基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法.pdf

第３９卷第】７期２０１１年９月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ０ｌ－３９Ｎｏ．１７Ｓｅｏｔ．１．２０１１基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法钱诚，王增平，张晋芳（华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，北京１０２２０６）摘要：随着当前电力系统中同步相量测量单元（ＰｈａｓｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔ，ＰＭＵ）的广泛应用，使得借助于刷新频率高的ＰＭＵ信息来提高电力系统网络拓扑分析快速性成为可能。在分析厂站内母线相连与否情况下的支路电流和母线电压的不同特征的基础上，提出基于同步相量测量的厂站内拓扑分析新方法。新方法综合运用ＰＭＵ获取的开关状态和电流电压同步相量信息，根据进出线的电流相量是否满足基尔霍夫电流定律以及两母线的电压相量是否相等来实现厂站内母线的划分，从而避开了传统算法仅依靠搜索闭合开关来实现母线划分的不足。算例表明，新方法可以完成各种接线方式下的厂站内网络拓扑分析，具有良好的准确性和适用性，并具有一定的容错能力。关键词：网络拓扑：厂站内拓扑分析；相量测量单元；开关状态信息；电流及电压同步相量—ＡｎｏｖｅｌｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｔｏｐｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄＯｉｌｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｐｈａｓｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ—Ｑ／ＡＮＣｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｅｎｇ－ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｆａｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＤｙｎａｍｉｃＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｔｈｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰＭＵｓ，ｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒａｐｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓｂｙＵＳｅｏｆｔｈｅＰＭＵｄａｔａｉｎａｈｉｇｈｕｐｌｏａｄｉｎｇｒａｔｅ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄｉｆｉｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｒａｎｃｈｃｕｒｒｅｎｔｓａｎｄｂｕｓ一’一Ｊｖｏｌｔａｇｅｓｗｈｅｎｔｈｅｂｕｓｅｓａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｏｒｎｏｔｉｎｔｈｅｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ａｎｅｗｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｎｏｖｅｌｏｎｅａｄｏｐｔｓａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｉｌｉｚ￣ｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｓ（ＣＢｓ）ａｎｄｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏ．