一種基于圖論的upfc監(jiān)控子站布點(diǎn)算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于柔性交流輸電領(lǐng)域，涉及一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力傳輸?shù)娜嵝允侵冈陔娏鬏斚到y(tǒng)變化或運(yùn)行條件不同時系統(tǒng)的自適應(yīng)能力 及在變化下維持足夠穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)穩(wěn)定裕量的能力。而統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)裝置是基于高 速電力電子器件的一個典型柔性輸電裝置，能夠通過吸收或發(fā)出有功、無功功率顯著提高 電網(wǎng)運(yùn)行性能。UPFC的監(jiān)控子站可以高速實(shí)時地采集母線電壓、線路電流、線路開關(guān)狀態(tài)等 信息，并上傳至UPFC控制主站（即UPFC安裝點(diǎn)），通過閉環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)UPFC的功率調(diào)節(jié)作 用。
[0003] 由于電網(wǎng)龐大的規(guī)模，在每條母線上均安裝UPFC監(jiān)控子站顯然難以實(shí)現(xiàn)，為了在 監(jiān)控子站數(shù)量有限的情況下，通過合理的布點(diǎn)，擴(kuò)大監(jiān)控可觀測的范圍是工程上亟待解決 的問題。目前實(shí)際工程中通常僅在N-1過載支路母線側(cè)安裝監(jiān)控子站，全網(wǎng)的可觀測性較 低，導(dǎo)致UPFC的控制作用存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算 法，將電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系抽象為一個圖，利用圖的最小生成樹及電網(wǎng)的初始潮流數(shù)據(jù)，即 可篩選出UPFC監(jiān)控子站的推薦安裝點(diǎn)，在滿足所有支路具備可觀測的前提下使得監(jiān)控子站 的安裝數(shù)量最少。
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟一:根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電、負(fù)荷、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，計(jì)算電網(wǎng)初始潮流，設(shè)定 UPFC安裝于某一母線上，
[0008] 步驟二:將電網(wǎng)中的連接關(guān)系抽象成一個圖，母線作為圖的頂點(diǎn)，頂點(diǎn)的權(quán)重為該 母線所連支路數(shù)的歸一化數(shù)值;支路作為邊，邊的權(quán)重為該支路負(fù)載率倒數(shù)的歸一化數(shù)值；
[0009] 步驟三:形成圖的最小生成樹；
[0010]步驟四：選取最小生成樹中頂點(diǎn)權(quán)重最高的頂點(diǎn)作為upfc監(jiān)控子站的擬安裝點(diǎn)， 當(dāng)多個頂點(diǎn)的權(quán)重相同時，選取其中所含的不可觀測的邊最多的頂點(diǎn)作為UPFC監(jiān)控子站的 擬安裝點(diǎn)；
[0011]步驟五:更新支路可觀測性列表，并重復(fù)步驟四至所有支路可被擬安裝點(diǎn)觀測，最 終得出所有監(jiān)控子站的安裝推薦點(diǎn)。
[0012]前述的一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法，其特征在于，步驟二中，網(wǎng)架拓?fù)?結(jié)構(gòu)形成的帶權(quán)連通圖為G=(V，E)，V為電網(wǎng)中母線的集合，即頂點(diǎn)的集合，V中每個頂點(diǎn)元 素的權(quán)重為f(Vi)，其計(jì)算方法為：
[0013]
[0014] m為頂點(diǎn)集合V中的元素^對應(yīng)的母線i所連的支路數(shù)，如為頂點(diǎn)集合V中的元素 對應(yīng)的母線j所連的支路數(shù)，α為電網(wǎng)中母線的集合。
[0015]前述的一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法，其特征在于，步驟二中，網(wǎng)架拓?fù)?結(jié)構(gòu)形成的帶權(quán)連通圖為G=(V，E)，Ε為電網(wǎng)中支路的集合，即邊的集合，Ε中每個邊元素的 權(quán)重為g(e〇,其計(jì)算方法為：
[0016]
[0017] ru為邊集合E中的元素出對應(yīng)的支路i的負(fù)載率，化為邊集合E中的元素幻對應(yīng)的支 路j的負(fù)載率，β為電網(wǎng)中支路的集合。
