- 文档大小:388.58 KB
- 文档格式:pdf
- 约 6页
- 2021-06-20 发布
- 举报
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
- 1、本文档共6页,内容下载后可编辑。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第41卷第24期2013年l2月16L1电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVo1.4lNO.24Dec.16.20l3基于广域电压相角信息的输电断面快速识别方法杨文辉,毕天姝,马强,黄少锋(1.三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;2.华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京1022063.宜昌供电公司电能计量中心,湖北宜昌443002)摘要:提出一种识别输电断面的快速方法,为有针对性地实施输电断面的保护与控制策略提供前提。首先根据电网实时动态监测系统【wideareameasurementsystem,WAMS)提供的广域电压相角信息,采用基于离差平方和法的聚类分析方法,将待搜索电网或区域电网内母线分为2群;进一步基于图论中极大连通子图的概念,给出了在母线群内搜索电源区或负荷区的图论方法;最后将相邻电源区和负荷区间的联络线簇识别为输电断面。在此基础上,给出了输电断面的层次递进搜索策略及其停止准则,实现各级区域电网间和区域电网内输电断面的搜索。仿真结果验证了所提方法的有效性。关键词:输电断面;电压相角;广域信息;聚类分析;图论—Amethodforsearchingtransmissionsectionbasedonwideareavoltagephasors——YANGWenhui,BITifin.shu,MAQiang,HUANGShaofeng(1.CollegeofElectricalEngineeringandNewEnergy,ThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China;2.StateKeyLaboratoryofAlternatePowerSystemwithRenewableEnergyResources,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China;3.YichangElectricPowerSupplyCompanyEnergyMeasurementCenter,Yichang443002,China)Abstract:Toprovidetheprerequisiteforprotectionandcontrolstrategyagainstcascadingtrips,afastmethodforsearching—transmissionsectionisproposed.Basedonvoltagephasorsfromwideareameasurementsystem(WAMS),busesofpowergridforsearchingorregionalgridareclassif’iedintotwogroupsbyWardSclusteringmethod.Accordingtotheconceptofmaximalconnectedsubgraghingraphtheory,themethodforsearchinggenerationzonesandloadzoneswithinbusgroupsisfurthergiven.Finally,thetransmissionsectioncanbeidentifiedbyexploringthesetoftielinesbetweenadjacentgenerationzoneandloadzone,andtheprogressivemethodforsearchingtransmissionsectionandthecriterionforstoppingalgorithmarebothprovided.Simulationresultsverifytheeffectivenessoftheproposedmethod.Keywords:transmissionsection;voltagephasor;wideareameasurementinformation;clusteranalysis;graphtheory中图分类号:TM71文献标识码:A——文章编号:16743415(2013)240058.060引言对大停电事故研究表明:绝大多数大停电事故,是由故障的连锁反应引起[1-2J。