ｐｈａｓｏｒｉｎｆｏｒｒｎａｔｉｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔ，ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｅｓｔｈｅｂｕｓｅｓｍａｉｎｌｙｂａｓｅｄｏｎｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｐｈａｓｏｒｍｅｅｔｓｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌＫｉｒｃｈｈｏｆｆＣｕｒｒｅｎｔＬａｗ（ＫＣＬ）ａｎｄｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｗｈｅｔｈｅｒｔｌ１ｅｖｏｌｔａｇｅｐｈａｓｏｒｓｏｆｔｗｏｂｕｓｅｓａｒｅｅｑｕａｌｏｒｎｏｔ．ＴｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉＳｓｕｃｃｅｅｄｅｄｉｎａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｓｔａｔｕｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ０ｆＣＢｓｉＳｔｈｅｏｎｌｙｏｎｅｕｓｅｄｄａｔａｓｏｕｒｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｒｅｆｅｒｒｅｄａｂｏｖｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｆｉｎｉｓｈａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｒｅｌｉａｂｌｙ，ｅｖｅｎｗｉｔｈｓｏｍｅｆａｕｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｓｗｉｔｃｈｓｔａｔｕｓ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＫｅｙＰｒｏｇｒａｍｏｆＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０８３７００２）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｐｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ＰＭＵ；ｓｔａｔｕｓｉｎｆｏｒｍ￣ｉｏｎｏｆＣＢｓ：ｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｓｙｎｃｈｒｏ－ｐｈａｓｏｒ中图分类号：ＴＭ７６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４．３４１５（２０１１）１７００８０．０７０引言在现代电力系统中，电力系统网络拓扑分析是电网调度自动化和能量管理系统（ＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，）等高级应用的基础，为，ＥＭＳ在线潮流计算、状态估计、安全分析等提供电力网络结构数据。电力系统网络拓扑分析时间的长短直“接影响整个高级应用软件的响应时间。随着我国西”电东送，南北互供战略的逐步实施，电网规模越来越大，相应的系统结构越来越复杂，这就要基金项目：国家自然科学基金重点项目（５Ｏ８３７００２）求电网拓扑分析算法能更准确地实现拓扑分析任务；与此同时电力系统的保护、监视与控制将由传统的离线分析逐步朝在线实时方向发展，因此，对电力系统网络拓扑分析的实时性提出了更高的要求。厂站内拓扑分析是电力系统网络拓扑分析的重要组成部分，占用了整个网络拓扑分析的大量时间ｌｊＪ，而且随着电力系统的发展，电网拓扑分析的主要模式会由集中式拓扑建模方式向分布式拓扑建模方式发展，即发展成为先在各个厂站内完成厂站内拓扑分析，然后再将厂站内拓扑分析结果上传给相应的调度中心，最后由调度中心去实现整个系统钱诚，等基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法．８１．网络拓扑的分析。在这种分布式拓扑建模方式下，进一步对厂站内拓扑分析算法进行深入研究，以提高厂站内拓扑分析的效率，就更具有了实际和前瞻意义。当前电力系统网络拓扑分析算法应用的数据是由ｓＣＡＤＡ／ＥＭＳ中ＲＴＵ提供的开关量组成，实时性差，约每２Ｓ刷新一次数据Ｊ，并且不带时标。