N-x快速拓扑分析方法、系统及可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种N

N-X fast topology analysis method, system and readable storage medium

【技术实现步骤摘要】
N
‑
x快速拓扑分析方法、系统及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及网络拓扑分析领域，具体涉及一种N
‑
x快速拓扑分析方法、系统及可读存储介质。

技术介绍

[0002]电力系统网络拓扑分析是智能电网调度控制系统在线分析计算的基础功能，在进行N
‑
x故障扫描时，需要针对不同设备投退情况，而不断重新进行电网网络拓扑分析。当参与扫描的故障数越多时，拓扑分析计算量越大。因此，缩减N
‑
x故障扫描时网络拓扑分析的耗时，对提升故障扫描计算性能具有重要意义。
[0003]电力系统网络拓扑分析根据开关状态和网络元件状态由电网的物理模型(结点模型)产生电网的计算模型(母线模型)，具体包括两个基本步骤：厂站母线分析和系统网络分析。厂站母线分析时，通过搜索闭合断路器和隔离开关相连的连接结点，形成的连通图即为计算模型。系统网络分析时，通过搜索投运线路、变压器、串联无功补偿器等多端元件，形成的连通图即为电气岛。通过网络拓扑分析可将电网设备结点模型转化为节点支路计算模型(即等值电路模型)，计算模型只包含计算母线、交流支路、直流支路、换流器相关信息，其中交流支路包含变压器、交流线路、串联无功补偿装置的等值电路，计算母线包含节点电压相角幅值、注入功率、对地电纳等值电路，该模型一般直接用于电力系统分析计算。
[0004]对于一个给定拓扑结构和网络参数的电网，其中一条或多条支路开断，会引起其他支路的潮流变化，其变化量可用下式表示。
[0005][0006]式中，P
l
为支路l的有功潮流，D
k
‑
l
为支路l开断对支路k的分布因子，简称支路开断分布因子，为支路l开断引起支路k上的有功潮流变化量。支路开断分布因子常用于表示计算支路开断后，对其他支路有功潮流分布的影响。支路l与支流k之间的支路开断分布因子用电抗表示如下式所示，可以看出，支路开断分布因子只与网络的拓扑结构及参数有关，不受运行方式影响。
[0007][0008]式中，X
k
‑
l
为支路l和支路k对应端口之间的互阻抗，X
l
‑
l
为支路l对应端口的自阻抗，x
l
为支路l的电抗值，x
k
为支路k的电抗值。
[0009]不同设备所在支路开断导致的几种电网拓扑变化：
[0010](1)末端支路开断，如图1(a)所示，#1变的开断属于末端支路开断。
[0011](2)电网不解列，如图1(b)所示，支路7开断时，图示电网仍然是完整连通图，电网不解列。
[0012](3)电网解列，如图1(b)所示，联络线6开断时，区域a和区域b分别构成连通图，两个区域电网独立运行，电网解列。
[0013]一般情况下，X
l
‑
l
＜x
l
。当支路l开断引起电网解列时，X
l
‑
l
＝x
l
，此时支路开断分布因子无定义。因此，可通过计算支路开断分布因子可以判断设备开断是否会造成电网解列。
[0014]现有技术公开了一种大电网并行网络拓扑分析方法(CN 104167736 A)，此大电网并行网络拓扑分析方法将电网模型数据按区域和厂站进行划分，封装拓扑搜索功能，对模型数据分区分厂站进行并行处理，从而实现电网拓扑分析的并行计算。
[0015]具体步骤为：
[0016]1)读取智能电网调度控制系统电网模型；
[0017]2)对智能电网调度控制系统电网模型进行并行校验；
[0018]3)大电网并行网络拓扑分析。
[0019]以上现有技术主要在电网拓扑结构的分析方法和计算速度上取得了进展，采用并行计算的方法可大幅提高计算速度。但并未进一步考虑N
‑
x故障后的拓扑分析提速，当开断某设备后，电网拓扑会发生变化，电网物理模型和计算模型随之发生改变，现有技术是每开断一个设备，都需要重新进行拓扑分析，尤其是在进行N
‑
x故障扫描时，参与扫描的故障数越多，拓扑分析计算量越大，因此该方法不足以满足N
‑
x故障扫描的要求。