并在电网进入快速崩溃阶段以前,表现为潮流转移引起的输电断面过负荷连锁跳闸ljJ。因此,快速、有效地识别输电断面,对于有针对性地实施输电断面的保护与控制策略,有效防御连锁事故的发生具有重要意义I4_。在实际电力系统中,输电断面通常由调度员根据运行经验选定,对电网运行方式变化的适应性不强。文献[6]提出根据支路开断分布系数的大小来寻找关键输电断面,但支路开断分布系数的计算需要基金项目:三峡大学科研启动基金项目(KJ2012B052)获取全网拓扑和元件参数。文献[7】在与过载支路具有相似功率组成的线路中搜索输电断面,但需要计算电网发电机对线路功率的贡献因子和负荷对线路功率的汲取因子,相应的潮流跟踪算法复杂。文献『8.9]根据图论中的最短路径和较短路径的概念来搜索输电断面,但随着电网规模的扩大,路径搜索时间和所需搜索路径数量均会显著上升,成为此类方法在实际电网中运用的瓶颈。“”文献[1O] ̄lJ用图论中割集概念米定义输电断面,忽略了线路传输功率对输电断面的影响,所获割集数量庞大,难以逐一分析和监控。文献[11]根据电网地理分区来划分电源区和负荷区,并在电源区和负荷区间的割集中搜索输电断面,但电网地理分区的形成依赖于专家经验。文献[12]根据线路电力系统保护与控制法认为,如果分类正确,同类样本问离差平方和应较小,类与类问离差平方和应较大,适合于本文基于广域电压相角信息的母线分群操作。首先,针对待搜索的初始电网或某个区域电网,将其包含的母线称为样本,将母线电压相角称为指标。通过WAMS实时获取该待搜索电网内母线的电压相角,进而得到上述样本指标的量测值,并将其存入数据向量,_(,其中,蜀为待搜索电网内第i条母线的电压相角量测值,为待搜索电网中的母线总数。首先,将待搜索电网内的每条母线均作为一个类,分别计算各类之间的距离,并将距离最近的两个类合并为一个新类;进一步计算新类与其余类之问的距离,并与其余各类之间的距离比较,再将距离最近的两个类合并;重复上述步骤,直到类的个数为2时为止。在上述操作过程中,设待搜索电网中的母线已…聚为k类,分别用G,G2,,Gk表示,将任意两类G和Gq问的平方距离(。)定义为该两类合并后增加的离差平方和,按式(11进行计算。其中,G为G,】与G合并得到的新类,,和分别为,和G,的类内离差平方和。√D=,一S一S(1)以为例,式(2)给出了类内离差平方和的计算方法,其中,X=(,)¨Xl为存放G中各母线电压相角量测值的数据向量,,z为中母线总数。p1=∑(一÷∑xi)(2)i=l,fPi=12.2基于图论的电源区和负荷区搜索设Q为通过聚类分析得到的某个母线群,其相应的拓扑结构为G(,EQ),为Q中母线的集合,为中节点间边的集合。设该Q为相角相对超前(或滞后)的母线群,则GQ所包含的每个极大连通子图,即为一个电源区(或负荷区1。搜索该G所含极大连通子图的步骤如下。1)形成G(,)的邻接矩阵C图G=(日中各项点间的相邻关系可用邻接矩阵C(c)×∈表示和存储。对于任意节点VbV,若1,f与1,f问存在1条边,则cf尸1,否则c,:0。设初始电网G0=(v0,Eo)的邻接矩阵为。对任∈意节点viVo,若vVQ,则在中将该vf所在的行和列删除,即得到G(VQ,)的邻接矩阵C。2)搜索GQ=(,EQ)中的极大连通子图任取一节点vk,设在中该节点v所在行的序号为i,若该第i行中某个非零非对角元素对应列的序号为,,则用逻辑加法将的第,行、第,列分别加到第i行、第f列上,然后将的第,行和第,列删除。得到更新后的矩阵c,门。对c,门重复上述步骤,当该节点v所在行不存在非零非对角元素时,则合并于该节点v的全部节点集合对应的拓扑结构,即为中的一个极大连通子图G(,,E为中节点问边的集合。在c,n中,将节点v所在的行和列删除。3)对余下的矩阵C,门,继续重复上述步骤2),依次搜索其余的极大连通子图。由于图的有限性,上述搜索将很快结束,得到Go中的各个极大连通子图,从而将通过聚类分析得到的母线群Q相应的拓扑结构划分为若干电源区(或负荷区)。3算例分析采用IEEERTS.79测试系统[15]验证本文方法的有效性。系统接线如图3所示,运行方式为承担系统年峰荷(2850M580Mvar)。图3IEEERTS测试系统Fig.3IEEEreliabilitytestsystem3.1输电断面的搜索在RTS测试系统中,采用本文方法搜索输电断面,具体搜索过程如图4所示。图4中,首先以初始电网G。为待搜索对象,采用聚类方法将其中母线分为2群,由于该2群母线相应的拓扑结构均具备连通性,故将初始电网G划分电源区G。和负荷区G。