由于开关量在采集时刻上的差异性，很可能用非同一时刻下获取的开关状态来表征某一时刻系统的连接状况，进而导致拓扑分析错误。传统的厂站内拓扑分析算法主要有邻接矩阵法ＩｊＪ和树状搜索法【，Ｊ。其中，邻接矩阵法采用邻接矩阵来描述拓扑图中两点之问的连通关系，直观性比较好，但在跟踪开关变位时，需重新形成邻接矩阵，算法的重用性差，计算量大；树状搜索法又分为广度优先搜索和深度优先搜索，方法简单，易于实现，可是对环状网络的适应性较差，同时由于深度优先搜索法需要回溯，使得该方法在搜索过程中，搜索的节点数比实际网络含有的节点数多，造成不必要的时间损耗。更重要的是，无论是邻接矩阵法，还是树状搜索法都只是利用了ＳＣＡＤＡ提供的开关量，都是基于厂站内同一电压等级下所有的开关状态信息进行节点问连通性的判断，没有结合量测到的模拟量来共同进行厂站内拓扑分析，因此算法的准确性依赖于所有开关状态信息的正确获取，容错能力差。ＰＭＵ信息的引入为解决上述电网拓扑分析中存在的问题提供了新的途径。ＰＭＵ不仅可以提供开关量，还可以直接量测到母线电压和支路电流相量等模拟量，实时性强，一般０．０２Ｓ更新一一次数据Ｊ，而且数据都由ＧＰＳ统一给定时标，可以准确表征同一时刻下系统的实际情况。随着电力系统中ＰＭＵ信息的广泛应用以及ＰＭＵ测量装置的不断装设，为研究能够适应于装有ＰＭＵ厂站，并能够同时利用同步电压电流相量信息进行厂站内网络拓扑分析方法提供了支撑。本文通过研究厂站内母线相连与否情况下的支路电流和母线电压的不同特征，结合相关电气原理，提出了一种基于同步相量测量的厂站网络内拓扑新算法，新算法充分利用了ＰＭＵ量测的同步模拟量信息，快速有效地实现了对站内母线的划分，并具有一定的容错能力。文章最后，运用ＰＳＣＡＤ对新算法进行仿真验证，结果证明了本文所提出的厂站内拓扑分析算法的有效性与适用性。１厂站内网络拓扑分析新方法的建立根据图论知识加】，对于任意一个发电厂变电站的主接线图，都可以抽象成拓扑图：Ｇ＝＜（Ｇ），（Ｇ）＞，其中：为主接线图中节点的集合，包括由物理母线映射成的节点以及每一进出线连接点等效成的：点；为主接线图中开关映射成的支路的集合。本文以～个典型的一台半断路器主接线形式介绍厂站内拓扑分析方法，对应的节点以及支路编号如图１所示。①②ＬｆＬ２Ｌ３，Ｌ』：，ｕ占２Ｉｌ３ＩＩ４ＩＩ５［］６ＩＩ７Ｉｌ８Ｉｌ９［］＾ｔｔｔＩ开关闭合口开关断开１－９为开关编号①②为母线编号Ｌ１－Ｌ６为进出线编号，ＩｌＩ－Ｉｔ６为进出线注入电流Ｌ４Ｌ５ｋ图１一台半断路器接线方式——Ｆｉｇ．１Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｏｎｅａｎｄｈａｌｆｂｒｅａｋｅｒｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ１．１厂站内进出线归属ｆｌ，￣ｌＪ断本文将开关分为两类：～类是母线侧开关，如图１中的开关１、２、３、７、８、９；另一类是连接开关，如图ｌ中的４、５、６开关。根据母线侧开关状态确定进出线归属于哪个母线。具体地，由于进出线肯定与其中某一条母线相连，即归属于某一条母线，因此可以根据母线侧开关状态来判断相应进出线归属于哪条母线上。图１中，要判断进出线Ｌ１与哪条母线相连，只需要看与Ｌ１相连的母线侧开关１号开关的状态，若１号开关是闭合的，那么Ｌ１与母①②线相连，否则就与母线相连。在图１所示的开①关状态下，进出线Ｌ，，ｂ，Ｌ归属于母线，进②出线Ｌ１，Ｌ４，Ｌｓ归属于母线。１．２基于ＰＭＵ信息的厂站内拓扑分析原理电路理论中基尔霍夫电流定律（ＫＣＬ）描述的是同一时刻下注入某一节点的所有电流相量之和等于零。而厂站内安装的ＰＭＵ可以提供同一时刻的各条进出线的电流相量信息。如果将厂站内物理母线设定为汇流节点，考虑到归属于该母线的所有进出线都将提供相应的注入电流那么将有以下两个命题成立：①②命题一：当母线与母线不相连时，归属于①母线的所有进出线电流即为汇集到该汇流节点的全部注入电流，那么根据基尔霍夫电流定律可得：①归属于母线的所有进出线在同一时刻的电流相量之和为零。，８２．电力系统保护与控制①②命题二：当母线与母线相连时，考虑到开关为无阻抗支路，则ＰＭＵ提供的两母线的电压相量相等。厂站内网络拓扑分析的过程是：由已知开关状态和电流电压相量信息，对两母线间的连通性进行判断。因此上述两命题的逆否命题便成为本文新算法提出的基本出发点。相应的两个逆否命题如下：①②命题三：若归属于母线或的进出线电流之和不为零，则两母线相连；①②命题四：若母线和母线的电压相量不相等，则两母线不相连。