專利名稱：基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)可觀測性分析是指在狀態(tài)估計(jì)中，判別利用現(xiàn)有量測配置能夠正確計(jì)算出電網(wǎng)狀態(tài)量的范圍。在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)中，如果遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)丟失或者不可用，就有可能出現(xiàn)局部量測不足的情況，從而使系統(tǒng)不可觀測，為恢復(fù)全網(wǎng)的可觀測性，在判別為不可觀測的區(qū)域自動追加偽量測量，偽量測量的追加使得EMS控制決策的可靠性降低，所以應(yīng)在狀態(tài)估計(jì)之前先進(jìn)行可觀測性檢驗(yàn)?？捎^測性分析是確保狀態(tài)估計(jì)能夠計(jì)算的前提，其分析結(jié)果也是量測配置的重要依據(jù)。目前，電力系統(tǒng)的可觀測性分析算法主要有三類數(shù)值算法、拓?fù)渌惴ê突旌纤惴?。?shù)值算法通過信息陣的三角分解完成可測性分析，但在計(jì)算過程易受舍入誤差的影響， 辨識零主元困難；拓?fù)渌惴▽⒖捎^測性問題轉(zhuǎn)化為拓?fù)鋯栴}，借助于圖論方法判斷系統(tǒng)的可觀測性；混合算法則兼有數(shù)值算法和拓?fù)渌惴ǖ奶攸c(diǎn)。工程實(shí)際中應(yīng)用的是基于潮流定解的拓?fù)淇捎^測性分析方法，該方法實(shí)現(xiàn)簡單，但在長期的應(yīng)用實(shí)踐過程中，也同時(shí)發(fā)現(xiàn)了此方法在判斷網(wǎng)絡(luò)可觀測性時(shí)存在著兩類典型的漏判情況I)待并網(wǎng)局部潮流可解但整體不可解如圖I所示，待并網(wǎng)所關(guān)聯(lián)的島數(shù)(即未知量個(gè)數(shù))為9個(gè)(分別為第一島I至第九島9)，所有邊界節(jié)點(diǎn)為9個(gè)(為第一邊界節(jié)點(diǎn)Jl到第九邊界節(jié)點(diǎn)J9)，有注入量測邊
界節(jié)點(diǎn)所在的島數(shù)為6個(gè)，第一邊界節(jié)點(diǎn)Jl的注入量測為&、第二邊界節(jié)點(diǎn)J2的注入量測為&、第三邊界節(jié)點(diǎn)J3的注入量測為&、第四邊界節(jié)點(diǎn)J4的注入量測為&、第七邊界節(jié)點(diǎn)J7的注入量測為&第八邊界節(jié)點(diǎn)J8的注入量測為& .可列寫6個(gè)潮流方程(以注入
/ 、O 9
量測S1為例& = f (U1,U2,UU4,U5,U6,U9))，按現(xiàn)有基于潮流定解的拓?fù)淇捎^測性分析方
法的待并網(wǎng)潮流可解的判定規(guī)則判斷，該待并網(wǎng)所關(guān)聯(lián)的9個(gè)量測島不可合并。但事實(shí)上，如果將此待并網(wǎng)在第一邊界節(jié)點(diǎn)Jl處分裂開，由第一邊界節(jié)點(diǎn)J1、第二邊界節(jié)點(diǎn)J2、第四邊界節(jié)點(diǎn)J4、第七邊界節(jié)點(diǎn)J7和第八邊界節(jié)點(diǎn)J8構(gòu)成的局部網(wǎng)絡(luò)中
注入量測數(shù)為4個(gè)(分別為& 、&和&)，其所關(guān)聯(lián)第一島I、第二島2、第四島4、第
七島7和第八島8共5個(gè)島，在選定一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)后，此局部網(wǎng)絡(luò)的潮流方程組可解，即第一島I、第二島2、第四島4、第七島7和第八島8可合并?？梢?，存在著待并網(wǎng)關(guān)聯(lián)的量測島整體不可合并，但局部網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的量測島可合并的情況。2)待并網(wǎng)獨(dú)立潮流不可解但組合可解如圖2所示，第一待并網(wǎng)由第十邊界節(jié)點(diǎn)JlO-第十六邊界節(jié)點(diǎn)J16組成，關(guān)聯(lián)的總量測島數(shù)為7個(gè)(分別為第十島10-第十六島16)，其中，第十一邊界節(jié)點(diǎn)Jll的注入量測為^11，第十二邊界節(jié)點(diǎn)J12的注入量測為、第十三邊界節(jié)點(diǎn)J13的注入量測為、
第十四邊界節(jié)點(diǎn)J14的注入量測為、第十八邊界節(jié)點(diǎn)J18的注入量測為，因此，有注
入量測邊界節(jié)點(diǎn)所在的島數(shù)為5，按現(xiàn)有基于潮流定解的拓?fù)淇捎^測性分析方法的待并網(wǎng)判定規(guī)則判定第一待并網(wǎng)的潮流不可解；第二待并網(wǎng)由第十七邊界節(jié)點(diǎn)J17-第二十一邊界節(jié)點(diǎn)J21構(gòu)成，關(guān)聯(lián)的總量測島數(shù)為5個(gè)(分別為第十四島14-第十八島18)，其中，第
十八邊界節(jié)點(diǎn)J18的注入量測為、第二十邊界節(jié)點(diǎn)J20的注入量測為5^、第二十一邊界
節(jié)點(diǎn)J21的注入量測為，因此，有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)所在的島數(shù)為3，按現(xiàn)有基于潮流定
解的拓?fù)淇捎^測性分析方法的待并網(wǎng)判定規(guī)則判定第二待并網(wǎng)的潮流也不可解。但由于第十四邊界節(jié)點(diǎn)J14和第十七邊界節(jié)點(diǎn)J17位于同在一個(gè)量測島上，第十五邊界節(jié)點(diǎn)J15和第十八邊界節(jié)點(diǎn)J18位于同在一個(gè)量測島上，第十六邊界節(jié)點(diǎn)J16和第十九邊界節(jié)點(diǎn)J19 位于同在一個(gè)量測島上，又由于量測島內(nèi)部未知狀態(tài)量最多只有一個(gè)復(fù)電壓，如果將由第一待并網(wǎng)和第二待并網(wǎng)所關(guān)聯(lián)的量測島放在一起考慮，所關(guān)聯(lián)的量測島總數(shù)(即總未知量個(gè)數(shù))為9個(gè)，有注入量測的邊界節(jié)點(diǎn)所在的量測島總數(shù)為8個(gè)，在確定了平衡節(jié)點(diǎn)后，由這8個(gè)注入量測列寫的潮流方程組可解，即由第一待并網(wǎng)和第二待并網(wǎng)所關(guān)聯(lián)的所有量測島可合并。