:,进而将其间的联络线簇识别为输电断面。杨文辉,等基于广域电压相角信息的输电断面快速识别方法.61.o电源区::负荷区——输电断面图4输电断面搜索示意图Fig.4Illustrationforsearchingtransmissionsections分别以区域电网G0】和G。2为待搜索对象,进一步搜索位于其内部的输电断面。以待搜索对象G02为例,在得到的2个母线群中,电压相角相对超前的母线群对应的拓扑结构不具备连通性,因此,根据2.2节所述方法搜索其包含的各个极大连通子图,进而得到3个电源区G05、G06和G08。表1给出了图4中各电源区、负荷区所包含的母线集合。表1电源区和负荷区划分示意图Table1Partitionofgenerationareasandloadareas区域母线区域母线SoIBI5~B24S12Bt5,BI6,BI9,B2o,B23So2Bol~BI4S13BIB,B21So3BIT,BIg,B21,B22S14BI74BI5,Bt6,BI9,B2o,B23,B24¥15B23So5Bo7SI6BI9,B2o岛6B¨~BI47BI5,B167Bo4~Bo6,BoB~BIO8B21So8Bm~Bo3S19BigSo9B22oB2oS10BI7,Bt8,B21lBI9SIIB20表2给出了图4中各全部8个输电断面及其所包含的线路集合。3.2输电断面的有效-l生分析1)分析l为验证所获输电断面是否为相互问潮流转移影响较严重的线路集合。表3给出了各线路问潮流转移因子的计算值,其中,(p广))/0)),Pj(0)和P分别为线路断开前、后线路的传输功率,re(o)为断开前的传输功率。表2输电断面搜索的仿真结果Table2Searchingresultoftransmissionsections线路To1 ̄9(B24一B03),/]s(B23-B12),lI9(B23-BI3), ̄o(Bi6BI4),124(B15-]324)To262(B21-B15),63(B21-BIs),65(BI7一BI6)To3—ll6(Bli-Bo9),12s(BI2-Bo9),137(BI2-Bio),138(BllB10)T)4lo3(Boj-Bos)/o4(Bo2-Bo4),los(Bo2-Bo6),to6(Bo3Bo9)To569(B22-BI7),/36(B22 ̄21)TO6134(B23-B2o),/35(B23 ̄2o)713o(B21-B18),,3t(B2]-Bi8)To8—/32(B2o-BI9),/33(B2oB】9)表3潮流转移因子的计算值Table3Theoreticalvalueofflowtransferrelativityfactor输电断面(f—{}坝lo9)=0.3099,2(1ls)-0.5479,)=0.5764,T060)=0.4934,124)=03099To262)=0.5748,123)-o.5748,f25)=O.4252TO3116)=0.5153,2(128)=o.5050,137)=0.5832,68)=0.58904m/03)0.4984,2(/04)=0.2984,1o5)0.4087,lo6)=0.2932TO52(69)=1.0000.66)=1.0000To664)=0.8945,65)=0.89457硝60)=0.6994,/31)=0.6994To8132)=0.8148.2(63)=0.8148表3中,1~8所含线路相互间的潮流转移因子较大,其值分布在0.2932到1.0000之间。表明所获各输电断面均为相互问潮流转移影响较严重的线路集合,验证了所获输电断面的有效性。2)分析2图3中,母线B2o引出的全部4条线路『32~『35形成一个割集,然而,在基态潮流下,,34,,35向B2o注入功率,而,32,133从B2o汲出功率,因此,上述线路不属于同一个输电断面。本文输电断面搜索过程中,上述134,135与132,,33为位于不同的电源区与负荷区之间的联络线簇,故将其归入不同的输电断面6和8,如图4所示。可见,本文方法能够有效计及线路功率传输方向对输电断面的约束,所获输电断面中,各线路具有相同的功率传输方向。3)分析3图3中,母线B23引出的全部4条线路,18,fl9,,34,135形成一个割集,且均从同一条电源母线B23汲出功率,即各线路具有相同的功率传输方向。然而,.62一电力系统保护与控制由表2可知,本文将上述线路分别划入两个不同的输电断面1和6。其原因为:f18,,19与,34,,35为位于不同的电源区与负荷区之间的联络线簇,故将其归入不同的输电断面。和,如图4所示。进一步给出上述线路间的潮流转移因子计算值。其中,,8,与,34,,35相互问的潮流转移因子在0.0497-0.2261之间,其值较小。