利用ＰＭＵ量测的电流电压相量对命题三和命题四的是否成立进行判断，即可完成厂站内网络拓扑的基本任务。特别地，为了便于电压相量的比较，本文将上述比较分解为电压幅值比较以及电压相角比较两个子过程，进而更好地与ＰＭＵ信息表达格式相对应。电流判据与电压判据结合应用是考虑到以下①②情况的存在：如果母线与母线相连，那么注入①母线的电流除了归属于该汇流节点的全部进出线②电流之外，还有母线提供的部分注入电流，这样①仅考虑归属于母线的进出线上流过的电流是不能①②满足基尔霍夫电流定律的，即：母线与母线相连时，进出线上同一时刻电流相量之和不为零。而实际又存在两母线之间交换电流很小的情况，会使得判断基尔霍夫电流定律满足与否存在困难，极易出现判断失误。因此，需要基于本文命题四提出的电压判据作为辅助判据。这样即使出现母线电压相量相等可母线实际不相连的特殊情况时，由于电压相量相等意味着两母线为等电势点，当然可以处理成为一个等值节点，即两母线等效相连。２厂站内网络拓扑分析新方法的实现２．１新算法流程若是初始拓扑分析，则需要重新生成进出线与母线的连接关系，若只是跟踪拓扑分析，则只需要修改相应的进出线与母线的连接关系。厂站内网络拓扑分析的程序框图如图２所示。流程分析如图２。（１）获取ＰＭＵ提供的厂站所有进出线电流相量构成矢量，形式为＝，…］Ｌ２，，］（１）图２厂站内拓扑分析程序框图Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｏｐｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓｉｎｐｌａｎｔｓａｎｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ各母线电压相量构成矢量，形式为‰Ｕｂ＝【，ａｎＪ（２）其中：Ｘ表示该厂站内进出线的数目；变位开关两侧母线ｍ、ｎ的电压有效值为、，相角为、。（２）根据母线侧开关状态修改进出线与母线ｍ的连接关系，进而得到归属于母线ｍ的进出线电流１１（Ｌ取所有与母线ｒｎ相连的进出线），并设定注入母线方向为电流正方向。∑（３）判断ｉｊ；Ｌｆ｝是否大于阈值。若大于，则意味着不能满足ＫＣＬ定律，进一步判断出母线∑ｍ、ｎ是相连的，并转到步骤（５）；若Ｉｌ小于叩转步骤（４）。（４）判断是否同时满足电压幅值比较公式：１一ｌ＜和电压相角比较公式１％一％Ｉ＜Ｉｘ。若不能同时满足，则母线ｍ、ｎ不相连，并转到步骤（５）；若同时满足Ｉ一ｌ＜和Ｉ一Ｉ＜／２，则两母线相连，并转到步骤（５）。（５）输出两母线连接关系以及母线与进出线之间的连接关系，从而完成厂站内拓扑分析。２．２阈值选取原则本文２．１节中出现的ｒ／，，／２均为阈值，按照四钱诚，等基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法．８３．方公司的ＰＭＵ装置技术指标说明，将ＰＭＵ数据误差总结如表１所示。表１ＰＭＵ数据误差指标Ｔａｂ．１ＴｅｃｈｎｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＭＵｄａｔａｅｒｒｏｒ误差类型误差大小幅值误差相角误差０．２％（相对误差）Ｏ．１。电流量测误差闽值的计算公式如（３）所示。７７：ｋｉｘｔｘ０．２％ｘｍａｘ｛ｌＪＬｆＩ）（３）电压幅值量测误差阈值按公式（４）计算。＝ｋｕｘ２ｘ０．２％ｘｍａｘ｛ｌ￣Ｉ，ＩＩ）（４）电压相角量测误差阈值按公式（５）计算。：ｋａｘ２ｘ０．１（５）式中：ｆ为注入一侧母线的进出线数目；ｋｉ、ｋＩ７、ｋｅ为可靠系数，具体数值应根据厂站内实际测量装置的允许误差进行确定。在本文第３部分的相关算例验证中，上述可靠系数均取值为２。需要说明的是，实际中厂站内拓扑算法执行前的数据预处理环节能够对ＰＭＵ同步测量值进行可靠性检测并视情况加以修正，从而保证应用于拓扑算法中的ＰＭＵ数据不存在异常错误，因此在上述阂值的选取中仅对正常情况下的ＰＭＵ量测误差进行考虑。３仿真算例验证３．１算法有效性验证本文利用ＰＳＣＡＤ仿真软件搭建了如图３所示的简单电力网络模型，该网络由５个厂站组成，包含了单母分段、双母线和一台半断路器接线等三种主接线形式。其中，两台发电机的注入功率都为１０００ＭＶＡ，母线电压为５００ｋＶ，系统中所有的负荷都是恒功率模型，ＳＬ＝１＇０００＋ｉ５００ＭＶＡ，因此额㈣ｉ－ｉ定电流，Ｎ：：：１．１５５ｋＡ。为了能模。