專利名稱：一種基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)計(jì)算領(lǐng)域，具體涉及一種基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法
背景技術(shù)：
在線運(yùn)行的靜態(tài)安全分析按照設(shè)定周期或事件觸發(fā)方式對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行預(yù)想故障掃描，其基本流程是首先通過通用數(shù)據(jù)接口 IEC61970標(biāo)準(zhǔn)(CIM/XML)或國內(nèi)電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)規(guī)范(E語言)獲取全網(wǎng)模型以及實(shí)時(shí)運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，生成待掃描的預(yù)想故障集；然后采用直流潮流算法計(jì)算得到故障下近似潮流解，篩選出可能導(dǎo)致設(shè)備越限的可疑故障集；最后對(duì)可疑故障集做詳細(xì)分析，即對(duì)故障后的斷面進(jìn)行交流潮流計(jì)算并獲得準(zhǔn)確的潮流解，從而得到預(yù)想故障后全網(wǎng)的越限信息。由于實(shí)際電網(wǎng)狀態(tài)的變化過程相對(duì)較慢，在線靜態(tài)安全分析定周期啟動(dòng)計(jì)算，周期一般為5-15分鐘，相鄰斷面間隔時(shí)間短，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)通常變化很小甚至沒有變化。隨著我國電力需求的持續(xù)快速增長和電力工業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。對(duì)國內(nèi)外大停電事故的廣泛研究表明，大都是由靜態(tài)安全約束破壞逐步演變而來，電力系統(tǒng)線路和變壓器等輸電元件發(fā)生故障退出運(yùn)行，引發(fā)功率大范圍轉(zhuǎn)移，造成相鄰元件過載，形成連鎖過載跳閘，最終導(dǎo)致大面積停電事故。目前省級(jí)以上調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用軟件都具備靜態(tài)安全分析功能，通過靜態(tài)安全分析確定電網(wǎng)在當(dāng)前運(yùn)行方式發(fā)生線路跳閘等預(yù)想事故下是否導(dǎo)致設(shè)備越限現(xiàn)象，從而發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的安全隱患。在線運(yùn)行的靜態(tài)安全分析在調(diào)度中心的掃描周期一般為5-15分鐘，要求較高的調(diào)度系統(tǒng)需要計(jì)算掃描的時(shí)間更短，以實(shí)際網(wǎng)調(diào)系統(tǒng)為例，目前在線運(yùn)行的靜態(tài)安全分析掃描周期為I分鐘，迫切需要提高在線靜態(tài)安全分析的計(jì)算速度；另外，電網(wǎng)的快速發(fā)展，使得各級(jí)調(diào)度電網(wǎng)規(guī)模越來越大，區(qū)域電網(wǎng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)大多已超過2000個(gè)，有的甚至已經(jīng)達(dá)到4000個(gè)以上，如此大規(guī)模的計(jì)算對(duì)電網(wǎng)快速安全分析方法的速度也提出更為迫切的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，提高了靜態(tài)安全分析的計(jì)算速度，基于在線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化特性，充分利用拓?fù)浔容^、過程量復(fù)用與局部拓?fù)浞治鱿嘟Y(jié)合的措施進(jìn)行在線靜態(tài)安全分析，減小了計(jì)算服務(wù)器的負(fù)載率，提高了當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面的掃描速度。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案—種基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，所述方法包括以下步驟步驟I :確定可復(fù)用斷面；步驟2 :所述當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，若兩者的開關(guān)狀態(tài)信息相同，則執(zhí)行步驟3，若不同且局部拓?fù)浞治龊箅娋W(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)生改變則執(zhí)行步驟4;步驟3 :利用可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息進(jìn)行靜態(tài)安全分析；步驟4:局部拓?fù)浞治霁@得拓?fù)渥兓Y(jié)果，修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息并進(jìn)行靜態(tài)安全分析。所述步驟I中，在調(diào)度系統(tǒng)的靜態(tài)安全分析中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)想故障掃描，存儲(chǔ)當(dāng)前斷面相關(guān)計(jì)算矩陣信息，確定當(dāng)前斷面為可復(fù)用斷面；如果可復(fù)用斷面與當(dāng)前分析斷面拓?fù)浒l(fā)生改變，修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息并進(jìn)行本周期預(yù)想故障掃描，實(shí)時(shí)更新可復(fù)用斷面為當(dāng)前斷面。所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :獲取可復(fù)用斷面?zhèn)浞莸腂'、B"以及B'、B"的因子表；
