電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其包括以下步驟:步驟A、定義由發(fā)電機(jī)集合形成的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群;步驟B、計(jì)算特定故障下的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中每臺(tái)發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo),根據(jù)主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)識(shí)別主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合;步驟C、對(duì)所述受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合中的發(fā)電機(jī)進(jìn)行拓?fù)浞秩海瑢?shí)現(xiàn)主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群辨識(shí)。本發(fā)明通過(guò)電網(wǎng)拓?fù)浜瓦\(yùn)行方式信息能夠直接判別電網(wǎng)的失穩(wěn)模式和主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群,為暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估和控制決策提供支持,有效提高暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估和控制決策的效率和性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全評(píng)估【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及的是暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估和控制中的 暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國(guó)大電網(wǎng)采用的是由預(yù)防控制、緊急控制和恢復(fù)控制組成的三層安全防御 體系。多種智能型或者快速暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估方法,以及預(yù)防控制策略、緊急控制策略的決策均 需要掌握發(fā)電機(jī)失穩(wěn)模式和主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群的判別。目前對(duì)主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群判別基本都需要 依靠暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算。如果能夠直接依靠電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、擾動(dòng)位置和故障前的電網(wǎng)運(yùn)行 信息直接判別失穩(wěn)模式和主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群,將有效提高暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估和控制決策的效率和性 能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種基于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行信息的電 網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,旨在能夠通過(guò)電網(wǎng)拓?fù)浜瓦\(yùn)行方式信息識(shí)別故障情況下系 統(tǒng)的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群,為暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估和控制決策提供支持。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0005] -種電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其包括以下步驟:
[0006] 步驟A、定義由發(fā)電機(jī)集合形成的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群;
[0007] 步驟B、計(jì)算特定故障下的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中每臺(tái)發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指 標(biāo),根據(jù)主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)識(shí)別主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合;
[0008] 步驟C、對(duì)所述受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合中的發(fā)電機(jī)進(jìn)行拓?fù)浞秩?,?shí)現(xiàn)主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群 辨識(shí)。
[0009] 所述步驟A中建立主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群的方法是:
[0010] 若同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下兩條相鄰的發(fā)電機(jī)絕對(duì)功角受擾軌跡S Jt)之間的位置間 隙超過(guò)給定的限值β,則判定電網(wǎng)(均代表選取的電網(wǎng)段,該電網(wǎng)段內(nèi)具有的多個(gè)發(fā)電機(jī) 和多個(gè)節(jié)點(diǎn))失去了功角穩(wěn)定,滿(mǎn)足該限值β的位置間隙將發(fā)電機(jī)分為多組發(fā)電機(jī)集合 群,其中絕對(duì)功角最大的一群發(fā)電機(jī)集合則為主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群。一般β選為250°
[0011] 所述步驟B中,主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中每臺(tái)發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)DI的計(jì)算 方法是:
【權(quán)利要求】