√３Ｎ４３×５００仿出ＰＭＵ实测效果，算例中都采集Ａ相的电压电流，并经过ＦＦＴ变换后获得幅值与相角，然后形成拓扑分析算法需要的ＰＭＵ量测的电压电流相量。因此，为表达方便简洁，本文的后续部分中的数据都直接说成是ＰＭＵ量测的数据。考虑一台半断路器接线方式在超特高压系统中广泛应用，而且又是最为复杂的接线方式之一，因此本文以图３中的一台半断路器接线方式的Ｂ厂站为例，分析本文提出的基于ＰＭＵ信息的厂站内拓扑分析方法。将此时图３中的Ｂ厂站重绘如图４所示。●∥Ａ＃－Ｅ＃厂站编号口开关断开开关闭合１－－９开关编号表示树枝图３简单电网仿真示例Ｆｉｇ．３ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｓｉｍｐｌｅｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｆｉｖｅｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓＢｌＢ２，Ｒ。岛１Ｌ１［］２Ｉｌ３ＩＩ４ＩＩ５ＩＩ６ＩｌＩＩ８ＩＩ９［］矗ｔ矗十五ｔ■开关闭合口开关断开１～９为开关编号Ｂｌ，Ｂ２为母线编号＾，为进出线注入电流图４一台半断路器接线方式——Ｆｉｇ．４Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｏｎｅａｎｄｈａｌｆｂｒｅａｋｅｒｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ图中，～表示厂站Ｂ的进出线的电流相量，Ｕ】，【，２和，表示厂站Ｂ两母线的电压幅值和相角。“”（１）跟踪开关开变位假设某一时刻，厂站Ｂ的５号发生开关变位，具体是由合到开。则对应的拓扑跟踪算法流程如下：１）由直接相连的开关状态知，归属于母线Ｂ１上的是进出线２，３，６。２）根据第２节提出的算法，计算公式ｌ２＋，Ｂ３＋Ｂ６ｌ和，开关５变位后ＰＭＵ量测的数据如表２所示，有：Ｉｌ２＋ＩＢ３＋，Ｂ６Ｊ＝３．５ＡＩ７７＝２ｘ３ｘ０．２ｍａｘ｛ＩＢ２１，１３Ｉ，１Ｂ６１｝＝３５．４Ａ因此满足：ｆＪＢ２＋名３＋ｉＢ６ｆ＜（６）从而表明归属于母线Ｂ１的进出线电流相量满足基尔霍夫电流定律。按照本文算法，进一步比较两母线电压，如步骤３）所示。．．—８４．电力系统保护与控制表２厂站Ｂ的５号开关变位后ＰＭＵ量测的相关数据—Ｔａｂ．２ＴｈｅｓｙｎｃｈｒｏｐｈａｓｏｒｄａｔａｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＰＭＵｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆＮｏ．５ｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎＢｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｃｌｏｓｅｄｔｏ注：电流幅值单位为Ａ，电压幅值的单位是ｋＶ（下同）。３）根据本文提出的算法，判断是否满足电压幅值比较公式与电压相角比较公式。电压幅值比较如下：ＩＩＵＢ１一己，Ｂ２Ｉ＝１８．７ｋＶＩ＝２ｘ２ｘ０．２％・ｍａｘｄ￣ｌ，Ｊｆ）＝２．３ｋＶ得：ｌ１一２Ｉ＞（７）同时，电压相角比较如下：ＪＩ１一ｃｒａ２ｌ＝７．１Ｉｉ－＝－２ｘ２ｘ０．Ｉ＝０．４得：１１一２Ｉ＞（８）式（７）和式（８）表明，两母线电压既不满足电压幅值比较公式，也不满足电压相角比较公式，即母线Ｂ１与母线Ｂ２电压相量不相等，所以母线Ｂ１与母线Ｂ２不相连。“”（２）跟踪开关合变位假设某一时刻，厂站Ｂ的开关状态又发生变化，如图５所示，即开关９由开到合。则对应的跟踪算法流程如下：厶，Ｊｒ［］２ｌＩＩＩ４ｌｌｓ口ｌＩ●，－Ｉｓｉ＿＿９ＩＩｔ如ｔ十一开关闭合口开关断开Ｉ～９为开关编号ＢＩ卫２为母线编号—矗，丘为进出线注入电流图５一台半断路器接线方式（断路器９闭合）Ｆｉｇ・５Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｏｎｅ－ａｎｄ－ｈａｌｆｂｒｅａｋｅｒｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（ｗｉｔｈｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒＮｏ．９ｃｌｏｓｅｄ）１）由母线侧开关状态可知，归属于母线Ｂｌ上的是进出线２，毛３。’２）根据本文算法，计算公式ｌ，Ｂ２＋３Ｉ和ｒ／，ＰＭＵ量测的相关数据如表３所示。