技术实现思路

[0020]本专利技术的目的在于提供一种N
‑
x快速拓扑分析方法、系统及可读存储介质，以克服现有技术存在的缺陷，本专利技术大幅减小了拓扑分析计算规模，提升了N
‑
x整体计算效率。
[0021]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0022]N
‑
x快速拓扑分析方法，包括：
[0023]对电网进行基态网络拓扑分析，获取基态拓扑分析结果；
[0024]在基态拓扑分析结果的基础上，进行全网交流设备N
‑
1故障开断、故障组开断，对开断电网设备类型进行判断；
[0025]若开断电网设备类型为双端元件，则对双端元件支路所在电气岛重新进行拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果；
[0026]若开断电网设备类型为单端元件，则判断是否已经进行双端元件支路开断，若是，则将双端元件支路开断拓扑分析结果作为单端元件支路开断拓扑分析结果，若否，则进行电网不解列开断拓扑分析，获得单端元件支路开断拓扑分析结果；
[0027]若开断电网设备类型为物理母线，则调用复杂故障局部拓扑分析，获得物理母线开断拓扑分析结果；
[0028]若开断电网设备类型为故障组，则判断故障组是否包含物理母线，如是，则调用复杂故障局部拓扑分析方法，获得故障组开断拓扑分析结果，若否，则进行电网不解列开断拓扑分析，获得故障组开断拓扑分析结果。
[0029]进一步地，所述对双端元件支路所在电气岛重新进行拓扑分析具体包括：
[0030]计算双端元件所在支路的支路开断分布因子，判断该双端元件支路开断是否造成电网解列，若未造成电网解列，则调用电网不解列开断拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果；若造成电网解列，则判断该双端元件支路是否为末端支路，若是，则调用末端支路开断拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果，若否，则调用电网解列开断拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果。
[0031]进一步地，所述末端支路开断拓扑分析具体为：
[0032]当一条或多条末端支路开断，末端支路开断拓扑分析后节点支路计算模型Model'
i1
采用式(1)表示：
[0033][0034]式中，i表示电气岛号，取值为i＝0,1,2,3,
…
,n；Bus
i
表示电气岛i中的计算母线集合；Branch
i
表示电气岛i中的交流支路集合；RI
i
表示电气岛i中的换流器集合；DCBranch
i
表示电气岛i中的直流线路集合；branch_off...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.N
‑
x快速拓扑分析方法，其特征在于，包括：对电网进行基态网络拓扑分析，获取基态拓扑分析结果；在基态拓扑分析结果的基础上，进行全网交流设备N
‑
1故障开断、故障组开断，对开断电网设备类型进行判断；若开断电网设备类型为双端元件，则对双端元件支路所在电气岛重新进行拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果；若开断电网设备类型为单端元件，则判断是否已经进行双端元件支路开断，若是，则将双端元件支路开断拓扑分析结果作为单端元件支路开断拓扑分析结果，若否，则进行电网不解列开断拓扑分析，获得单端元件支路开断拓扑分析结果；若开断电网设备类型为物理母线，则调用复杂故障局部拓扑分析，获得物理母线开断拓扑分析结果；若开断电网设备类型为故障组，则判断故障组是否包含物理母线，如是，则调用复杂故障局部拓扑分析方法，获得故障组开断拓扑分析结果，若否，则进行电网不解列开断拓扑分析，获得故障组开断拓扑分析结果。2.根据权利要求1所述的N
‑
