；
S6:選取變更后的保護集合BPS中的非終端斷點Bx，以(BPS-Bx)為整定起點，進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合FailBO ;其中，X為1，2，……M ;M為變更后的保護集合BPS包含的非終端斷點的數(shù)目，M為整數(shù)；
S7:判斷不能被整定的保護集合FailBO是否為空，若Λ#.() = 0 ,則轉(zhuǎn)步驟S8 ；否則，轉(zhuǎn)步驟S9 ；
S8:非終端斷點Bx為冗余斷點,將冗余斷點添加進冗余斷點集合DecBP O中，并轉(zhuǎn)步驟S9 ；
S9:判斷X是否 小于等于Μ，若是，則χ=χ+1，并轉(zhuǎn)步驟S6 ;若否，轉(zhuǎn)步驟SlO ；
SlO:將拓撲變更后的斷點集BPSnew減去冗余斷點集DecBP O獲得更新后的最小斷點集 MBPSnew=BPSnew-DecBP O。
在本發(fā)明實施例中，最小斷點集包含的斷點個數(shù)取決于全網(wǎng)簡單回路的數(shù)量。拓撲結構變更后全網(wǎng)簡單回路數(shù)量的變化規(guī)律與簡單回路變化的特性密切相關。
其中，新增斷點辨識方法如下:由于每個新增的簡單回路均至少包含IBSetiO(IBSetiO表示新增的保護集合，其中i=l_c, b-b, b-c)中的一個保護，將IBSeti O中的所有保護均作為新增斷點，則可斷開所有新增的簡單回路。為使得新增斷點的個數(shù)最少，對于IBSetiO中的任一保護4。若匕為必須添加的新增斷點，則滿足式Uk^ltk*rSLooplQ c AllSLaopniJ)……(I)式中，當 I 彡 IiSm1 時，Bke MBPSold, Hi1 為 MBPStjld 包含斷點的數(shù)目；MBPSQld為電網(wǎng)拓撲結構變更前最小斷點集；當Hi1KIBSetiO ;AllSLoopnewO表示拓撲結構變更后全網(wǎng)的簡單回路集合^3SIBSetiO包含的保護數(shù)；Hi1彡r彡π^+ην對于IBSeti O , i=l_c, b-b, b-c分別代表線路投入和母聯(lián)開關開合的情況。又因線路退出不存在新增斷點，故新增斷點的辨識公式適用于任意拓撲結構變更的情況。
其中，冗余斷點的辨識方法如下:對于MBPStjld中的任一保護Bx。若式(2)成立，則 Wij ! m:Bx為冗余斷點。U A (2)式中， w、表示拓撲結構變更SLoopi () = AlLSLoopnewO ……SLoapi ()后包含斷點Bk的所有簡單回路集合；m2為新增斷點的數(shù)目；當I彡k彡Hi1時，Bk e MBPSold ；當IIi1 <k ( 1 +! 時，Bk為新增的斷點；1 X ^ IIi1O AlISLoopnewO表示拓撲結構變更后全網(wǎng)的簡單回路集合。由式(2)可知，冗余斷點的辨識公式也適用于任意拓撲結構變更的情況。根據(jù)簡單回路矩陣和保護關聯(lián)矩陣的等價關系，實現(xiàn)了將斷點的演化規(guī)律轉(zhuǎn)換為保護關聯(lián)矩陣的相關計算。將必須添加的新增斷點集合記為IncBPO。從整定計算的角度，式(I)的含義為:以MBPStjld為整定起點并開始整定，當完成整定計算后，仍存在部分不能被整定的保護集合FailBO，且IncBPO等于IBSetiO和FailBO交集。再以IncBPO中的保護和已完成整定的全部保護為整定起點并開始整定，可完成FailB O中全部保護的整定，即完成了全網(wǎng)保護的整定。
將IncBPO添加MBPStjld后，即可得到拓撲結構變更后斷點集BPSnew。可刪除的冗余斷點集合記為DecBPO。從整定計算的角度，式(2)的含義為:W(BPSnOT-Bx)為整定起點并開始整定，可完成全網(wǎng)保護的整定計算，即= 0，其中Bx e DecBPO。
根據(jù)以上分析，新增斷點和冗余斷點的辨識過程可轉(zhuǎn)換為FailBO的求取過程，即利用相關順序矩陣的求取方法逐步刪除保護關聯(lián)矩陣中保護的依賴關系。由于保護關聯(lián)矩陣形成簡單且矩陣規(guī)模較小，可實現(xiàn)最小斷點集的快速更新。
在本發(fā)明實施例中，電網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變更是指線路投退或母聯(lián)開關開合；可以通過拓撲辨識的方法更新MBPStjld中的終端斷點獲得變更后的保護集合BPS ;拓撲辨識方法包括深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索等。
在本發(fā)明實施例中，線路投退和母聯(lián)開關開合后簡單回路的變化特性包括:線路投入后簡單回路的數(shù)量會增加， 但不會改變電網(wǎng)原有的簡單回路。每個新增的簡單回路必包含投入線路上的一個保護；線路退出后簡單回路的數(shù)量會減少，但不會改變其它的簡單回路。每個減少的簡單回路必包含退出線路上的一個保護。母聯(lián)開關斷開后，既會新增簡單回路，也會減少部分原有的簡單回路。每個增加的簡單回路或每個減少的簡單回路必包含位于斷開母聯(lián)開關所在母線側的一個線路保護；母聯(lián)開關閉合后，既會新增簡單回路，也會減少部分原有的簡單回路。每個增加的簡單回路或每個減少的簡單回路必包含位于閉合母聯(lián)開關所在母線側的一個線路保護。