有．，Ｊ．．Ｉ｝Ｉ１Ｂ２＋１Ｂ３１＝２７８８．１Ａｌｒ／＝２ｘ２ｘ０．２％ｍａ）（｛Ｊ２Ｉ，ｌＩＢ３１｝＝１２．６Ａ、Ｉ’’因此：Ｉ２＋ｉＢ３Ｉ＞７７（９）即注入母线Ｂ１的所有进出线电流不满足基尔霍夫电流定律，这就说明了母线Ｂ１与母线Ｂ２之间肯定有电流交换，所以母线Ｂ１与母线Ｂ２相连。表３厂站Ｂ的开关９变位后ＰＭＵ量测的相关数据Ｔａｂ．３Ｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏ－ｐｈａｓｏｒｄａｔａｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＰＭＵｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆＮｏ．９ｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎＢｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｏｐｅｎｔｏｃｌｏｓｅｄ（３）辨识开关状态错误信息假设某一时刻，即实际厂站Ｂ中的开关６没有发生拓扑变化，仍然是闭合的（如图５所示），而量测到的开关信号却反映开关６状态由合到开变位，遥信量出现错误。此时，如果利用传统厂站内拓扑分析算法进行分析，那么拓扑结果是母线Ｂ１与母线Ｂ２不相连，该厂站映射为两条计算母线，与实际情况相悖，分析结果错误。利用本文提出的新算法可以对上述拓扑错误进行有效辨识，达到屏蔽错误状态信息影响的目的，从原理上保证了厂站内母线的正确划分，拓扑结果准确可靠（具体分析步骤与本节中的（２）相同）。实际上，因为本文算法利用的是部分开关状态量与ＰＭＵ采集的进出线电流相量信息，因此任何的连接开关（如图５中４，５，６开关）的开关状态出错，本文算法都可以得到正确的厂站内拓扑分析结果。因此，较之传统方法，本文算法具有一定的容错能力。３．２算法适用性分析本文提出的拓扑分析方法适用于发电厂变电站中的各种主接线形式，而且处理思路相同，不同之处在于不同主接线形式下进出线与母线的连接关系各异。以图３中的Ｄ厂站单母线带分段接线方式进行适用性分析。钱诚，等基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法．８５．将图３中的Ｄ厂站重绘如图６所示。在单母线带分段接线方式下，无论开关１是开是合，进出线与母线的连接关系都是确定的，即进出线Ｄ、Ｄｚ归属于母线Ｄ１，进出线Ｄ３、Ｄ４归属于母线Ｄ２。在利用本文算法时，可以省去进出线归属判断的步骤，使该接线方式下厂站内拓扑分析过程较为简单。Ｄ．，ＪｒＤｌＤ２，——Ｌ－［＝二后ｆ１ｆＤ２Ｉ）４图月母线分段接线方式（断路器１断开）Ｆｉｇ．６Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｓｉｎｇｌｅｂｕｓｗｉｔｈａｔｉｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（ｗｉｔｈｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒＮｏ．１ｏｐｅｎｅｄ）某时刻，图６中厂站Ｄ的开关１由开到合变位，ＰＭＵ量测的数据如表４所示。Ｎ－ｒＩ．．ＩＩＩ，Ｄ１十ＩＤ２ｌ＝５４．３Ａ１７７＝２ｘ２ｘｏ．２％×ｍａ）（｛ｌＩＤ１ｌ，Ｉ２＝１０．０Ａ故有：Ｊ，Ｄ１＋２Ｊ＞７７（１０）式（１０）表明，归属于母线Ｄ１的进出线电流不满足基尔霍夫电流定律，因此，开关１由开到合变位使得母线Ｄ１与母线Ｄ２相连。其实，对于有汇流母线的接线形式，除了一台半断路器接线方式和４／３台断路器接线方式外，其他现阶段的接线方式只要初始拓扑分析形成了进出线与母线的连接关系后，就不用再进行更改。表４厂站Ｄ的开关１变位后ＰＭＵ量测的相关数据Ｔａｂ．４Ｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏ－ｐｈａｓｏｒｄａｔａｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＰＭＵｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｔｕｓｏｆＮｏ．１ｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎＤｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｏｐｅｎｔｏｃｌｏｓｅｄ本文提出厂站内网络拓扑分析方法也适用于无汇流母线的接线形式。