[發明專利]一種基于Dijkstra算法的跳閘斷路器自適應搜索方法

有效

• 申請號: 201710393628.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN106990354B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 趙建文;張廣驍;楊勇;馬燕鑫;侯輝;方子朝;張乃元;李春輝;馬楠兵;張軍明;卞蕊
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種基于Dijkstra算法的跳閘斷路器自適應搜索方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取斷路器的鄰接矩陣以及被保護元件和斷路器的鄰接矩陣，具體過程如下：

步驟102、獲取斷路器的鄰接矩陣：采用數據處理器調用圖論模型的鄰接矩陣函數模塊，獲取斷路器的鄰接矩陣W1，其中，M表示智能電網中斷路器的總數且為正整數，i表示編號為i的斷路器，j表示編號為j的斷路器，i為正整數且i＝1、2、...、M，j為正整數且j＝1、2、...、M，a_ij表示編號為i的斷路器和編號為j的斷路器之間的關系值，且a_ij的取值如下：其中，a_ij＝1表示編號為i的斷路器和編號為j的斷路器直接相連，a_ij＝0表示編號為i的斷路器和編號為j的斷路器為同一斷路器，a_ij＝∞表示編號為i的斷路器和編號為j的斷路器未直接相連；

步驟102、獲取被保護元件和斷路器的鄰接矩陣：采用數據處理器調用圖論模型的鄰接矩陣函數模塊，獲取被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2，其中，被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2中主對角元素為0，表示主對角元素為同一個斷路器或者同一個被保護元件，被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2中∞表示斷路器與被保護元件之間沒有直接聯系，C_M×N表示斷路器與被保護元件之間的關系，則其中，N表示智能電網中被保護元件的總數且為正整數，M+n表示編號為M+n的被保護元件，M+n為正整數且M+n的取值范圍為M+1、M+2、...、M+N，c_i,M+n表示編號為i的斷路器與編號為M+n的被保護元件之間的關系值，且c_i,M+n的取值如下：其中，c_i,M+n＝1表示編號為i的斷路器與編號為M+n的被保護元件直接相連，c_i,M+n＝∞表示編號為i的斷路器與編號為M+n的被保護元件未直接相連；

步驟二、根據斷路器工作狀態更新修正被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2：采用所述數據處理器根據斷路器工作狀態對步驟一中被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2進行更新修正，則更新修正后的被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2′為其中，C_M×N′為則c_i,M+n′的取值如下：

當編號為i的斷路器的工作狀態為閉合狀態時，c_i,M+n′＝c_i,M+n；當編號為i的斷路器的工作狀態為斷開狀態時，c_i,M+n′＝∞；

步驟三、智能電網中是否存在故障元件：步驟二中獲取更新修正后的被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2′后，采用所述數據處理器調用智能電網故障元件識別算法對智能電網進行識別判斷，當智能電網中被保護元件存在故障，并獲取發生故障的被保護元件的數量和編號，進入步驟四；否則，智能電網中被保護元件不存在故障則不搜索跳閘斷路器；其中，發生故障的被保護元件稱為故障元件，所述故障元件的數量為D個，D個所述故障元件的編號分別為m₁、m₂、...、m_D，m₁、m₂、...、m_D均為正整數，且m₁、m₂、...、m_D的取值均在M+1、M+2、...、M+N范圍內；

步驟四、調用Dijkstra算法模塊進行一次判斷并獲取跳閘斷路器：采用所述數據處理器調用Dijkstra算法模塊進行一次判斷，并獲取跳閘斷路器的編號，具體過程為：

步驟401、采用所述數據處理器建立所述故障元件的編號集合和斷路器的編號集合，將所述故障元件的編號集合記作集合S1，斷路器的編號集合記作集合T1，并將所述集合S1和集合T1存儲至與所述數據處理器相接的存儲器中，其中，集合S1＝{m₁、m₂、...、m_D}，集合T1＝{1、2、...、i、...、M}；

步驟402、采用所述數據處理器獲取所述故障元件的編號分別為m₁、m₂、...、m_D時所對應的跳閘斷路器的編號，任一所述故障元件的編號為m_q時所對應的跳閘斷路器的編號的獲取方法均相同，其中，對任一所述故障元件的編號為m_q時所對應的跳閘斷路器的編號的獲取方法包括以下步驟：

