[發(fā)明專利]應(yīng)用于相繼故障的基于分布因子的快速潮流計算算法

有效

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• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102855381A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛禹勝;戴元煜;董朝陽;薛峰
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學研究院;南京南瑞集團公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，更準確地說是涉及一種應(yīng)用于相繼故障的潮流計算算法。

背景技術(shù)

近年來時有發(fā)生的大停電事故對社會和經(jīng)濟影響非常大，如北美8.14大停電，擾亂了5000萬人的生活，經(jīng)濟損失則高達300億美元。大量實例和研究均表明相繼故障是引發(fā)大停電事故的主要原因。相繼故障成因眾多且相互交織，機理極其復(fù)雜；同時，實際電力系統(tǒng)元件眾多，故障存在極大的多樣性和不確定性；另外，智能電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的運行風險管理提出了新的要求。為了防御相繼故障造成的大停電事故，需要在相繼故障發(fā)生前篩選出可能的風險較大的相繼故障，并設(shè)定相應(yīng)控制預(yù)案。由于故障本身和系統(tǒng)工況的不確定性，隨著相繼開斷的級數(shù)的增加，相繼事故鏈數(shù)量將呈爆炸式增長，亟需兼顧計算精度和計算速度的潮流計算算法，快速分析相繼故障并評估可能發(fā)生的相繼故障鏈，從而加強相繼故障風險管理，為電網(wǎng)調(diào)度運行提供必要的技術(shù)支撐。

交流潮流算法和直流潮流算法是目前使用比較頻繁的兩種潮流計算算法。以牛頓-拉夫遜法為代表的交流潮流算法計算精度高，但計算速度慢。由于組合爆炸的原因，在有成千上萬個元件的實際系統(tǒng)中，可能需要計算的潮流次數(shù)可能是非常多的。因此，這類非線性計算方法，很難應(yīng)用于實際的相繼故障分析評估中。

直流潮流算法只計算線路有功潮流的分布，屬于線性方法，計算速度快，但計算精度無法保證，并存在線性方法特有的誤差累計效應(yīng)的情形。當線路上潮流誤差很大的時候，可能誤判線路斷線與否，并會嚴重影響相繼故障鏈的篩選，最終導(dǎo)致相繼故障分析結(jié)果的不合理，因此該方法無法應(yīng)用于實際工程。

分布因子方法以潮流方程在給定運行點的局部線性化為基礎(chǔ)，本質(zhì)上描述了所感興趣的變量之間的局部線性化關(guān)系。該方法可應(yīng)用于估算故障后線路潮流，通過對電力系統(tǒng)的節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣M、功率傳輸分布因子矩陣PTDFs以及支路斷線分布因子矩陣LODFs進行計算，求得廣義分布因子矩陣GLODF，并在此基礎(chǔ)上對潮流結(jié)果進行估算。該方法既可以以交流潮流方程結(jié)果作為給定運行點，也可以采用直流潮流方程結(jié)果作為給定運行點。若以交流潮流方程結(jié)果作為給定運行點，其計算精度好于直流潮流算法。由于分布因子方法無需解潮流方程，只需在給定運行點上直接根據(jù)線性化矩陣便可直接估算潮流結(jié)果，其計算速度遠超直流潮流算法和交流潮流算法。但是，當需要估算的運行點逐步遠離給定運行點時，分布因子方法的估算誤差也將逐步增大直到接近直流潮流，特別是出現(xiàn)相繼故障中斷線線路逐步增多的情形時。同時，該方法在計算廣義分布因子矩陣GLODF時，一般需對系統(tǒng)全部線路矩陣進行計算，從而導(dǎo)致大量的計算量需求，在運算速度上仍有進一步改進的空間。因此，分布因子方法也很難直接應(yīng)用于實際的相繼故障分析評估中。

以上各種算法缺陷，使得目前亟需提出一種能夠兼顧計算精度和計算速度的新型快速潮流計算算法，以此滿足實際中相繼故障分析評估的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：克服交流潮流算法計算速度慢、直流潮流算法精度低的缺點，提供一種能夠兼顧計算精度和計算速度的相繼故障中潮流評估分析方法。

本方法基于分布因子方法，采用分布因子估算故障后線路潮流可大大加快計算速度，但其估算精度仍是阻礙其應(yīng)用的瓶頸。為此，本方法專門提出了反映估算誤差的量化指標——誤差判斷量化指標F(ΔLODFs)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮計算量和計算精度的影響，形成相繼故障中快速潮流算法。同時，本方法在計算廣義分布因子矩陣GLODF時，提出了只利用斷線線路集對未斷線路集的影響矩陣以及斷線線路集對斷線線路集的影響矩陣矩陣進行求解的方法，從而使得本方法在計算廣義分布因子矩陣GLODF的運算量大幅減少，更好的提升了整體運算速度。

具體地說，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的，包括下列步驟：

1）在相繼故障分析中，讀入初始系統(tǒng)工況并進行原始交流潮流計算，若原始交流潮流計算結(jié)果不收斂則重新選擇初始系統(tǒng)工況直至原始交流潮流計算結(jié)果收斂，若原始交流潮流計算結(jié)果收斂，則讀入初始線路電抗矩陣X_m、初始節(jié)點電抗矩陣X和相繼故障鏈信息，其中相繼故障鏈是由j級(j>=1）線路開斷組成，每一級線路開斷可以只開斷一條線路，也可以是多條線路同時開斷。

2）往前搜索該相繼故障鏈上最近一次交流潮流信息，從第j-1級開始依次遞減，查詢各級的潮流計算方式，直至第i級計算采用交流潮流計算為止，讀入第i級的網(wǎng)絡(luò)拓撲和交流潮流計算結(jié)果，如果i為0，則讀入原始的網(wǎng)絡(luò)拓撲和原始交流潮流計算結(jié)果。