[发明专利]一种适应网络拓扑变化的最小断点集计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种适应网络拓扑变化的最小断点集计算方法。

背景技术

最小断点集的求取是复杂环网方向保护整定计算最关键的步骤之一，承担着保障电网安全可靠运行的重要任务。研究表明，70％的大面积停电事故是直接或间接由于保护定值不合理而造成了，保护的不正确动作将产生大面积、长时间的停电事故。当网络中存在环路时，方向保护配合会出现配合“死锁”问题，要求选取一组有效的整定起始点，将所有的“死锁”解开，保证全网保护的合理配合。整定起始点的选取有多种结果，理论研究表明，保护的断点(即起始点)数目越少越好，数目最少的断点集即为最小断点集。断点选择合适，有利于保护的协调配合；反之，断点选择不当，则全网配合收敛速度可能会比较缓慢，甚至不能收敛，并且还可能影响全网保护动作的快速性和灵敏度。简单网络可由人工采用观察法决定；当网络中的环路越多，保护之间的相互配合关系就越复杂，单纯采用人工观察的方式往往造成疏忽，无法快速准确地确定全网的最佳整定起始点，且人工观察的方式存在大量的重复性工作。目前，我国正形成一个全国互联、“四横六纵”、具有交错嵌套环网结构特征的复杂互联大电网，最小断点集的求取复杂程度越来越高。同时，智能电网的建设和发展，迫切需要从根本上改善最小断点集适应系统结构非预设性变化的水平。这就要求当电网的拓扑发生变化时，最小断点集能够进行快速更新，以适应当前的运行方式，因此，适应网络拓扑变化的最小断点集计算方法的研究具有较强的工程实际意义。

目前，关于最小断点集的研究主要集中在最小断点集的求取上，主要形成了基于图论的算法、基于保护配合依赖关系的算法和基于人工智能的算法等三种算法。基于图论的方法简单、直观，理论上能够得到最优解，计算量和复杂程度随着电网规模的增大呈指数规律增长的，甚至不收敛。基于配合关系的算法复杂度是保护总数的多项式函数，计算量较小，具有较好的针对性及实用性。然而计算出来的断点具有随机性，不能保证每次得到的断点数都是最少，且不如图论直观易懂。采用人工智能的算法能大大降低问题复杂性，但算法参数的设置对计算结果有很大的影响，内部训练、模拟的原理复杂，在实际的继电保护整定计算程序中尚未广泛应用。这些研究主要针对于静态网络拓扑结构，当网络拓扑发生变化时，现有的算法主要有两种方式进行最小断点集的更新，一种是利用最小断点集求取算法对变结构后的网络重新进行断点求取，这种方法计算时间长，每次结构变化都需要重新计算断点，有很多重复性的工作，效率低，无法适应网络变化的要求；另一种是基于原始网络的回路信息，利用变结构保护与原始回路的关系进行断点的增减，这种方法对于初始网络最小断点集的选取有严格限制，需要明确各个保护所处的回路信息，可扩展性较差。

发明内容

针对上述背景技术中现有最小断点集计算方法中存在计算量大、计算复杂、计算结果具有随机性等不足，本发明提出了一种适应网络拓扑变化的最小断点集计算方法。

本发明的技术方案是，一种适应网络拓扑变化的最小断点集计算方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1.当网络有n子区域且线路不变时，全网最小断点集M的计算方法为：

步骤1.1：计算全网保护关联矩阵R及各子区域保护关联矩阵R_i，i＝1，2L n；

步骤1.2：计算系统等效后主区域保护关联矩阵R_Z；

步骤1.3：计算全网终端线路最小断点集M_t；

步骤1.4：计算各子区域最小断点集M_i；

步骤1.5：根据全网终端线路最小断点集M_t及子区域最小断点集M_i计算主区域保护界定集U_Z，删除主区域保护界定集U_Z的元素在主区域保护关联矩阵R_Z中所对应的行、列元素，在此基础上计算主区域最小断点集M_Z；

步骤1.6：综合全网终端线路最小断点集M_t、各子区域最小断点集M_i、主区域最小断点集M_Z，共同构成全网最小断点集M；

步骤2.当网络线路变化时，全网最小断点集M的计算方法为：

步骤2.1当网络线路增加时，按增加的线路所在的区域，全网最小断点集M的计算方法为：