步驟3-2 :獲取可復(fù)用斷面?zhèn)浞莸闹绷鞒绷鬟^濾計(jì)算中B'的逆矩陣；步驟3-3 :修改斷面注入節(jié)點(diǎn)功率；步驟3-4 :計(jì)算基態(tài)潮流并獲取初始潮流；步驟3-5 :利用B'的逆矩陣進(jìn)行直流潮流故障過濾，通過降低越限門檻方式獲取可疑故障集；步驟3-6 :對(duì)可疑故障集進(jìn)行分析，獲取預(yù)想故障下的越限設(shè)備的潮流結(jié)果。所述步驟4中，通過局部因子修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息。所述步驟4包括以下步驟步驟4-1 :局部拓?fù)浞治?，并?duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類；步驟4-2 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)類別對(duì)所述因子表進(jìn)行修正；步驟4-3 :修改斷面注入節(jié)點(diǎn)功率；步驟4-4 :計(jì)算基態(tài)潮流獲取初始潮流，并進(jìn)行直流潮流故障過濾；步驟4-5 :將局部因子修正后的斷面確定為可復(fù)用斷面，并保存其可復(fù)用信息；步驟4-6 :通過降低設(shè)備越限門檻方式找出可疑故障集并進(jìn)行詳細(xì)分析。拓?fù)浒l(fā)生變化后將節(jié)點(diǎn)分為新增節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、直接變化節(jié)點(diǎn)、間接變化節(jié)點(diǎn)和無變化節(jié)點(diǎn)。利用稀疏相量法、重新因子化法和快速前代/回代法在可復(fù)用斷面基礎(chǔ)上進(jìn)行可疑故障分析，從而得到預(yù)想故障后設(shè)備越限情況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I.省去基態(tài)潮流對(duì)全網(wǎng)重新拓?fù)?、?jié)點(diǎn)排序、形成導(dǎo)納矩陣、因子分解、雅可比矩陣求逆等步驟和全網(wǎng)重新拓?fù)?、全網(wǎng)因子分解等耗時(shí)的步驟直接修改節(jié)點(diǎn)注入功率，進(jìn)行迭代計(jì)算，從而加快基態(tài)潮流的計(jì)算速度；2.基于在線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化特性，充分利用拓?fù)浔容^、過程量復(fù)用與局部拓?fù)浞治鱿嘟Y(jié)合的措施進(jìn)行在線靜態(tài)安全分析，減小了計(jì)算服務(wù)器的負(fù)載率；3.提高了當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面的掃描速度；4.充分利用調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)斷面之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及電網(wǎng)狀態(tài)量變化過程性特點(diǎn)，為在線靜態(tài)安全分析提供了新的方法。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例中基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中局部拓?fù)浞治隽鞒虉D。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1，一種基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，所述方法包括以下步驟步驟I :確定可復(fù)用斷面；步驟2 :所述當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，開關(guān)狀態(tài)位變化前后沒有增加或刪除計(jì)算母線則兩者的開關(guān)狀態(tài)信息相同，則執(zhí)行步驟3，開關(guān)狀態(tài)位變化前后有增加或刪除計(jì)算母線，局部拓?fù)浞治龊箅娋W(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)生改變則執(zhí)行步驟4 ；步驟3 :利用可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息進(jìn)行靜態(tài)安全分析；步驟4:局部拓?fù)浞治霁@得拓?fù)渥兓Y(jié)果，修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息并進(jìn)行靜態(tài)安全分析。所述步驟I中，在調(diào)度系統(tǒng)的靜態(tài)安全分析中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)想故障掃描，存儲(chǔ)當(dāng)前斷面相關(guān)計(jì)算矩陣信息，確定當(dāng)前斷面為可復(fù)用斷面；如果可復(fù)用斷面與當(dāng)前分析斷面拓?fù)浒l(fā)生改變，修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息并進(jìn)行本周期預(yù)想故障掃描，實(shí)時(shí)更新可復(fù)用斷面為當(dāng)前斷面。所述步驟3包括以下步驟步驟3-1 :在可復(fù)用斷面的基礎(chǔ)上獲取可復(fù)用斷面?zhèn)浞莸腂'、B"以及B'、B"的因子表；步驟3-2 :獲取可復(fù)用斷面下直流潮流故障過濾計(jì)算的B'的逆矩陣；步驟3-3 :修改斷面注入節(jié)點(diǎn)功率；步驟3-4 :計(jì)算基態(tài)潮流并獲取初始潮流；步驟3-5 :利用B'的逆矩陣進(jìn)行直流潮流故障過濾，通過降低越限門檻方式獲取可疑故障集；步驟3-6 :對(duì)可疑故障集進(jìn)行分析，獲取預(yù)想故障下的越限設(shè)備的潮流結(jié)果。所述步驟4中，通過局部因子修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息。所述步驟4包括以下步驟步驟4-1 :局部拓?fù)浞治?如圖2)，并對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類；步驟4-2 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)類別對(duì)所述因子表進(jìn)行修正；步驟4-3 :修改斷面注入節(jié)點(diǎn)功率；步驟4-4 :計(jì)算基態(tài)潮流獲取初始潮流，并進(jìn)行直流潮流故障過濾；步驟4-5 :將局部因子修正后的斷面確定為可復(fù)用斷面，并保存其可復(fù)用信息；步驟4-6 :通過降低設(shè)備越限門檻方式找出可疑故障集并進(jìn)行詳細(xì)分析。拓?fù)渥兓髮⒐?jié)點(diǎn)分為新增節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、直接變化節(jié)點(diǎn)、間接變化節(jié)點(diǎn)和無變化節(jié)點(diǎn)。利用稀疏相量法、重新因子化法和快速前代/回代法在可復(fù)用斷面基礎(chǔ)上進(jìn)行可疑故障詳細(xì)分析，從而得到預(yù)想故障后設(shè)備越限情況。