[發明專利]基于虛擬阻抗矩陣和邊界節點遷移的在線校核分區方法

無效

• 申請號: 201310112944.3
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN103246933A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 文安;晉龍興;趙曼勇;田霖;莫天文;黃維芳;于芮技
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護技術領域，更具體地，涉及一種基于虛擬阻抗矩陣和邊界節點遷移的在線校核分區方法。

背景技術

隨著電網結構的日益復雜、規模日益擴大，繼電保護離線整定模式的弊端日益突出，保護定值在線校核成為了當前的研究熱點。在線校核中涉及大量的故障計算，其實用化的關鍵在于提高校核速度。目前，實現并行校核計算是提高校核速度的重要研究方向之一。

保護定值校核計算可分為故障計算和定值靈敏性及選擇性校核計算，其主要有兩個特點：第一，每一個保護的兩步計算可獨立完成；第二，同一線路上的故障計算結果可以為多個保護的校核計算共用。故提高在線校核并行計算效率的關鍵是實現電網最優分區，即取得各分區保護數均衡和邊界線路最少的分區結果。同時，在線校核過程中電網的運行方式是實時變化的，電網拓撲結構變更后需重新優化分區。據此，分區方法還必須具有較快的計算速度。

電網最優分區屬于NP完全問題，其劃分方法可大致分為啟發式方法和基于優化的方法。典型的啟發式方法包括MFC算法、GN算法以及LND算法。這些方法大部分都能夠快速地找到最優分區或者近似最優分區，但均是基于某種直觀的啟發式規則劃分網絡，無法定量評價分區結果的優劣。典型的基于優化的方法包括譜聚類算法、KL算法、FN算法。這些方法以目標函數值取到最小（或最大）時劃分網絡，時間復雜度一般為非線性的。目標函數值可以作為定量指標評價分區效果，但其并不針對并行校核計算這一具體問題，故不能直接評價并行校核計算的效率。

實際電網具有小世界特性，其包含若干個網絡簇，但各網絡簇的規模不一定相同，上述方法取得的分區結果只能在各分區保護數均衡和邊界線路最小兩項指標中偏重一項。這兩項指標均對并行校核計算效率有顯著影響且影響的程度不同。故上述方法得到的分區結果難以保證取得較高的并行校核計算效率。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于虛擬阻抗矩陣和邊界節點遷移的在線校核分區方法，該方法通過啟發式聚類規則對電網進行初始分區，再以并行校核時間最短為目標函數對初始分區的邊界節點進行遷移；整個分區方法不僅具有近似線性的時間復雜度，而且可保證取得具有較高并行校核計算效率的分區結果。

本發明提供了一種基于虛擬阻抗矩陣和邊界節點遷移的在線校核分區方法，包括下述步驟：

（1）選擇接地點并計算虛擬阻抗矩陣，在所述虛擬阻抗矩陣中以電源點所在列的元素作為分區源數據；

（2）將分區源數據按照降序排列，記第p個數據點為臨界數據點；前p個數據點對應節點的權值和與各分區權值和的平均值之間差的絕對值最小；

（3）以臨界數據點為中心對稱獲取若干個數據點，依次計算相鄰數據點的差值，根據最大差值對應的數據點將電網劃分為兩個區，一個包含電源點，另一個包含接地點；將包含電源點的分區作為已獲得的分區，包含接地點的分區作為可繼續分割的分區；

（4）判斷已獲得的分區個數是否等于k-1，若是則轉步驟（6）；否則，轉步驟（5），k為根據實際需要設定的分區個數；

（5）在所述可繼續分割的分區中重新選取電源點，取電源點所在列的元素并從中刪除已獲得的分區包含的節點對應的虛擬阻抗矩陣元素，轉步驟（2）；

（6）將邊界線路集合中的任意一條線路l_x兩端所在分區的權值和進行比較，若W(P_i)=W(P_j)，則將線路l_x從邊界線路集合中刪除，并轉步驟（8）；若W(P_i)>W(P_j)，則將節點V_i從分區P_i遷移到分區P_j中，并轉步驟（7）；若W(P_i)<W(P_j)，則將節點V_j從分區P_j遷移到分區P_i中，并轉步驟（7）；

（7）將線路l_x從邊界線路集合中刪除，判斷遷移后的目標函數是否小于遷移前的目標函數，若是，則將連接遷移節點且兩個端點處于不同分區的線路添加到邊界線路集合中，并轉步驟（8）；若否則將已遷移節點返回原分區，并轉步驟（8）；

（8）判斷邊界線路集合是否為空集，若是，則輸出分區結果；若否，則轉步驟（6）。