x快速拓扑分析方法，其特征在于，所述对双端元件支路所在电气岛重新进行拓扑分析具体包括：计算双端元件所在支路的支路开断分布因子，判断该双端元件支路开断是否造成电网解列，若未造成电网解列，则调用电网不解列开断拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果；若造成电网解列，则判断该双端元件支路是否为末端支路，若是，则调用末端支路开断拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果，若否，则调用电网解列开断拓扑分析，获得双端元件支路开断拓扑分析结果。3.根据权利要求2所述的N
‑
x快速拓扑分析方法，其特征在于，所述末端支路开断拓扑分析具体为：当一条或多条末端支路开断，末端支路开断拓扑分析后节点支路计算模型Model
′
i1
采用式(1)表示：式中，i表示电气岛号，取值为i＝0,1,2,3,
…
,n；Bus
i
表示电气岛i中的计算母线集合；Branch
i
表示电气岛i中的交流支路集合；RI
i
表示电气岛i中的换流器集合；DCBranch
i
表示电气岛i中的直流线路集合；branch_off
i
表示开断末端支路集合；bus_off
i
表示停运计算母线集合；如果停运支路末端节点不是电网唯一电源或负荷节点时，则基于式(1)的节点支路计算模型启动在线分析计算，获得双端元件支路开断拓扑分析结果；如果停运支路末端节点是电网唯一电源或负荷节点时，剩余电网失去电源或负荷，电气岛i成为电气死岛。4.根据权利要求2所述的N
‑
x快速拓扑分析方法，其特征在于，所述电网不解列开断拓扑分析具体为：当电网发生不解列开断时，不解列开断节点支路计算模型Model
′
i2
采用式(2)表示：
式中，i表示电气岛号，取值为i＝0,1,2,3,
…
,n；Bus
′
i
表示修改后电气岛i中的计算母线集合；Branch
i
表示电气岛i中的交流支路集合；RI
i
表示电气岛i中的换流器集合；DCBranch
i
表示电气岛i中的直流线路集合；branch_off
i
表示末端支路集合。5.根据权利要求2所述的N
‑
x快速拓扑分析方法，其特征在于，所述电网解列开断拓扑分析具体为：当电网解列时，重新进行拓扑分析获取开断后的电网节点支路计算模型，电气岛i解列后第m个电气岛的电网节点支路计算模型如式(3)表示：式中，m为电气岛i解列后重新编号的电气岛号，包括电气死岛和电气活岛，m＝1,2,3,
…
,M，M为电气岛i解列后电气岛个数；Bus
im
为解列后的电气岛m的计算母线集合，Branch
im
为解列后的电气岛m的交流支路集合，RI
im
为解列后的电气岛m的换流器集合，DCBranch
im
为解列后电气岛m的计算母线集合，根据式(3)对原电气岛中的计算母线、交流线路、换流器、直流线路进行拆分，重构形成解列后电气岛的电网节点支路计算模型6.根据权利要求5所述的N
‑
x快速拓扑分析方法，其特征在于，所述复杂故障局部拓扑分析方法具体为：在开断设备连接点所属厂站范围内，搜索与开断设备连接点直接关联的断路器或隔离开关，并将与开断设备连接点直接关联的断路器或隔离开关置分；对开断设备所在厂站重新进行厂站母线拓扑分析，搜索闭合的断路器或隔离开关和物理母线，形成厂站开断后的计算母线；判断厂站下辖机组、负荷、线路端点、变压器绕组是否为悬空设备，如为悬空设备，则悬空设备由在运转变为停运，再修改原电气岛对应交流支路或计算母线状态，将在运的悬空设备状态改为停运；构建原电气岛停运支路集合和需要修改的计算母线集合；基于式(3)重新构建拓扑分析后电网节点支路计算模型，基于节点支路计算模型进行拓扑分析。7.N
‑
x快速拓扑分析系统，其特征在于，包括基态拓扑分析结果获取模块和判断计算模块；其中：
基态拓扑分析结果获取模块：用于对电网进...

【专利技术属性】
技术研发人员：石上丘，罗雅迪，於益军，孙博，李理，吕闫，马晓忱，李劲松，刘金波，唐俊刺，张鹏，刘蒙，曹坤，孙茜，李桐，姚程，商敬安，康宁，刘涛，徐遐龄，韩巍，张印，王少芳，刘升，门德月，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院国网天津市电力公司国网冀北电力有限公司国网辽宁省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：