[發明專利]一種基于圖論的低頻振蕩源定位方法

在審

• 申請號: 201610944503.3
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN106655219A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張文朝;陳月輝;奚江惠;牛栓保;徐遐齡;施秀萍;王吉利;邵德軍;潘艷
• 申請（專利權）人: 南京南瑞集團公司;國家電網公司西北分部;國家電網公司華中分部
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;G01R31/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力系統的振蕩源定位，具體涉及一種基于圖論的低頻振蕩源定位方法。

背景技術

近年來，低頻振蕩現象在國內電網中多次出現，已成為威脅互聯大電網安全穩定運行的突出問題。

電力工業發展迅速，大區電網互聯的電力系統規模不斷擴大，電力系統動態穩定問題在電力迅速發展的過渡階段日益突出，低頻振蕩問題正在影響電網的安全穩定運行。發生低頻振蕩時，要求準確快速地對振蕩源進行定位并及時切除，以抑制振蕩擴散，減小低頻振蕩對電網穩定性的影響。

按照振蕩的規模形式及影響范圍，低頻振蕩可以分為系統內局部振蕩及互聯系統區域間振蕩。對于局部振蕩，振蕩源明確，應及時發現振蕩源并采取相應措施消除振蕩；對于區間振蕩，參與機組較多，需要在快速確定振蕩區域后對區域內機組進行控制，以抑制振蕩的擴散。

目前，低頻振蕩源定位主要針對局部振蕩模式，利用機組實時信息，根據振蕩發生時各指標變化特點進行定位。現有的振蕩源定位方法對于網調信息中的“機組信息缺失，線路信息完備”的特點往往無能為力，并且很難適用于區域間振蕩模式的振蕩源定位。因此，提出一種只利用線路實時信息且同樣適用于兩種振蕩模式的振蕩源定位方法具有很大實用價值。

發明內容

圖論方法作為一種成熟的理論，特別適用于解決與網絡拓撲相關的問題。當電力系統研究中不考慮網絡元件特性時，可用圖(Graph)來描述。圖是抽象支路和節點的集合，它反映圖中所包含的各支路之間的聯結關系。

割集是可以把一個連通的網絡分成兩個分別連通的子網的一組支路，兩個子網通過割集所包含的支路連通。通過判斷連接子網與外部網絡的割集的能量流動方向，即可判斷振蕩源是否位于子網內。

對于局部振蕩模式，作為振蕩源的某臺機組或某幾臺機組位于某個子網(包含這些機組的最小子網)中，則這個子網中會有大量振蕩能量流出，消耗在網絡其余部分的正阻尼元件中，并且這個子網對應的割集能量是所有割集能量中最大的。低頻振蕩發生時，搜索到最大振蕩能量流割集即可找到對應的局部振蕩源，進而在線切除振蕩源。

對于區間振蕩模式，呈負阻尼的區域內將有大量能量產生，并通過區域間聯絡線流出，區域間聯絡線對應的割集能量就是此時所有割集能量中最大的。此時，搜索到的最大振蕩能量流割集對應的是一個區域，可通過降低出力或切除機組來抑制振蕩。

因此，電力系統低頻振蕩發生時，對最大振蕩能量流割集的搜索可實現兩種振蕩模式下的振蕩源定位，振蕩源就位于最大振蕩能量流割集的內側，也即位于流出能量最大的子網中。

本發明提供一種基于圖論的低頻振蕩源定位方法，該方法采用割集法通過搜素最大振蕩能量流割集來確定振蕩源所在區域，包括如下步驟：

步驟1：建立電網加權鄰接矩陣；

步驟2：確定最大振蕩能量流所在線路L_max；

步驟3：計算L_max的前K最短路徑，得到路徑線路集Lines；

步驟4：在Lines中進行遍歷，確定最大振蕩能量流割集；

步驟5：確定是否校正K值；

步驟6：根據最大振蕩能量流割集，確定振蕩源所在區域；

最大振蕩能量流割集為所有割集中發出能量最大的割集。

所述步驟1包括：構建以電網中的變電站站點為節點，以電網中各節點間的支路為邊的圖；以電網中各支路的電抗值為權值，對圖中的邊都賦予一個權值，得到加權圖G(V,E)；

所述支路為電網中各節點間的線路，雙回線路合并為一條支路。

所述加權圖G(V,E)的加權鄰接矩陣A如下所示：

其中，V：圖中節點的集合，E：圖中邊的集合，a_ij：加權鄰接矩陣A的元素，w_ij：節點v_i和v_j構成的邊上的權值。

所述步驟2根據下式計算電網各支路上的振蕩能量流ΔW_ij，確定最大振蕩能量流所在線路L_max：

振蕩和能量是密切相關的，電力系統低頻振蕩發生時，網絡中會有振蕩能量的流動。從母線經過支路L_ij傳輸的振蕩能量為：

式中，支路L_ij上從母線端流過的電流的共軛值；P_ij和Q_ij分別為支路L_ij的有功功率和無功功率，U_i和θ_i為母線i的電壓幅值和相角。