由此可見，當(dāng)不同待并網(wǎng)所關(guān)聯(lián)的量測島間存在公共未知量時(shí)，存在著待并網(wǎng)獨(dú)立潮流不可解，但兩兩組合后，潮流整體可解的情況。交流系統(tǒng)中的基于潮流定解可觀測性分析方法存在著上述兩類漏判情形，導(dǎo)致偽量測量配置增多，嚴(yán)重影響狀態(tài)估計(jì)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述缺陷公開了基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法?；谟凶⑷肓繙y邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法包括以下步驟I)形成初始量測島；利用支路潮流量測形成整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的初始量測島，對于沒有支路量測相連的孤立節(jié)點(diǎn)也要作為獨(dú)立的初始量測島處理；2)形成有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表，并通過有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表對初始量測島合并；3)形成待并網(wǎng)，通過有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表判定待并網(wǎng)的整體可觀測性；4)合并整體不可觀的待并網(wǎng)中局部可觀的量測島；5)生成偽量測量配置方案，為狀態(tài)估計(jì)做準(zhǔn)備。所述步驟I)的具體過程為用有量測支路形成稀疏存儲的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，用圖的深度優(yōu)先搜索的方法進(jìn)行拓?fù)浞治隹傻玫礁鞴?jié)點(diǎn)所屬的不同初始支路量測島，對于沒有支路量測相連的孤立節(jié)點(diǎn)也要作為獨(dú)立的初始量測島處理，將有電壓幅值量測的量測島定義為活島，無電壓幅值量測的量測島定義為死島。所述有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表是由所有有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)Ji的單鏈表構(gòu)成，i取1-n，單鏈表中的鄰接頂點(diǎn)I通過島際互聯(lián)支路與有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)Ji鄰接，j取1-n 且j幸i，有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表結(jié)構(gòu)中包含邊界節(jié)點(diǎn)所屬量測島號信息；n是所有有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；每個(gè)有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)Ji的單鏈表中的邊界節(jié)點(diǎn)也即為由該注入量測列寫的注入方程中未知狀態(tài)變量所在的節(jié)點(diǎn)，整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表和由注入量測列寫的潮流方程組一一對應(yīng)。所述待并網(wǎng)是由至少存在一端點(diǎn)的有注入量測的島際互聯(lián)支路和邊界節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的連通網(wǎng)絡(luò)；待并網(wǎng)形成過程具體是用至少一端有注入量測的島際互聯(lián)支路形成節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，用圖的深度優(yōu)先搜索的方法進(jìn)行拓?fù)浞治隹傻玫礁鞴?jié)點(diǎn)所屬的不同待并網(wǎng)。所述步驟2)和步驟4)中的每一次合并過程均服從以下規(guī)則將待合并量測島中第K島并入第L島，K > L。所述步驟2)具體包括以下步驟21)形成整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表；22)利用有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表計(jì)算有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)的度；23)在有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表上，按照交流系統(tǒng)可觀測性分析量測島合并規(guī)則，對初始量測島進(jìn)行合并，并修改有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表；24)重復(fù)步驟22)和步驟23)，直到?jīng)]有合并操作為止。所述步驟4)具體包括以下步驟41)對于每個(gè)不可觀的待并網(wǎng)，利用待并網(wǎng)中有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)的注入缺系數(shù)合并待并網(wǎng)中局部可觀的量測島；注入缺系數(shù)定義如下
權(quán)利要求
1.基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法，其特征在于，包括以下步驟1)形成初始量測島；利用支路潮流量測形成整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的初始量測島，對于沒有支路量測相連的孤立節(jié)點(diǎn)也要作為獨(dú)立的初始量測島處理；2)形成有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表，并通過有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表對初始量測島合并；3)形成待并網(wǎng)，通過有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表判定待并網(wǎng)的整體可觀測性；4)合并整體不可觀的待并網(wǎng)中局部可觀的量測島；5)生成偽量測量配置方案，為狀態(tài)估計(jì)做準(zhǔn)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述步驟I)的具體過程為用有量測支路形成稀疏存儲的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，用圖的深度優(yōu)先搜索的方法進(jìn)行拓?fù)浞治隹傻玫礁鞴?jié)點(diǎn)所屬的不同初始支路量測島，對于沒有支路量測相連的孤立節(jié)點(diǎn)也要作為獨(dú)立的初始量測島處理，將有電壓幅值量測的量測島定義為活島，無電壓幅值量測的量測島定義為死島。