一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统暂态稳定分析领域，更为具体的，涉及一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别方法及系统。


背景技术：

2.目前，电力系统安全稳定分析计算领域主要依靠psd-bpa软件(中国电力科学研究院)以及nrscp软件(南京南瑞继保电气有限公司)进行电网安全稳定计算以及电网安全稳定校核。
3.psd-bpa软件(中国电力科学研究院)具有潮流计算、机电暂态稳定计算、多故障扫描、多故障稳定结果判别与统计等模块，功能强且精度高。
4.nrscp软件(南京南瑞继保电气有限公司)具有多方式多故障扫描、多方式多故障稳定结果统计等模块，界面清晰且高效便捷。
5.但上述两种软件在稳定结果判别与统计均存在部分工况下误判的问题，例如：电网某主变n-1-1故障时，主变以下为孤网状态，而psd-bpa分析软件和nrscp软件判定为频率失稳或者暂态电压失稳，其他网络稳定情况未知，但实际上稳定结果为主网稳定，孤网频率失稳。
6.究其原因，主要是上述两种软件未根据网架拓扑结构进行综合判断。电力系统分析人员在电力系统安全稳定分析时，往往需要进行大量的仿真计算，若后续依靠人力进行功角失稳、频率失稳、暂态电压失稳修正将大大降低工作效率。
7.因此，为了更加精确的分析稳定计算结果，为快速判断稳定结果奠定基础，亟需一种基于电网拓扑的电力系统功角、频率、电压失稳判别方法，补充改进目前功角、频率、电压失稳判别的方法。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别方法及系统，结果准确可靠，提高了效率等。
9.本发明的目的是通过以下方案实现的：
10.一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别方法，包括以下步骤：
11.s1，电网拓扑判断，去除故障线路后形成网架结构；
12.s2，利用形成的所述网架结构，进行功角稳定性判断；
13.s3，利用形成的所述网架结构，进行频率稳定性判断；
14.s4，利用形成的所述网架结构，进行暂态电压稳定性判断。
15.进一步地，在步骤s1之前，还包括如下步骤：
16.数据准备：初始化稳定结果判定信息，包含功角失稳判定条件、频率失稳判定条件、电压失稳判定条件，根据psd-bpa潮流计算文件读取电网网架结构，确定电网各节点关联关系，形成邻接矩阵，邻接矩阵d是一个m*n的0-1矩阵。
17.进一步地，在步骤s1中，所述电网拓扑判断，去除故障线路后形成网架结构，具体包括子步骤：
18.将电网拓扑g采用无向图的邻接矩阵d表示，邻接矩阵d是一个m*n的0-1矩阵，公式为：
19.d＝(bus
ij
)m×n∈{0,1}m×n20.其中，
[0021][0022]
m,n均为整数；
[0023]
根据邻接矩阵d判别电网拓扑g的关系，得到集合并将电网节点划分至各个集合当中，各集合即电网由于故障产生的子网。
[0024]
进一步地，在步骤s2中，所述进行功角稳定性判断，具体包括子步骤：
[0025]
从psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件中读取发电机最大相对功角，提取发电机角度越限节点，根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，从而判定各网络功角问题。
[0026]
进一步地，在步骤s3中，所述进行频率稳定性判断，具体包括子步骤：
[0027]
从psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件读取最高、最低频率，提取最高、最低频率越限节点，根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，从各子网中提取其中一个母线节点进行频率判断是否越限并超过第三道防线，判定各子网频率是否失稳。
[0028]
进一步地，在步骤s4中，所述进行暂态电压稳定性判断，具体包括子步骤：
[0029]
从psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件bv暂态电压表格，提取低电压时间越限节点，根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，判定各子网电压稳定性。
[0030]
进一步地，所述根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，具体包括子步骤：
[0031]
1)根据psd-bpa暂稳计算结果文件的*.ou文件读取最大功角差，通过判断最大功角差是否超过预定数值来判断系统是否功角失稳，若超过，转下一步，若不超过转频率失稳判定层；
[0032]