1. 一種電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,其包括以下步驟: 步驟A、定義由發(fā)電機(jī)集合形成的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群; 步驟B、計(jì)算特定故障下的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中每臺(tái)發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo),根 據(jù)主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)識(shí)別主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合; 步驟C、對(duì)所述受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合中的發(fā)電機(jī)進(jìn)行拓?fù)浞秩?,?shí)現(xiàn)主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群辨 識(shí)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟A中 建立主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群的方法是: 若同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下兩條相鄰的發(fā)電機(jī)絕對(duì)功角受擾軌跡Si (t)之間的位置間隙超 過(guò)給定的限值β,則判定電網(wǎng)失去了功角穩(wěn)定,滿(mǎn)足該限值β的位置間隙將發(fā)電機(jī)分為多 組發(fā)電機(jī)集合群,其中絕對(duì)功角最大的一群發(fā)電機(jī)集合則為主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟B 中,主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中每臺(tái)發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)DI的計(jì)算方法是:
其中,Ifb是發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)有功功率標(biāo)幺值,是短路瞬間機(jī)端電壓幅值標(biāo)幺值;Τ。 是慣性時(shí)間常數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟B 中,根據(jù)主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)識(shí)別主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群中受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合的方法包括以 下步驟: 步驟Β1、依據(jù)主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行排序:選取主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī) 辨識(shí)指標(biāo)最大的a臺(tái)發(fā)電機(jī)構(gòu)成預(yù)聚類(lèi)集合,設(shè)預(yù)聚類(lèi)集合M= {G1,G2,...,Ga},有 DIei彡DIe2彡彡DIea ;其中a = M,A是電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)總數(shù),Ic1為選取系數(shù); 步驟B2、將預(yù)聚類(lèi)集合中每臺(tái)發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)構(gòu)成數(shù)列 {DIex,Gx e M},其中,1彡X彡a,發(fā)電機(jī)和該數(shù)列中的數(shù)列點(diǎn)--對(duì)應(yīng);將預(yù)聚類(lèi)集合劃分 成第一聚類(lèi)集合和第二聚類(lèi)集合,其中,第一聚類(lèi)集合的中心
,第 二聚類(lèi)集合的中屯
步驟B3、計(jì)算每個(gè)數(shù)列點(diǎn)分別到第一聚類(lèi)中心和第二聚類(lèi)中心的距離,并將該數(shù)列點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)聚類(lèi)到離該數(shù)列點(diǎn)最近的聚類(lèi)集合中,計(jì)算所有數(shù)列點(diǎn)到所屬聚類(lèi)中心的距 離平方和; 步驟M、計(jì)算每個(gè)聚類(lèi)集合中所有數(shù)列點(diǎn)的坐標(biāo)平均值,并將這個(gè)平均值作為新的聚 類(lèi)中心; 步驟B5、重復(fù)步驟B3-B4,直到所有數(shù)列點(diǎn)到所屬新的聚類(lèi)中心的距離平方和收斂,此 時(shí),由屬于最終第一聚類(lèi)中心的發(fā)電機(jī)組合成的集合則為受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟C包 括以下步驟: 步驟Cl、對(duì)故障前的圖形式的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,獲取無(wú)故障鄰接矩陣; 步驟C2、分別計(jì)算無(wú)故障最短路徑矩陣和故障期間最短路徑矩陣; 步驟C3、實(shí)現(xiàn)拓?fù)浞秩骸?br>
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟Cl 中獲取無(wú)故障鄰接矩陣的方法是: 步驟C11、將電網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成圖論中的節(jié)點(diǎn),所述圖論中的節(jié)點(diǎn)包括發(fā)電機(jī)節(jié) 點(diǎn)、變電站節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn); 步驟C12、將電網(wǎng)中多回平行線路等效成單回線路,等效后的單回線路只保留電抗,電 抗值為原有多回平行線路電抗的并聯(lián); 步驟C13、將電網(wǎng)中的輸電線路和變壓器用圖論中的邊來(lái)表示,邊的權(quán)值取對(duì)應(yīng)的輸電 線路電抗或變壓器電抗; 步驟C14、移除電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補(bǔ)充裝置,將串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的串補(bǔ)容抗歸到相鄰 支路中,以去除負(fù)權(quán)邊; 步驟C15、根據(jù)節(jié)點(diǎn)和邊信息形成無(wú)故障鄰接矩陣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟C2 中無(wú)故障最短路徑矩陣的計(jì)算方法包括以下步驟: 通過(guò)Dijkstra算法對(duì)無(wú)故障鄰接矩陣進(jìn)行搜索,計(jì)算任意兩個(gè)屬于預(yù)聚類(lèi)集合中的 發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度; 按如下方式形成無(wú)故障最短路徑矩陣W :