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表是由所有有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)(Ji)的單鏈表構(gòu)成，i取1-n，單鏈表中的鄰接頂點(diǎn)(jp通過島際互聯(lián)支路與有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)(Ji)鄰接，j取I-η且j Φ i，有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表結(jié)構(gòu)中包含邊界節(jié)點(diǎn)所屬量測島號信息； η是所有有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；每個(gè)有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)(Ji)的單鏈表中的邊界節(jié)點(diǎn)也即為由該注入量測列寫的注入方程中未知狀態(tài)變量所在的節(jié)點(diǎn)，整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表和由注入量測列寫的潮流方程組一一對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述待并網(wǎng)是由至少存在一端點(diǎn)的有注入量測的島際互聯(lián)支路和邊界節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的連通網(wǎng)絡(luò)；待并網(wǎng)形成過程具體是用至少一端有注入量測的島際互聯(lián)支路形成節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，用圖的深度優(yōu)先搜索的方法進(jìn)行拓?fù)浞治隹傻玫礁鞴?jié)點(diǎn)所屬的不同待并網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述步驟2)和步驟4)中的每一次合并過程均服從以下規(guī)則將待合并量測島中第K島⑷并入第L島(L)，K > L。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述步驟2)具體包括以下步驟21)形成整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表；22)利用有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表計(jì)算有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)的度；23)在有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表上，按照交流系統(tǒng)可觀測性分析量測島合并規(guī)則，對初始量測島進(jìn)行合并，并修改有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表；24)重復(fù)步驟22)和步驟23)，直到?jīng)]有合并操作為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述步驟4)具體包括以下步驟41)對于每個(gè)不可觀的待并網(wǎng)，利用待并網(wǎng)中有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)的注入缺系數(shù)合并與邊界節(jié)點(diǎn)/+相連的邊界節(jié)點(diǎn)/+沒有注入量測與邊界節(jié)點(diǎn)/+相連的邊界節(jié)點(diǎn)/+有注入量測待并網(wǎng)中局部可觀的量測島； 注入缺系數(shù)定義如下
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法， 其特征在于，所述偽量測量配置方案是通過合并操作結(jié)束后的有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表實(shí)現(xiàn)的，具體是指根據(jù)已無合并操作的有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表中的量測島狀態(tài)變量結(jié)合整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表中未包含的量測島狀態(tài)變量，按照潮流定解條件確定偽量測量的配置方案。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域的基于有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表的拓?fù)淇捎^測性分析方法。它包括以下步驟1)形成初始量測島；利用支路潮流量測形成整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的初始量測島，對于沒有支路量測相連的孤立節(jié)點(diǎn)也要作為獨(dú)立的初始量測島處理；2)形成有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表，并通過有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表對初始量測島合并；3)形成待并網(wǎng)，通過有注入量測邊界節(jié)點(diǎn)鄰接表判定待并網(wǎng)的整體可觀測性；4)合并整體不可觀的待并網(wǎng)中局部可觀的量測島；5)生成偽量測量配置方案，為狀態(tài)估計(jì)做準(zhǔn)備。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明減少了偽量測量配置，提高狀態(tài)估計(jì)結(jié)果精度；同時(shí)，本發(fā)明的算法復(fù)雜度小，效率高。
文檔編號H02J3/00GK102611104SQ20121006890
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者張海波, 陳璐 申請人:華北電力大學(xué)