2)记录超过最大功角差的节点集合，根据网络拓扑判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，记录子网i功角失稳，其余子网转频率失稳判定层。
[0033]
进一步地，所述根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，从各子网中提取其中一个母线节点进行频率判断是否越限并超过第三道防线，判定各子网频率是否失稳，具体包括子步骤：
[0034]
1)根据psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件，判断最高、最低频率是否大于设定最高、最低频率，如是转下一步；
[0035]
2)突变量判断：若频率无突变量，转下一步；若越限值均为突变量，频率失稳判定结束，转电压失稳判定过程；
[0036]
3)根据各子网失稳节点判断频率是否越限并超过第三道防线，记录超过频率失稳节点集合；
[0037]
4)判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，则子网i频率失稳，其余子网进入暂态电压失稳层。
[0038]
进一步地，所述根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，判定各子网电压稳定性，具体包括子步骤：
[0039]
1)根据psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件obv暂态电压失稳表格，若暂态电压失稳表格低电压持续时间越限，转下一步；
[0040]
2)记录超过电压失稳节点集合；判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，则子网i电压失稳，其余子网进入下一步稳定判别逻辑；
[0041]
3)根据各子网失稳节点读取节点电压最大、最小以及稳态电压，判断各节点电压最大、最小以及稳态电压是否越限，若越限则记录各子网电压失稳最严重节点。
[0042]
一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别系统，包括可读存储介质，在可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行如上任一项所述的方法。
[0043]
本发明的有益效果包括：
[0044]
本发明克服了现有分析软件稳定结果判定、统计方法的不足，可用于电网故障产生子网后，判别各子网的稳定性，尤其在大规模电力系统安全稳定计算后可得到准确结果，避免计算人员的人工介入处理，稳定判别结果准确可靠，可以实现全局反应各子网稳定特性，提高了工作效率。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]
图1为电网中的元件发生故障后，相关的继电保护装置动作并跳开对应的断路器切除故障区域，最终形成一个或多个区域的示意图；
[0047]
图2为本发明实施例方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0048]
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0049]
本发明的目的是提供一种自适应电网拓扑变化的电力系统暂态稳定判别方案，核心在于以已有暂态稳定判别方法基础，结合判定电网拓扑变化形成新的暂态稳定判别方法。该方法可用于电网故障产生子网后，判别各子网的稳定性，尤其在大规模电力系统安全稳定计算后可得到准确结果，避免计算人员的人工介入处理。为实现上述目的，本发明提供的新的解决方案包含以下内容：
[0050]
电网拓扑判别：电网中的元件发生故障后，相关的继电保护装置会动作并跳开对应的断路器切除故障区域，最终形成一个或多个区域，如图1所示。将电网拓扑(g)采用无向图的邻接矩阵表示。邻接矩阵d是一个m*n的0-1矩阵，公式为：
[0051]
d＝(bus
ij
)m×n∈{0,1}m×n[0052]
其中，
[0053][0054]
根据邻接矩阵d判别电网拓扑g的关系，得到集合并将电网节点划分至各个集合当中，各集合也就是电网由于故障产生的子网。
[0055]
本发明进一步结合上述电网拓扑变化，构思了如下暂态稳定判别方案，具体包括判断功角稳定性、频率稳定性判断、暂态电压稳定性判断内容。
[0056]
判断功角稳定性的具体内容是：从*.out文件(psd-bpa暂稳计算结果文件)读取发电机最大相对功角，提取发电机角度越限节点，根据网架结构以及故障线路综合判断越限节点属于哪个网络，判定各网络功角问题。
[0057]
判断频率稳定性的具体内容是：从*.out文件(psd-bpa暂稳计算结果文件)读取最高、最低频率，提取最高、最低频率越限节点，根据网架结构以及故障线路综合判断越限节点属于哪个网络，从各子网中提取其中一个母线节点进行频率判断是否越限并超过第三道防线，判定各子网频率失稳。
