基于关联矩阵化简的电网拓扑辨识新方法

发布时间：2019-10-25 14:21

【摘要】：电力网络拓扑分析是电力系统各种分析计算的基础。针对传统矩阵法计算量大,计算速度慢的缺点,提出一种基于矩阵化简的电网拓扑新方法。该方法用节点—支路关联矩阵表述电网的拓扑结构,根据布尔向量的"与"和"或"运算规则以及节点合并原理,对关联矩阵进行修正和化简,以实现电网的拓扑辨识;将母线分析与系统分析的数据及算法进行统一化处理,可通过局部拓扑实现网络状态变化后的快速动态拓扑。通过算例分析,以及该方法在某省实际电网拓扑分析中的应用,验证了所提方法的特点和有效性。与传统矩阵法相比,该方法不需进行复杂的矩阵运算,算法简单,计算量极小,适合于复杂电网的快速拓扑分析。
【图文】：

22562014，42(11)节点合并原理示意图如图1所示。图1节点合并原理示意图图1中，设逻辑支路k为有效逻辑支路，其两侧节点为节点i和节点j，则通过支路k可将节点i和节点j合并为一个节点，合并前与节点i和节点j连接的外部支路都与合并后的新节点相连。这一特征在关联矩阵中表现为与第i行和第j行有关的列都与新节点对应的行有关。从布尔逻辑运算的角度看，相当于将修正关联矩阵A'中的行向量A'(i)和A'(j)做布尔向量的“或”运算，合并后新节点对应的行向量可表示为A'k(i)=A'(i)鄽A'(j)(2)A'k(j)=A'(i)鄽A'(j)(3)其中，A'k(i)和A'k(j)表示经有效逻辑支路k合并得到的新行向量。由此，利用修正关联矩阵A'通过对有效支路的遍历搜索，逐一将与有效支路关联的节点所对应的行向量进行布尔向量“或”运算，并把两向量用运算后的向量相替代，最终得到矩阵A″。经过一次遍历，A″不再存在可做合并处理的节点和支路组合，A″即为最终拓扑结果。若在A″中剩余k行，则表示拓扑结果为k条母线。通过对A″的分析即可实现网络拓扑结构的辨识。用同样的方法进行系统分析，只需将联络线支路设为闭合，得到新的支路状态向量和修正关联矩阵，最终的拓扑结果矩阵A″中将剩余r行(r≤k)，说明原网络由r个电气岛组成。2．2算法的实现通过对修正关联矩阵化简进行节点合并处理的电网拓扑辨识方法的计算机实现流程图如图2所示。流程图中变量m为有效支路数。2．3算例对图3所示一个半断路器接线(3/2接线)网络，按照以上原理及算法进行电网拓扑分析。(1)原始拓扑，生成图3对应的节点—支路关联矩阵A;图2基于关联矩阵化简的拓扑辨识流程图图33/2接线网络算例图(2)进行母线分析，联络线支路7、8、9、10设为断开，生成图3系统运行

尔向量“或”运算，并把两向量用运算后的向量相替代，最终得到矩阵A″。经过一次遍历，A″不再存在可做合并处理的节点和支路组合，A″即为最终拓扑结果。若在A″中剩余k行，则表示拓扑结果为k条母线。通过对A″的分析即可实现网络拓扑结构的辨识。用同样的方法进行系统分析，只需将联络线支路设为闭合，得到新的支路状态向量和修正关联矩阵，最终的拓扑结果矩阵A″中将剩余r行(r≤k)，说明原网络由r个电气岛组成。2．2算法的实现通过对修正关联矩阵化简进行节点合并处理的电网拓扑辨识方法的计算机实现流程图如图2所示。流程图中变量m为有效支路数。2．3算例对图3所示一个半断路器接线(3/2接线)网络，按照以上原理及算法进行电网拓扑分析。(1)原始拓扑，，生成图3对应的节点—支路关联矩阵A;图2基于关联矩阵化简的拓扑辨识流程图图33/2接线网络算例图(2)进行母线分析，联络线支路7、8、9、10设为断开，生成图3系统运行状态对应的支路状态向量S。A=12345678910①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩1001000000001001000011000010000110000100000110001000001100010000001000000000010000000000100000000001(4)S=［1110100000］(5)(3)将关联矩阵A的各行向量与支路状态向量S做“与”运算，并删除了全为0的列，得到当前运行状态下的修正关联矩阵A'。
【作者单位】： 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院;东北电力大学电气工程学院;国网上海市电力公司;
【基金】：国家自然科学基金项目(50977017)~~
【分类号】：TM711

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2552819