而在,或,34,,35内部,线路相互问的潮流转移因子在0.5479~0.8945之间,其值较大。可见,本文方法能有效计及潮流转移因子对输电断面的约束,在传输功率方向相同的联络线簇中,能将相互间潮流转移功率影响较小的联络线簇分别划入不同的输电断面。4结论基于WAMS提供的广域电压相角信息,提出了一种输电断面的快速识别方法,有效识别互联电网中功率传输方向相同、功率传输量大、输电距离远的功率传输通道,为有针对性地实施输电断面的保护与控制策略提供前提。仿真结果表明,所获输电断面为功率传输方向相同、相互间潮流转移影响较严重的线路集合。参考文献Eli刘友波,胡斌,刘俊勇,等.电力系统连锁故障分析理‘论与应用()一一相关理论方法与应用【J】.电力系统保护与控制,2013,41(9):148.155.—LIUYou・bo,HUBin,LIUJunyong,eta1.PowersystemcascadingfailureanalysistheoriesandapplicationI一——relatedtheoriesandapplications[J].PowerSystem—ProtectionandControl,2013,4l(9):148155.E23董新洲,曹润彬,王宾,等.印度大停电与继电保护的—i大功【J】.电力系统保护与控制,2013,4l(2):1925.—DONGXin-zhou,CAORunbin,WANGBin,eta1.Indiablackoutandthreefunctionsofprotectiverelay[J].PowerSystemProtectionandControl,2013,41(2):19-25.[3]NERC.Finalreportontheaugust14.2003blackoutin—theUnitedStatesandCanada:causesandrecommend—ations[EB/OL].【200404].http://www.nerc.com.[4]闫丽梅,赵围成,陈娟,等.基于GIS的大庆油田电力系统连锁过负荷故障分析系统fJ1.电力系统保护与—控制,2010,38(23):7581.—YANLimei,ZHAOGuo-cheng,CHENJuan,eta1.GISbasedoverloadcascadingfailureanalysissystemin[7][8][9]—Daqingoilfieldpowersystem[J].PowerSystem—ProtectionandControl,2010,38(23):7581.张道,王广民,慕宗君,等.网络保护调控一体化的研究与应用【J】.电力系统保护与控制,2013,41(14):l49.153.—ZHANGDao-jie,WANGGuangmin,MUZong-jun,eta1.Researchandapplicationofintegrationofnetworkprotectiondispatchingandcontrol[J].PowerSystem—ProtectionandControl,2013,41(14):149153.千立永,张保会,王克球,等.考虑安全约束的输电断面经济传输容量及其计算fJ1.西安交通大学学报,—2006.40(10):11251l28.——WANGLiyong,ZHANGBaohui,WANGKe・qiu,eta1.Transmissionsectioneconomicavailabletransfer’capabilitywithsecurityconstraints[J].JournalofXianJiaotongUniversity,2006,40(10):1125-1128.程临燕,张保会,郝治国,等.基于线路功率组成的关键输电断面快速搜索fJ].中国电机工程学报,2010,—30(1O、:5056.—CHENGLin・yan,ZHANGBao-hui,HAOZhiguo,eta1.Fastsearchforkeytransmissionsectionbasedonpowercomponentofline[J].ProceedingsoftheCSEE,2010,—30(10):5056.倪宏坤,徐玉琴.基于动态规划原理分支界限算法的关键输电断面搜索方法【J1.华北电力大学学报,2009,36f4):11-15.—NIHong-kun,XUYuqin.Fastsearchforthekey—transmissionsectionbasedondynamicprogrammingprinciple[J].JournalofNorthChinaElectricPowerUniversity,2009,36(4):11-15.