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专利号: 2019104008255
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-03-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Floyd-Warshall算法的区域电网故障隔离方法,其特征在于,包括:S1、根据电网拓扑结构,构建被保护元件—断路器邻接矩阵W1和断路器邻接矩阵W2,并实时更新修正邻接矩阵W1和W2;

S2、基于Floyd-Warshall算法对所述被保护元件—断路器邻接矩阵W1和断路器邻接矩阵W2进行搜索,得到最短路径值矩阵D和每个被保护元件及断路器的前驱矩阵P,基于回溯法得到前驱矩阵P中各被保护元件的距离为 的跳闸断路器集合S3、当识别故障元件后,将单一故障元件或若干个故障元件设定为源点,在故障元件为源点的跳闸断路器集合 中查找到距离故障元件最近的断路器,并向所述断路器发送跳闸指令;若故障元件两端的某个断路器失灵,则从以失灵断路器为源点的跳闸断路器集合中找到跳闸断路器,并按照距离值递增的顺序隔离故障;若某一跳闸路径包含了已经跳闸的断路器时,则该路径的跳闸命令终止。

2.根据权利要求1所述的基于Floyd-Warshall算法的区域电网故障隔离方法,其特征在于,所述步骤S1中构建被保护元件—断路器邻接矩阵W1和断路器邻接矩阵W2,并实时更新修正邻接矩阵W1和W2的方法为:S1.1、构建被保护元件—断路器邻接矩阵W1:

假设电力系统中含有M个断路器和N个被保护元件,即图G=(V,E)是一个有M+N个顶点的图,则图G可用一个M+N阶邻接矩阵W1表示:其中,BM×M描述断路器之间的连接关系,顶点为断路器,边为被保护元件和刀闸开关;

CN×N描述被保护元件之间的连接关系,顶点为被保护元件,边为断路器与刀闸开关;RM×N描述被保护元件与断路器之间的连接关系,顶点为被保护元件与断路器,边为刀闸开关;

当只需要搜索故障元件两端的断路器,不需要关注被保护元件之间的连接关系以及断路器之间的连接关系时,式(1)中分块矩阵BM×M,CN×N和RM×N分别表示如下:其中,主对角元素为0表示该矩阵行、列为同一个元件;∞表示断路器之间没有直接联系;

其中,主对角元素0表示行、列为同一个元件;∞表示被保护元件之间没有直接联系;

其中,下标m,n为断路器和被保护元件的编号;rmn表示断路器顶点与被保护元件顶点的连接关系,取值如下:其中,rmn=1表示第m个断路器与第n个被保护元件直接相连;rmn=∞表示第m个断路器与第n个被保护元件没有直接相连;

S1.2、构建断路器邻接矩阵W2:

假设电力系统中含有M个断路器和N个被保护元件,即图G=(V,E)是一个有M+N个顶点的图,则图G可用一个M+N阶邻接矩阵W2表示:其中,BM×M描述断路器之间的连接关系,顶点为断路器,边为被保护元件和刀闸开关;

CN×N描述被保护元件之间的连接关系,顶点为被保护元件,边为断路器与刀闸开关;RM×N描述被保护元件与断路器之间的连接关系,顶点为被保护元件与断路器,边为刀闸开关;

当只考虑电力系统网络中各断路器之间的连接关系时,则式(6)中分块矩阵BM×M,CN×N和RM×N分别表示如下:其中,i,j为断路器编号;bij表示两个断路器顶点之间的连接关系;bij具体取值为:其中,bij=0表示第i个断路器与第j个断路器是同一个断路器;bij=1表示第i个断路器与第j个断路器直接相连;bij=∞表示第i个断路器与第j个断路器没有直接相连;

其中,主对角元素为0表示行、列为同一个元件;∞表示被保护元件之间没有直接联系;

其中,∞表示被保护元件与断路器之间没有直接联系;

S1.3、实时更新邻接矩阵W1和W2:

式(4)中分块矩阵RM×N的元素修正原则:

式(6)分块矩阵BM×M中元素修正原则:

其中,式(10)和(11)中的rmn′,bij′为根据实时的边的状态修正的元素;

若识别出某变电站的直流电源消失,则修正该变电站内部断路器之间的元素,式(6)中元素修正为:其中,下标i′,j′取值为直流电源消失变电站的断路器编号;bi′j′′为根据直流电源消失修正的元素;bi′j′′=0表示直流电源消失变电站内第i′个断路器与第j′个断路器直接相连。

3.根据权利要求1所述的基于Floyd-Warshall算法的区域电网故障隔离方法,其特征在于,所述步骤S2中得到前驱矩阵P中各被保护元件的距离为 的跳闸断路器集合 的方法为:S2.1、假定图G的所有顶点为V={1,2,…,n},考虑其中的一个子集{1,2,…,k},k为某个小于等于n的整数;设 为从顶点i到顶点j的所有中间顶点取自集合{1,2,…,k}的一条最短路径的权重,其中i,j∈V;则 为:其中,wij为邻接矩阵W的元素,当n=k时,得到最短路径值矩阵D为:S2.2、计算得到前驱矩阵P:

定义 为从顶点i到顶点j的所有中间顶点取自集合{1,2,…,k-1}的一条最短路径上的顶点j的前驱顶点,当k=0时,从顶点i到顶点j的一条最短路径没有中间顶点,则 为:其中,NIL表示顶点j无前驱顶点,当k≥1时, 表示如下:当k=n时,前驱矩阵P为:

S2.3、计算各被保护元件的距离为 的跳闸断路器集合

根据回溯法计算得到前驱矩阵P中存储的各被保护元件的距离为 对应的多个路径集合 及各断路器的距离为 对应的多个路径集合 对于距离为 从其路径集合 中提取各终点断路器,形成距离为 的跳闸断路器集合

其中,p指路径标号, 其中 指某距离 的路径条数。

4.根据权利要求1所述的基于Floyd-Warshall算法的区域电网故障隔离方法,其特征在于,所述步骤S3中按照距离值递增的顺序隔离故障的方法为:当系统中发生单一故障或多重故障时,将系统中所有的故障元件及失灵断路器确定为源点s,其中s=1,2,…,n;

根据所述最短路径值矩阵D和前驱矩阵P确定连接任一个源点的断路器,最短路径值矩阵D中的元素 为:其中,距离值 的数值大小表示被保护元件、断路器与源点的连接次序,按照距离值递增的顺序执行跳闸决策可以保证最小范围内切除故障。