[0058]
判断暂态电压稳定性的具体内容是：根据*.out文件(psd-bpa暂稳计算结果文件)bv暂态电压表格，提取低电压时间越限节点。根据网架结构以及故障线路综合判断越限节点属于哪个网络，判定各子网电压稳定性。
[0059]
采用本发明的上述方案后，提出了基于bpa暂稳仿真计算结果文件的自适应电网拓扑的暂态稳定判别方法，从而提高工作效率。
[0060]
在进一步的实施方式中，本发明实施例的目的在于提供一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别方法，从而克服现有分析软件稳定结果判定、统计方法的不足。为实现上述目的，更为具体的，包括以下内容：
[0061]
通过定义稳定判别输入条件，并编程实现以下过程，实现过程如图2所示，包括数据准备过程、功角失稳判定过程、频率失稳判定过程和电压失稳判定过程。
[0062]
在数据准备过程中，包括如下子步骤：
[0063]
1)初始化稳定结果判定信息，主要包含功角失稳判定条件、频率失稳判定条件、电压失稳判定条件。
[0064]
2)网架结构：根据psd软件*.dat(psd-bpa潮流计算文件)文件读取电网网架结构，确定电网各节点关联关系，形成邻接矩阵，邻接矩阵d是一个m*n的0-1矩阵。
[0065]
在网络拓扑判断过程中，线路故障后网络拓扑关系应去除相应故障线路，根据故障线路以及网架结构形成新网架结构，重新形成邻接矩阵，根据邻接矩阵d判别电网拓扑g的关系，得到集合并将电网节点划分至各个集合当中，各集合也就是电网由于故障产生的子网。
[0066]
在功角失稳判定过程中，包括如下子步骤：
[0067]
1)根据*.out(psd-bpa暂稳计算结果文件)文件读取最大功角差，通过判断最大功角差是否超过预定数值来判断系统是否功角失稳，若超过，转下一步，若不超过转频率失稳判定层；
[0068]
2)记录超过最大功角差的节点集合，根据网络拓扑判断失稳节点属于哪个子网，
若属于子网i，记录子网i功角失稳，其余子网转频率失稳判定层。
[0069]
在频率失稳判定过程中，包括如下子步骤：
[0070]
1)根据*.out(psd-bpa暂稳计算结果文件)文件读取最高、最低频率，若最高、最低频率大于设定最高、最低频率，转下一步；
[0071]
2)突变量判断，若频率无突变量，转下一步。若越限值均为突变量，频率失稳判定结束，转电压失稳判定层；
[0072]
3)根据各子网失稳节点判断频率是否越限并超过第三道防线，记录超过频率失稳节点集合；
[0073]
4)判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，则子网i频率失稳，其余子网进入暂态电压失稳层。
[0074]
在电压失稳判定过程中，包括如下子步骤：
[0075]
1)根据*.out(psd-bpa暂稳计算结果文件)文件obv暂态电压失稳表格，若暂态电压失稳表格低电压持续时间越限，转下一步；
[0076]
2)记录超过电压失稳节点集合；判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，则子网i电压失稳，其余子网进入下一步稳定判别逻辑。
[0077]
3)根据各子网失稳节点读取节点电压最大、最小以及稳态电压，判断各节点电压最大、最小以及稳态电压是否越限，若越限则记录各子网电压失稳最严重节点。
[0078]
需要说明的是，在本发明权利要求书中所限定的保护范围内，以下实施例均可以从上述具体实施方式中，例如公开的技术原理，公开的技术特征或隐含公开的技术特征等，以合乎逻辑的任何方式进行组合和/或扩展、替换。
[0079]
实施例1
[0080]
一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别方法，包括以下步骤：
[0081]
s1，电网拓扑判断，去除故障线路后形成网架结构；
[0082]
s2，利用形成的所述网架结构，进行功角稳定性判断；
[0083]
s3，利用形成的所述网架结构，进行频率稳定性判断；
[0084]
s4，利用形成的所述网架结构，进行暂态电压稳定性判断。
[0085]
实施例2
[0086]
在实施例1的基础上，在步骤s1之前，还包括如下步骤：
[0087]
数据准备：初始化稳定结果判定信息，包含功角失稳判定条件、频率失稳判定条件、电压失稳判定条件，根据psd-bpa潮流计算文件读取电网网架结构，确定电网各节点关联关系，形成邻接矩阵，邻接矩阵d是一个m*n的0-1矩阵。
[0088]
实施例3
[0089]
在实施例1的基础上，在步骤s1中，所述电网拓扑判断，去除故障线路后形成网架结构，具体包括子步骤：
[0090]
将电网拓扑g采用无向图的邻接矩阵d表示，邻接矩阵d是一个m*n的0-1矩阵，公式为：
[0091]
d＝(bus
ij