其中,是無(wú)故障期間發(fā)電機(jī)i和發(fā)電機(jī)j之間的最短路徑長(zhǎng)度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟C2 中故障期間最短路徑矩陣的計(jì)算方法包括以下步驟: 將無(wú)故障鄰接矩陣中與故障點(diǎn)相連的邊的權(quán)值改為999,修改后的無(wú)故障鄰接矩陣為 故障期間鄰接矩陣; 通過(guò)Di jkstra算法對(duì)故障期間鄰接矩陣進(jìn)行搜索,計(jì)算任意兩個(gè)屬于預(yù)聚類(lèi)集合中 的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度; 按如下方式形成故障期間最短路徑矩陣Wf :
其中,是故障期間發(fā)電機(jī)i和發(fā)電機(jī)j之間的最短路徑長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)模式智能辨識(shí)方法,其特征在于,所述步驟C3 中,拓?fù)浞秩旱姆椒òㄒ韵虏襟E: 步驟C31、獲取發(fā)電機(jī)平均最短路徑長(zhǎng)度,所述發(fā)電機(jī)平均最短路徑長(zhǎng)度計(jì)算方法如 下:
其中,η為無(wú)故障最短路徑矩陣的行數(shù); 步驟C32、對(duì)受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合L= (G1, G2,...,GP}中的發(fā)電機(jī)Gi,取i = 1,分群號(hào) q = 1 ; 步驟C33、取分群Aq = {GJ,對(duì)故障期間最短路徑矩陣Wf的第i行每一個(gè)元素,判斷% 是否小于,如果小于,則如果?兩足*取\ = Aq U {Gj},并進(jìn)一步判斷Gj是否 屬于受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合L,如果屬于,則L = L-{Gj,遍歷第i行后進(jìn)入步驟C34 ; 步驟C34、判斷Gi是否為受擾嚴(yán)重發(fā)電機(jī)集合L中的最后一個(gè)元素,如果是,則結(jié)束分 群搜索,得到的拓?fù)淙篏P = M1, A2,,AJ,并進(jìn)入步驟C35的操作;如果不是,則取i = i+1, q = q+1,跳轉(zhuǎn)至步驟C33繼續(xù)執(zhí)行操作; 步驟C35、計(jì)算拓?fù)淙篏P= M1, A2,,AJ中每一個(gè)分群Ai中所包含發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā) 電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)平均值,并按這一主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)平均值從大到小對(duì)拓?fù)淙篏P中 的分群進(jìn)行排序,排序后的拓?fù)淙喝杂洖镚P' ={A' i,A' 2,…,A' m}; 步驟C36、如果GP'中只有一個(gè)分群,則取主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群預(yù)選機(jī)群^為^ =八'1;否則 判斷DIS(A' i,A' 2)是否小于〇.5拓,如果次)<0.5設(shè),則取主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群預(yù)選機(jī)群 A1SA1 = A^ i U A,2;如果泣0.5兩,取A1 = A,i,按此判斷式逐個(gè)遍歷A' 3 到A' 111與" i分群的最短路徑長(zhǎng)度,取最終的與A' i分群最短路徑均小于0.5疋的排序 后的拓?fù)淙悍秩旱牟⒓鳛樽罱K主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群預(yù)選機(jī)群A1,其中,DIS(A' i,A' 2)是A' i 分群中主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)最大的發(fā)電機(jī)與V 2分群中主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)最 大的發(fā)電機(jī)的最短路徑長(zhǎng)度,通過(guò)無(wú)故障最短路矩陣W獲得; 步驟C37、對(duì)所述最終主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群預(yù)選機(jī)群A1中的發(fā)電機(jī),按其主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí) 指標(biāo)DI從高到低進(jìn)行排序,記主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)DI最大的機(jī)組為G11,根據(jù)主導(dǎo)失 穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)大小,將其他機(jī)組依次標(biāo)記為G I2, G13,…,Glp,各機(jī)組對(duì)應(yīng)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā) 電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)記為DIn,DI 12, DI13,…,DIlp ; 步驟C38、計(jì)算預(yù)聚類(lèi)集合中除主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群預(yù)選機(jī)群A1所包含發(fā)電機(jī)以外的所有發(fā) 電機(jī)的主導(dǎo)失穩(wěn)發(fā)電機(jī)辨識(shí)指標(biāo)平均值,記為萬(wàn)Fm 步驟C39、記主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群為I,初始化設(shè)I = {Gn},按GI2,G13,…,Glp依次選擇發(fā)電機(jī) Glj,判斷£>/,,/£^<1)/,是否成立,如果成立,則I = I U {Gw},直至A1內(nèi)所有發(fā)電機(jī) 均測(cè)試完畢或搜索停止,輸出最終的主導(dǎo)失穩(wěn)機(jī)群I。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104393590SQ201410653308
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】涂亮, 楊誠(chéng), 何楚瑤, 曾毅豪, 黃振琳, 管霖 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華南理工大學(xué)