下面对典型的无汇流母线的接线形式一四角形接线方式进行分析，接线形式如图７所示。由于角形接线无汇流母线，因此需要在厂站内初始网络拓扑分析时，对节点与开关分类，一种可①③行的分类方式如下：将节点与节点看作是两虚拟母线，如图７中虚线所示，将开关ｌ与开关３变成进出线Ｌ，与Ｌ４的母线侧开关，开关２与开关４变成连接开关，则进出线Ｌ与Ｌ，归属于虚拟母线Ｘ１，进出线Ｌ与Ｌ４归属于虚拟母线Ｘ２。类似等效处理后，无汇流母线的接线形式就可以按照有汇流母线一样的分析方法进行厂站内网路拓扑分析了。Ｔ，Ｌｋ图７四角形接线方式—Ｆｉｇ．７Ａｎｇｌｅｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｆｏｕｒａｎｇｌｅｓ综上所述，本文提出的基于ＰＭＵ信息的厂站内拓扑分析新方法能够正确分析现阶段安装有ＰＭＵ测量单元的发电厂和变电站的各种接线形式，具有普遍的适用性。４结论随着广域测量系统（ＷｉｄｅＡｒｅａＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＷＡＭＳ）ＰＭＵ信息为厂站内网络拓扑分析提供新的数据来源，本论文尝试将ＰＭＵ信息应用到电网拓扑分析过程，通过研究厂站内两母线相连与不相连时的支路电流和母线电压的不同特征，提出了一种基于ＰＭＵ信息的厂站内网络拓扑分析的新算法，新算法引入了ＰＭＵ量测的高精度相量信息，并根据进出线电流是否满足基尔霍夫电流定律以及两母线电压相量是否相等来直接实现节点的划分，避免了搜索大量的开关状态。较之传统方法仅依赖于开关状态信息的事实，本文算法充分利用了ＰＭＵ提供的同步相量信息，可靠性更高。与此同时，考虑到ＰＭＵ信息的刷新周期远远小于传统ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ数据刷新周期的优势，为新算法实现快速跟踪开关变位提供了保障。综上，本文提出的基于同步相量测量的厂站内网络拓扑分析新方法能够满足当前电力系统对厂站内拓扑分析准确性和快速性的要求，并具有一定的容错能力。．８６．电力系统保护与控制参考文献［１］叶雷．２０２０年中国电力可持续发展战略研究［Ｊ］．中国电力，２００３，３６（１０）：１－７．ＹＥＬｅｉ．ＳｔｕｄｙｏｎｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｉｎＣｆｉｉｎａｉｎ２０１０［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，２００３，３６（１０）：１－７．［２］薛禹胜．电力市场稳定性与电力系统稳定性的相互影响［Ｊ］．电力系统自动化，２００２，２６（２１）：１－６，２６（２２）：１－４．ＸＵＥＹｕ－ｓｈｅｎｇ．Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｐｏｗｅｒｍａｒｋｅｔｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００２，２６（２１）：１－６，２６（２２）：１．４．［３］吕吴，付立军，等．几种电力网络图的连通路径拓扑算法研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（２１）：８２－８５．ＬｉｌＨａｏ，ＦＵＬｉ－ｊｕｎ，ｅｔａ１．ｇｏｍｅｔｏｐｏｌｏｇｙａｌｇｏｒｉｔｈｍｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｐａｔｈ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（２１）：８２・８５．［４］薛辉，贾清泉，等．基于ＰＭＵ量测数据和ＳＣＡＤＡ数据融合的电力系统状态估计方法【Ｊ】．电网技术，２００８，３２（１４）：４５－４９．ＸＵＥＨｕｉ，ＪＩＡＱｉｎｇ－ｑｕａｎ，ｅｔａ１．ＡｎｏｖｅｌｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｅｒｇｉｎｇＰＭＵ－ｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｉｎｔｏＳＣＡＤＡｄａｔａ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，３２（１４）：４５－４９．