步驟4021、采用所述數據處理器調用Dijkstra算法模塊，并輸入步驟二中更新修正后的被保護元件和斷路器的鄰接矩陣W2′，并將所述故障元件的編號m_q記作源點，獲取源點m_q到集合T1中各個元素的一次最短距離值d_i(m_q,T_1i)，并將一次最短距離值d_i(m_q,T_1i)所對應的一次最短路徑P_i存儲至所述存儲器中已建立的Path1數組中，其中，T_1i表示集合T1中編號為i的斷路器，q為正整數且q＝1、2、...、D，一次最短路徑P_i的起點為所述故障元件的編號m_q，一次最短路徑P_i的終點為斷路器的編號；

步驟4022、首先將步驟4021中所獲取的一次最短距離值d_i(m_q,T_1i)由小到大的順序進行排列；然后采用所述數據處理器根據d_i(m_q,T_1i)＝1和一次最短距離值d_i(m_q,T_1i)＝1所對應的一次最短路徑，確定一次最短距離值d_i(m_q,T_1i)＝1所對應的一次最短路徑中的終點為跳閘斷路器的編號；

步驟4023：多次重復步驟4021至步驟4022，得到所述故障元件的編號分別為m₁、m₂、...、m_D時所對應的跳閘斷路器的編號，并使跳閘斷路器進行跳閘；

步驟五：根據斷路器工作狀態對斷路器的鄰接矩陣W1進行一次更新修正：采用數據處理器根據斷路器工作狀態對步驟一中所述斷路器的鄰接矩陣W1進行更新修正，其中一次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1′為其中，a_ij′的取值如下：

當編號為i的斷路器和編號為j的斷路器的工作狀態均為閉合狀態時，a_ij′＝a_ij；當編號為i的斷路器或者編號為j的斷路器的工作狀態為斷開狀態時，a_ij′＝∞；當編號為i的斷路器和編號為j的斷路器為同一斷路器時，a_ij′＝0；

步驟六、判斷跳閘斷路器是否失靈：采用所述數據處理器根據步驟五所獲取的一次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1′，判斷步驟4023中得到的跳閘斷路器是否跳閘，當跳閘斷路器完成跳閘動作，則完成跳閘斷路器搜索；否則，當跳閘斷路器未跳閘時，未跳閘的跳閘斷路器稱為失靈斷路器，并采用所述數據處理器獲取失靈斷路器的數量和編號，則執行步驟七；其中，所述失靈斷路器的數量為B個，B個所述失靈斷路器的編號分別為e₁、e₂、...、e_B，編號e₁、e₂、...、e_B均正整數且取值范圍均為1、2、...、M；

步驟七、判斷直流電源是否消失：步驟六中獲取失靈斷路器的數量和編號之后，采用所述數據處理器判斷智能電網中變電站的直流電源是否消失，當智能電網中變電站的直流電源消失，直流電源消失的變電站稱為故障變電站，并采用所述數據處理器獲取故障變電站的數量和編號，則執行步驟八，否則，智能電網中變電站的直流電源未消失，則執行步驟九；

步驟八、根據直流電源消失變電站內部斷路器連接關系對一次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1′進行二次更新修正：采用所述數據處理器根據直流電源消失變電站內部斷路器連接關系對步驟五中一次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1′進行二次更新修正，則二次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1″為

其中，a_ij″的取值如下：

當編號為i的斷路器和編號為j的斷路器的工作狀態均為閉合狀態且編號為i的斷路器和編號為j的斷路器均不屬于步驟七中故障變電站中的斷路器，則a_ij″＝a_ij′；當編號為i的斷路器與編號為j的斷路器均屬于步驟七中故障變電站中的斷路器，則a_ij″＝0；采用所述數據處理器獲取二次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1″后，則執行步驟九；

步驟九、調用Dijkstra算法模塊進行二次判斷并獲取最終跳閘斷路器的編號：采用所述數據處理器調用Dijkstra算法模塊進行二次判斷，并輸入步驟五所獲取的一次更新修正后的斷路器的鄰接矩陣W1′或者步驟八中二次更新修正后的鄰接矩陣W2″，得到失靈斷路器與除去失靈斷路器的剩余斷路器之間的二次最短距離值及二次最短距離值所對應的二次最短路徑；再采用所述數據處理器將所述二次最短距離值由小到大進行判斷，最終獲取斷路器發生失靈時且失靈斷路器的編號分別為e₁、e₂、...、e_B時所對應的最終跳閘斷路器的編號，并使最終跳閘斷路器進行跳閘。