[發(fā)明專利]一種電力系統分區(qū)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510955941.5
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105470986B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 高峰;林昌年;魏文輝;王國平;金逸;費益軍;馬強;楊選懷;韓佳兵;陳捷;周書進;劉傳良;慈文斌;史立勤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;北京科東電力控制系統有限責任公司;國網山東省電力公司;江蘇省電力公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張曉霞

1.一種電力系統分區(qū)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)確定保證電力網絡可觀測性的最優(yōu)PMU分布；

2)進行電力網絡的初步分區(qū)方法；

3)對分區(qū)方案進行修改得到滿足所有約束的分區(qū)方案；

所述步驟1)中，求解最小PMU分布問題：

設f為一個0-1變量，用來表示系統中PMU的分布情況，f的第i個元素定義為：

最優(yōu)PMU分布問題可用如下數學表達式表示：

n表示第n條母線，A＝[a_ij]表示網絡鄰接矩陣，定義如下：

2.根據權利要求1所述的電力系統分區(qū)的方法，其特征在于，求得PMU最佳分布之后求取電力系統初步分區(qū)方案具體步驟如下：

為了讓所有的孤島之間相互之間沒有聯系，每個變壓器以及與其相連的母線都應置于同一個孤島內；因此把變壓器以及其兩端的母線、與這些母線相連的發(fā)電機以及負荷都等效為一條與之相連的帶等效發(fā)電機和等效負荷的母線；為了進行黑啟動過程中的系統恢復，每個孤島中都應該至少包含一個黑啟動電源，一個用來恢復的負荷以及保證系統可觀測性的PMU；確定可能的最大孤島數m：

b_i和l_i定義如下：

中心母線：在本算法中中心母線是每個孤島的中心，它必須有發(fā)電機或者PMU或者負荷或者三者的組合掛在該母線上；

邊界線：孤島之間的連接線，在進行分區(qū)的過程中要打開；

孤島的第一步遞推矩陣I¹按照公式(8)那樣定義，是一個上三角矩陣；

矩陣中的第ij個元素表示若母線j屬于孤島i則置為1，否則為0；可以看出I¹的每一行都有一個非零元素來表示該孤島的中心母線；

將I¹進行修改以便進行下一次遞推，修改規(guī)格如下：

I′^(k+1)＝I^k×A (9)

對I′^(k+1)應用下列規(guī)則得到I^(k+1)：

中心母線規(guī)則：由于每個孤島需要有一個中心母線，則其他孤島中的該母線所在位置元素置零；

歷史規(guī)則：假如前一步將某條母線置于某個孤島則下一步不能將其置于其他孤島；所以，如果某一列有多個1則把除了前一步是1以外的元素置零；

母線最少規(guī)則：假如某條母線在某一步中被置于多各孤島并且是第一次出現在這些孤島中，則母線要放在母線數量較少的孤島中以加快恢復速度；主意這里的母線數量是指附圖1中包含了變壓器母線的母線數量；

連接緊密規(guī)則：如果在前一個規(guī)則中兩個孤島具有相同的母線數，則該母線應該置于該母線所在位置的值更大的孤島中；因為這樣代表在該孤島中有更多的母線通過邊界線和該母線相連；

邊界線更短規(guī)則：如果前一個規(guī)則中所有孤島中該母線坐在位置的值相同，則該母線應置于和該母線相連的邊界線更短的孤島；

以上步驟結束之后將矩陣中大于1的元素置1，如此得到下一步的矩陣；一直進行這個過程直到所有母線都屬于一個孤島。

3.根據權利要求1所述的電力系統分區(qū)的方法，其特征在于，所述步驟3)求得網絡初始分區(qū)之后檢查孤島的負荷約束：

將網絡分成不同孤島之后每個孤島應該滿足包括WARMS約束在內的約束條件，保證系統恢復的順利完成；約束集如下：

1)負荷滿足孤島的最小發(fā)電量；

該約束應如下數學公式表示：

其中，J_i是孤島i母線數，是發(fā)電機j的最小出力，P_Li是母線j的負荷需求；

若某個孤島不滿足約束(10)，該檢查該孤島的邊界線；若相鄰孤島存在帶合適負荷的非中心母線使得滿足約束(10)，并且去掉該母線的相鄰孤島也滿足約束(10)，則這條母線移到不滿足約束的孤島；

對39節(jié)點系統，假設每臺發(fā)電機的最小出力是其額定容量的10％，對于附圖3的分區(qū)方案，每個孤島都滿足約束(10)；

2)可觀測性約束；

為了檢查孤島的可觀測性，將公式(4)中的邊界線出的元素置零得到矩陣A_I；接下來用變量o來表示孤島中母線的可觀測性：

o＝A_I×f (11)

o中的0元素表示不可觀測的母線；若存在不可觀測母線，按下式定義矩陣U:

U＝A_u×PIM (12)

其中，A_u是由公式(4)得到的網絡連接矩陣，u是所有孤島中不可觀測的母線數，等于o中所有0元素的數量；

定義PMU安裝矩陣PIM如下：

U中每一行表示一條不可觀測母線，并且有個非零元素代表有安裝有PMU使得可以是不可觀測母線變得可觀測；

為使得不可觀測母線變成可觀測的，首先定義孤島的可觀測度：

其中，o_j是o的第j個元素，w_j是母線j的可觀測度，定義如下：

wop_i值越高表明孤島i中有更多的母線是觀測的；

應用以下三個規(guī)則將不可觀測母線變成可觀測的：

1)不可觀測母線不是中心母線

不可觀測母線應該轉移到包含安裝了PMU的母線并且通過邊界線和該母線相連；轉移之后若(10)不滿足，則計算該孤島的不可觀測母線的wop_i值；若大于0.9則把不可觀測母線移回原來的孤島，因為可觀測度已經足夠大來加快恢復速度；若小于等于0.9則將兩個孤島合并；

2)不可觀測母線是中心母線但沒有安裝PMU

安裝了PMU的母線應該轉移到包含該不可觀測母線的孤島中；轉移之后若(10)被打破，計算不可觀測母線所在孤島的wop_i值；若大于0.9將安裝了PMU的母線移回原來的孤島，若小于等于則將兩個孤島合并；

3)不可觀測母線和安裝了PMU的母線都是中心母線

假如wop_i小于等于0.9將兩個孤島合并。