線路投入的情況下，投入線路兩端的保護構成了新增的保護集合IBSetiO,母聯(lián)開關斷開的情況下，斷開母聯(lián)開關所在母線側的所有保護構成了新增的保護集合IBSetiO,母聯(lián)開關閉合的情況下，閉合母聯(lián)開關所在母線側的所有保護構成了新增的保護集合IBSeti O。
在本發(fā)明實施例中，從整定計算起點的角度，最小斷點集包含的斷點可分為兩類:終端斷點和非終端斷點。拓撲結構變更后終端斷點的變化源于新增或減少了終端線路，而非終端斷點的變化源于簡單回路發(fā)生了變化。終端斷點的更新通過簡單的拓撲辨識即可完成。
本發(fā)明實施例中，時間復雜分析度近似計算公式為
權利要求
1.一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法，其特征在于，包括下述步驟: 51:當電網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變更時，通過更新電網(wǎng)拓撲結構變更前的最小斷點集中的終端斷點獲得變更后的保護集合； 52:刪除全網(wǎng)輻射線路，獲得更新后的保護關聯(lián)矩陣，并根據(jù)簡單回路的變化特性獲得新增的保護集合；53:以變更后的保護集合為整定起點進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合；54:將新增的保護集合與不能被整定的保護集合進行交集運算獲得新增斷點集合；55:將新增斷點集合與變更后的保護集合進行并集運算獲得拓撲變更后的斷點集； 56:選取變更后的保護集合中的非終端斷點，以變更后的保護集合減去非終端斷點后獲得的集合為整定起點，進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合； 57:判斷不能被整定的保護集合是否為空，若不能被整定的保護集合為空集，則轉(zhuǎn)步驟S8 ;否則，轉(zhuǎn)步驟S9 ； 58:非終端斷點為冗余斷點，將冗余斷點添加進冗余斷點集合中，并轉(zhuǎn)步驟S9 ； 59:判斷X是否小于等于M，若是，則x=x+l，并轉(zhuǎn)步驟S6 ;若否，轉(zhuǎn)步驟SlO ;x為1，2，……M ;M為變更后的保護集合包含的非終端斷點的數(shù)目，M為整數(shù)； SlO:將拓撲變更后的斷點集減去冗余斷點集獲得更新后的最小斷點集。
2.如權利要求1所述的最小斷點集更新方法，其特征在于，在步驟S2中，所述簡單回路的變化特性包括: 線路投入后簡單回路的數(shù)量會增加，不會改變電網(wǎng)中原有的簡單回路，每個新增的簡單回路必包含投入線路上的一個保護； 線路退出后簡單回路的數(shù)量會減少，不會改變其它的簡單回路，每個減少的簡單回路必包含退出線路上的一個保護； 母聯(lián)開關斷開后既會新增簡單回路也會減少部分原有的簡單回路，每個增加的簡單回路或每個減少的簡單回路必包含位于斷開母聯(lián)開關所在母線側的一個線路保護； 母聯(lián)開關閉合后既會新增簡單回路也會減少部分原有的簡單回路，每個增加的簡單回路或每個減少的簡單回路必包含位于閉合母聯(lián)開關所在母線側的一個線路保護。
3.如權利要求1所述的最小斷點集更新方法，其特征在于，步驟S3包括: S31:刪除更新后的保護關聯(lián)矩陣中`變更后的保護集合包含的所有保護對應的行和列； S32:判斷刪除后的保護關聯(lián)矩陣中是否存在全零行，若是，則進一步刪除保護關聯(lián)矩陣中所有全零行對應的行和列并轉(zhuǎn)入步驟S33 ;若否，則轉(zhuǎn)到S34 ； S33:判斷刪除后的保護關聯(lián)矩陣是否為空，若是，則不能被整定的保護集合為空集，并進入步驟S34 ;若否，則返回至步驟S32 ； S34:通過計算拓撲結構變更后全網(wǎng)的保護集合與能夠被整定的保護集合之差，得到不能被整定的保護集合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于任意拓撲結構變更的最小斷點集更新方法，當電網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變更時，通過更新電網(wǎng)拓撲結構變更前的最小斷點集中的終端斷點獲得變更后的保護集合；并根據(jù)簡單回路的變化特性獲得新增的保護集合，以變更后的保護集合為整定起點進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合；將新增斷點集合與變更后的保護集合進行并集運算獲得拓撲變更后的斷點集；選取變更后的保護集合中的非終端斷點，以變更后的保護集合減去非終端斷點后獲得的集合為整定起點，進行整定計算并獲得不能被整定的保護集合；將拓撲變更后的斷點集減去冗余斷點集獲得更新后的最小斷點集，該方法計算效率穩(wěn)定、不依賴于網(wǎng)絡結構，計算速度也較快。
文檔編號H04L12/24GK103248517SQ201310114090
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權日2013年4月2日
發(fā)明者趙曼勇, 晉龍興, 文安, 周紅陽, 田霖, 莫天文, 黃維芳 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司, 華中科技大學