)m×n∈{0,1}m×n[0092]
其中，
[0093][0094]
m,n均为整数；
[0095]
根据邻接矩阵d判别电网拓扑g的关系，得到集合并将电网节点划分至各个集合当中，各集合即电网由于故障产生的子网。
[0096]
实施例4
[0097]
在实施例1的基础上，在步骤s2中，所述进行功角稳定性判断，具体包括子步骤：
[0098]
从psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件中读取发电机最大相对功角，提取发电机角度越限节点，根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，从而判定各网络功角问题。
[0099]
实施例5
[0100]
在实施例1的基础上，在步骤s3中，所述进行频率稳定性判断，具体包括子步骤：
[0101]
从psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件读取最高、最低频率，提取最高、最低频率越限节点，根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，从各子网中提取其中一个母线节点进行频率判断是否越限并超过第三道防线，判定各子网频率是否失稳。
[0102]
实施例6
[0103]
在实施例1的基础上，在步骤s4中，所述进行暂态电压稳定性判断，具体包括子步骤：
[0104]
从psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件bv暂态电压表格，提取低电压时间越限节点，根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，判定各子网电压稳定性。
[0105]
实施例7
[0106]
在实施例4的基础上，所述根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，具体包括子步骤：
[0107]
1)根据psd-bpa暂稳计算结果文件的*.ou文件读取最大功角差，通过判断最大功角差是否超过预定数值来判断系统是否功角失稳，若超过，转下一步，若不超过转频率失稳判定层；
[0108]
2)记录超过最大功角差的节点集合，根据网络拓扑判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，记录子网i功角失稳，其余子网转频率失稳判定层。
[0109]
实施例8
[0110]
在实施例5的基础上，所述根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，从各子网中提取其中一个母线节点进行频率判断是否越限并超过第三道防线，判定各子网频率是否失稳，具体包括子步骤：
[0111]
1)根据psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件，判断最高、最低频率是否大于设定最高、最低频率，如是转下一步；
[0112]
2)突变量判断：若频率无突变量，转下一步；若越限值均为突变量，频率失稳判定结束，转电压失稳判定过程；
[0113]
3)根据各子网失稳节点判断频率是否越限并超过第三道防线，记录超过频率失稳节点集合；
[0114]
4)判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，则子网i频率失稳，其余子网进入暂态电压失稳层。
[0115]
实施例9
[0116]
在实施例6的基础上，所述根据网架结构以及故障线路判断越限节点属于哪个网络，判定各子网电压稳定性，具体包括子步骤：
[0117]
1)根据psd-bpa暂稳计算结果文件的*.out文件obv暂态电压失稳表格，若暂态电压失稳表格低电压持续时间越限，转下一步；
[0118]
2)记录超过电压失稳节点集合；判断失稳节点属于哪个子网，若属于子网i，则子网i电压失稳，其余子网进入下一步稳定判别逻辑；
[0119]
3)根据各子网失稳节点读取节点电压最大、最小以及稳态电压，判断各节点电压最大、最小以及稳态电压是否越限，若越限则记录各子网电压失稳最严重节点。
[0120]
实施例10
[0121]
一种自适应电网拓扑变化的暂态稳定判别系统，包括可读存储介质，在可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行如实施例1～实施例9任一项所述的方法。
[0122]
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。
[0123]
作为另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
[0124]
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。