[发明专利]一种电网拓扑分析系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电网拓扑分析系统，属于电气工程领域。

背景技术：

电网拓扑分析是电网运行过程中，对用于转换、控制、传输电力能量流的元件运行状态的分析，目的是形成便于电网定量分析的计算模型，是潮流计算、安全经济调度等高级应用的基础。电网元件的状态变化决定了电力系统运行方式的变化，也就决定了电网定律(欧姆定律、基尔霍夫定律)引导的电网潮流的分布。如何依据实时的电网运行量测信息，快速、准确地跟踪电网元件状态变化，是提升电网调度自动化水平的关键工作。传统的基于图论中深度(广度)优先搜索方法、人工智能方法、启发式方法等的电网拓扑分析系统具有计算量大、计算复杂度等不足，难以满足新形势下新型广域互联大电网的拓扑分析计算需求。运行时间级的电网拓扑结构的实时优化调整也对电网拓扑分析系统带来新的挑战。此外，大多数电网拓扑分析系统并无涉及量测容错，鲁棒性差。

发明内容：

本发明提供一种电网拓扑分析系统，实现分布式并行求解，并融入了量测错数据校验机制，计算方便，可靠性高。

本发明所提供的电网拓扑分析系统，基于多智能体系统(Multi-Agent System，MAS)框架实现，其主要包括相互通信的厂站级Agent量测模块、厂站级Agent分析模块、分区电网Agent分析模块、系统级Agent分析模块。

所述厂站级Agent量测模块是指通过远程终端装置(RTU)、数据传输单元(DTU)、相量量测单元(PMU)等量测元件获得开关元件的状态数据以及支路载流数据，并根据同一串联支路满足的开关状态量与支路载流量存在的逻辑关系对量测数值进行校验，纠正明显的量测错数据。

所述厂站涵盖发电厂、变电站、开关站、“T”接线等级的电网元件集合。

所述厂站级Agent分析模块根据厂站级Agent量测数据校验结果，形成厂站级的节点关联矩阵；根据高斯消算法求得拓扑结构的传递闭包阵，并对传递闭包阵进行无阻抗连通节点的搜索，确定厂站内的逻辑节点；记录电气节点、逻辑节点间的映射关系，形成厂站级节点映射表；并将此映射关系与各支路载流量测数据，根据基尔霍夫第一定律(KCL)进行校验，若有量测错数据，予以纠正，并重新触发厂站级分析。

所述分区电网Agent分析模块根据分区电网内输电线路两端节点及其所在的厂站信息，形成分区电网的拓扑结构，进而形成其关联矩阵；根据高斯消算法求得分区电网结构的传递闭包阵，进而确定分区电网内的逻辑节点；记录电气节点、逻辑节点、分区电网内系统节点间的映射关系，形成分区电网级节点映射表；并将此映射关系与能量管理系统(EMS)、数据采集与监视控制系统(SCADA)中的支路载流量测数据，根据基尔霍夫第一定律(KCL)进行校验，若有量测错数据，予以纠正，并重新触发分区电网级分析。最终确定分区电网内的连通子系统。

所述系统级Agent分析模块根据系统内联络线路两端节点及其所在的分区电网信息，形成系统级的拓扑结构，进而形成其关联矩阵；根据高斯消算法求得系统级电网结构的传递闭包阵，进而确定全系统的逻辑节点；记录电气节点、逻辑节点、系统节点间的映射关系；并将此映射关系与能量管理系统(EMS)、数据采集与监视控制系统(SCADA)中的支路载流量测数据，根据基尔霍夫第一定律(KCL)进行校验，若有量测错数据，予以纠正，并重新触发系统级分析。最终形成系统级节点映射表，确定连通子系统。此外，系统级Agent分析模块还负责与能量管理系统的高级应用系统部分通讯以提供基础计算模型支撑。

所述传递闭包阵A_c可由拓扑结构关联矩阵根据布尔代数运算得到，即

式中，n为节点个数；A为拓扑结构的关联矩阵。

所述高斯消去算法基于关联矩阵与传递闭包阵满足的关系式：

A_c＝AA_c+E (2)

其中，E是n×n单位阵。则传递闭包阵的求解将转换为求解线性方程组X＝AX+E形式的布尔逻辑运算，由此使得传递闭包阵的解算量大大减少。

本发明的有益效果是：

可对大型互联电网拓扑连通性进行快速可靠地计算，还可应用于即插即用的分散式互联电网系统的拓扑分析计算，对电网定量计算分析具有重要的支撑作用，具有良好的实际应用前景。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明结构示意图。

具体实施例：