[0018] 前述的一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法，其特征在于，步驟四中，可觀測支 路包括如下類型:第1類可觀測支路，與UPFC安裝點(diǎn)直接相連的支路;第2類可觀測支路，可 通過節(jié)點(diǎn)功率守恒定律推算功率的支路;第3類可觀測支路，與監(jiān)控子站擬安裝點(diǎn)直接相連 的支路。
[0019] 前述的一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法，其特征在于，步驟四中，選取其中 所含的不可觀測的邊最多的頂點(diǎn)作為UPFC監(jiān)控子站的擬安裝點(diǎn)，包括以下步驟：
[0020] (1)、UPFC安裝于某一母線上，與該安裝點(diǎn)相連接的支路作為第1類可觀測支路；
[0021] (2)、利用節(jié)點(diǎn)功率守恒定律推導(dǎo)的支路為第2類可觀測支路；
[0022] (3)、第1類可觀測支路和第2類可觀測支路以外的支路作為不可觀測支路；
[0023] (4)、利用不可觀測支路，確定權(quán)重相同的各頂點(diǎn)直接相連不可觀測支路的個數(shù)；
[0024] (5)、不可觀測的支路個數(shù)最多的頂點(diǎn)作為UPFC監(jiān)控子站的擬安裝點(diǎn)。
[0025]前述的一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算法，其特征在于，步驟五:其中重復(fù)步 驟四至所有支路可被擬安裝點(diǎn)觀測過程中，與UPFC監(jiān)控子站擬安裝點(diǎn)直接相連的支路作為 第3類可觀測支路，第1類可觀測支路、第2類可觀測支路和第3類可觀測支路以外的支路為 不可觀測支路。
[0026]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明公開了一種基于圖論的UPFC監(jiān)控子站布點(diǎn)算 法，將電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系抽象成一個圖，將母線和支路抽象為帶權(quán)圖的頂點(diǎn)和邊，最后通 過圖的最小生成樹及電網(wǎng)支路負(fù)載率信息綜合選取UPFC監(jiān)控子站的推薦安裝點(diǎn)，從而達(dá)到 利用有限數(shù)量的監(jiān)控子站實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)可觀測的目的。本發(fā)明中的最小生成樹的引入體現(xiàn)了重 載支路優(yōu)先考慮的思想，本發(fā)明可為UPFC裝置應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)的工程設(shè)計(jì)提供參考。
【附圖說明】
[0027] 附圖1是本發(fā)明實(shí)施例網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 附圖2是本發(fā)明實(shí)施例抽象出的帶權(quán)圖。
[0029] 附圖3是本發(fā)明實(shí)施例帶權(quán)圖的最小生成樹。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0031]實(shí)施例為IEEE11節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，假定UPFC安裝于母線bus_2,仿真計(jì)算采用電力系統(tǒng)分 析程序BPA，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及節(jié)點(diǎn)編號如圖1(發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)未作編號）。
[0032]具體計(jì)算流程如下：
[0033]步驟一:根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電、負(fù)荷、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，計(jì)算電網(wǎng)初始潮流，如下 表所示：
[0034
[0035] 步驟二:將電網(wǎng)中的連接關(guān)系抽象成一個圖，母線作為圖的頂點(diǎn)，支路作為邊，如 圖2所示：
[0036] 頂點(diǎn)的權(quán)重為該母線所連不可觀測支路數(shù)的歸一化數(shù)值，邊的權(quán)重為該支路負(fù)載 率倒數(shù)的歸一化數(shù)值，分別如下表所示：
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 步驟三:形成圖的最小生成樹，此處可