张玮,潘贞存,赵建国.新的防止大停电事故的后备保护减载控制策略fJ1.电力系统自动化,2007,31(8):—273】.——ZHANGWei,PANZhencun,ZHAOJianguo.Newloadsheddingcontrolstrategyforbackupprotectionagainstcascadingoutage[J].AutomationofElectricPower—Systems,2007,31(8):2731.[10]王成山,许晓菲,余贻鑫,等.基于割集功率空问上的静态电压稳定域局部可视化方法[J].中国电机工程学—报,2004,24(9):1318.———WANGChengshan,XUXiaofei,YUYixin,eta1.Visualizationofpowersystemstaticvoltagestability—regionincutsetspace[J].ProceedingsoftheCSEE,2004—24(9):1318.杨文辉,等基于广域电压相角信息的输电断面快速识别方法一63.[12J[13]赵峰,孙宏斌,张伯明.基于电气分区的输电断面及—其自动发现[J】.电力系统自动化,2011,35(5):4246,81.——ZHAOFeng,SUNHongbin,ZHANGBoming.Electricalzonedivisionbasedautomaticdiscoveryofflowgates[J].AutomationofElectricPowerSystems,—2011,35(5):4246,81.周德才,张保会,姚峰,等.基于图论的输电断面快速—搜索【J】.中国电机工程学报,2006,26(12):3441.—ZHOUDecai,ZHANGBan-hui,YAOFeng,eta1.Fastsearchfortransmissionsectionbasedongraphtheory[J].—ProceedingsoftheCSEE,2006,26(12):3441.——YANGQi・xun,BITianshu,WUJingtan.WAMSimplementationinChinaandthechallengesforbulkpowersystemprotection[C]//ProceedingsofPowerEngineeringSocietyGeneralMeeting,Tampa,FL,USA:[14][15]—IEEEPower&EnergySociety.2007:16.方开泰,潘恩沛.聚类分析【M].北京:地质出版社,1982:44.78.SubcommitteePM.IEEEreliabilitytestsystem[J].IEEETransonPowerAppar ̄usandSystems,1979,98(6):2047.2054.收稿日期:2012-1O-24;—修回日期:2013-1012作者简介:杨丈辉(1967~),男,博士,主要从事WAMS技术及其应—用、继电保护与控制研究;Email:whyang@ctgu.edu.cn毕天姝(1973~),女,教授,博士生导师,主要研究方向为电力系统保护与控制、WAMS技术及其应用、故障诊断等;马强(1976~),男,高级工程师,主要研究方向为电力系统电能计量。
您可能关注的文档
- 电流闭环对三相PWM变流器输出阻抗的影响分析.pdf
- 电流反馈型Buck变换器分岔动力学分析及稳定性控制.pdf
- 电能在线计量分析算法设计与实现.pdf
- 电流互感器饱和对低压电动机保护的影响及对策.pdf
- 电能质量复合扰动分类的研究进展.pdf
- 电能质量监测系统研究现状及发展趋势.pdf
- 电能质量扰动发生器控制策略及其实现.pdf
- 电气化铁路电能质量评估及新型控制方案研究.pdf
- 电能质量扰动信号时频原子分解的进化匹配追踪算法.pdf
- 电容器串联电抗消除谐振的最大值最小优化.pdf
- 电网备自投自适应建模方法研究.pdf
- 电网不对称故障下双馈风力发电机组穿越控制的研究.pdf
- 电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制.pdf
- 电网电压不对称跌落时DFIG的控制策略研究.pdf
- 电网电压跌落下双馈风力发电系统强励控制.pdf
- 电网电压不平衡时永磁直驱风电机组的控制策略.pdf
- 电网调控数据综合智能分析决策架构设计.pdf
- 电网故障下直驱式风电机组建模与控制仿真研究.pdf
- 电网故障诊断的智能方法综述.pdf
- 电网规划运行数据库与集成管理平台的设计与实现.pdf
- 大叔大爷
- 该用户很懒,什么也没介绍