綜上所述，本發(fā)明提供的方法提高了靜態(tài)安全分析的計(jì)算速度，基于在線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化特性，充分利用拓?fù)浔容^、過程量復(fù)用與局部拓?fù)浞治鱿嘟Y(jié)合的措施進(jìn)行在線靜態(tài)安全分析，減小了計(jì)算服務(wù)器的負(fù)載率，提高了當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面的掃描速度。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.ー種基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 步驟I :確定可復(fù)用斷面； 步驟2 :所述當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，若兩者的開關(guān)狀態(tài)信息相同，則執(zhí)行步驟3，若不同且局部拓?fù)浞治龊箅娋W(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)生改變則執(zhí)行步驟4 ； 步驟3 :利用可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息進(jìn)行靜態(tài)安全分析； 步驟4 :局部拓?fù)浞治霁@得拓?fù)渥兓Y(jié)果，修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息并進(jìn)行靜態(tài)安全分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于所述步驟I中，在調(diào)度系統(tǒng)的靜態(tài)安全分析中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)想故障掃描，存儲(chǔ)當(dāng)前斷面相關(guān)計(jì)算矩陣信息，確定當(dāng)前斷面為可復(fù)用斷面；若可復(fù)用斷面與當(dāng)前分析斷面拓?fù)浒l(fā)生改變，修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息并進(jìn)行本周期預(yù)想故障掃描，實(shí)時(shí)更新可復(fù)用斷面為當(dāng)前斷面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于所述步驟3包括以下步驟 步驟3-1 :獲取可復(fù)用斷面?zhèn)浞莸腂'、B"以及B'、B"的因子表； 步驟3-2 :獲取可復(fù)用斷面?zhèn)浞莸闹绷鞒绷鞴收线^濾計(jì)算的B'的逆矩陣； 步驟3-3 :修改斷面注入節(jié)點(diǎn)功率； 步驟3-4 :計(jì)算基態(tài)潮流并獲取初始潮流； 步驟3-5 :利用B'的逆矩陣進(jìn)行直流潮流故障過濾，通過降低越限門檻方式獲取可疑故障集； 步驟3-6 :對(duì)可疑故障集進(jìn)行分析，獲取預(yù)想故障下的越限設(shè)備的潮流結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于所述步驟4中，通過局部因子修正可復(fù)用斷面計(jì)算矩陣信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于所述步驟4包括以下步驟 步驟4-1 :局部拓?fù)浞治?，并?duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類； 步驟4-2 :根據(jù)節(jié)點(diǎn)類別對(duì)所述因子表進(jìn)行修正； 步驟4-3 :修改斷面注入節(jié)點(diǎn)功率； 步驟4-4 :計(jì)算基態(tài)潮流獲取初始潮流，并進(jìn)行直流潮流故障過濾； 步驟4-5 :將局部因子修正后的斷面確定為可復(fù)用斷面，并保存其可復(fù)用信息； 步驟4-6 :通過降低設(shè)備越限門檻方式找出可疑故障集并進(jìn)行詳細(xì)分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于將節(jié)點(diǎn)分為新增節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、直接變化節(jié)點(diǎn)、間接變化節(jié)點(diǎn)和無變化節(jié)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基干拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，其特征在于利用稀疏相量法、重新因子化法和快速前代/回代法在可復(fù)用斷面基礎(chǔ)上進(jìn)行可疑故障分析，從而得到預(yù)想故障后設(shè)備越限情況。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于拓?fù)浔容^的在線靜態(tài)安全分析方法，屬于電力系統(tǒng)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。在斷面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未發(fā)生變化的基礎(chǔ)上，充分利用基態(tài)斷面下的因子表以及直流潮流快速過濾故障中使用的逆矩陣信息；在斷面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況下，利用局部拓?fù)浞治鲆约安糠忠蜃有拚夹g(shù)修正因子表，并在此基礎(chǔ)上提出了在線靜態(tài)安全分析方法。本發(fā)明提高了靜態(tài)安全分析的計(jì)算速度，基于在線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化特性，充分利用拓?fù)浔容^、過程量復(fù)用與局部拓?fù)浞治鱿嘟Y(jié)合的措施進(jìn)行在線靜態(tài)安全分析，減小了計(jì)算服務(wù)器的負(fù)載率，提高了當(dāng)前斷面與可復(fù)用斷面的掃描速度。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102738791SQ20121019290
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者馮樹海, 劉俊, 姚建國, 徐鵬, 於益軍, 李峰, 楊爭林, 楊勝春, 湯必強(qiáng), 潘玲玲, 王勇, 石飛, 郭曉蕊 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院