［５］周琰，周步祥，邢义．基于邻接矩阵的图形化网络拓扑分析方法［Ｊ】．电力系统保护与控制，２００９，３７（１７）：４９．５６．ＺＨＯＵＹａｎ，ＺＨＯＵＢｕ－ｘｉａｎｇ，ＸＩＮＧＹｉ．Ｇｒａｐｈｉｃａｌｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎａｄｊａｃｅｎｃｙｍａｔｒｉｘ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（１７）：４９．５６．＋［６］王湘中，黎晓兰．基于关联矩阵的电网拓扑辨识【Ｊ］．电网技术，２００１，２５（２）：１０－１２，１６．—ＷＡＮＧＸｉａｎｇ－ｚｈｏｎｇ，ＬＩＸｉａｏｌａｎ．Ｔｏｐ６１ｏｇｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｉｎｃｉｄｅｎｔｍａｔｒｉｘ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，２５（２）：１０．１２，ｌ６．［７］吴文传，张伯明．基于图形数据库的网络拓扑及其应用【Ｊ］．电网技术，２００２，２６（２）：１４．１８．ＷＵＷｅｎ・ｃｈｕａｎ，ＺＨＡＮＧＢｏ－ｍｉｎｇ．Ａｇｒａｐｈｉｃｄａｔａｂａｓｅｂａｓｅｄｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，２６（２）：１４１８．［８］姚玉斌，晋文转，靳力．配电网快速网络拓扑分析算法ｆＪ］．继电器，２００５，３３（１９）：３１．３５．ＹＡＯＹｕ．ｂｉｎ，ＪＩＮＷｅｎ－ｚｈｕａｎ，ＪＩＮＬｉ．Ｆａｓｔｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００５，３３（１９）：３ｌ－３５．［９］ＰｈａｄｋｅＡＧ，ＴｈｏｒｐＪＳ．Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｐｈａｓｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．ＵＳＡ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００８：９３．１１７．［１Ｏ］殷剑宏，吴开亚．图论及其算法［Ｍ】．合肥：中国科学技术大学出版社，２００３．收稿Ｅｌ期：２０１０－０９－１０；——修回Ｅｌ期：２０１０１１２５作者简介：钱诚（１９８７一），男，研究生，研究方向为电力系统继电保护：Ｅ．ｍａｉｌ：２２３ｑｃ＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎｔ王增平（１９６４－），男，教授，博士生导师，主要从事微机保护、变电站综合自动化等方面的研究；张晋芳（１９８５－７男，博士研究生，研究方向为电力系统继电保护。‘（上接第７９页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ７９）［１７］ＫａｕｒａＶ，ＢｌａｓｋｏＶＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｐｈａｓｅｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｄｉｓｔｏｒｔｅｄｕｔｉｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，１９９７，３３（１）：５８－６３．［１８３ＩＥＥＥＷｏｒｋｉｎｇＧｒｏｕｐＲｅｐｏｒｔ．Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｓａｍｐｌｉｎ８ａｎｄｐｈａｓｅｍｅａｓｕｒｅｍ￣ｒｔｔｓｆｏｒｒｅｌａｙｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，１９９４，１９（１＞：３３９．４４２．收稿日期ｌ２０１０－０９－０９；‘修回Ｅｌ期２０１０－１Ｏ－２２作者简介：侯世英（１９６２－），女，博士，教授，主要研究方向为控制理论、电力电子技术在电力系统中的应用；张诣（１９８６一），男，硕士研究生，主要研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｑｗｗｌｏｖｅｙｏｕ１１＠ｌ６３．ｔｏｍ