基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法

摘要

一种基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法，根据的PMU提供的电网多点多维度信息，基于面向对象技术构建多端柔直系统网络拓扑模型，采用先进的快速索引拓扑跟踪方法和统计分析理论，对全网或局部进行拓扑跟踪。当多端柔直系统支路状态发生变化时，该方法通过对系统内的开关状态、节点电压以及各支路电流等电气量之间的相似性差异进行分析，快速的跟踪和识别网络状态变化，调整多端柔直系统的运行方式。同时能为多端柔直控制系统提供电网拓扑结构参数信息，换流站控制系统根据该参数信息，进行潮流计算和故障分析，为换流站的稳态控制提供基础数据。

权利要求

1.一种基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法，其特征在于，所述识别方法包括以下步骤：

步骤1：通过相量测量单元PMU采集多端柔性直流输电系统网络的多点多维度信息，包括断路器、刀闸、变压器、换流器、母线和线路状态信息和多端柔性直流输电系统网络运行参数；其中，多点是指多端柔性直流输电系统内多个数据采集节点；

步骤2：基于面向对象技术将具有相同操作特性的设备划分到同一设备组内；将多状态设备映射为多节点，每个节点的父对象都为此设备对象，将多端柔性直流输电系统网络内的设备连接抽象为连接电缆节点和连接关系，每种设备的电气属性都抽象为节点属性和连接关系属性，由设备模型构建成换流站模型，再由换流站模型组成多端柔性直流输电系统网络拓扑模型；根据各种设备故障对柔直系统运行方式影响的分析，结合网络拓扑矩阵，得到各种故障对系统的影响及所需进行的运行方式操作，进行参数信息存储，供后续分析查询和参考；

步骤3：根据步骤2生成的多端柔性直流输电系统网络拓扑模型，采用广度优先搜索策略对所述网络拓扑模型进行遍历，同时完成支路类型的识别和网络分区；通过快速索引拓扑跟踪方法对多端柔性直流输电系统网络状态即多端柔性直流输电系统的拓扑结构进行实时跟踪，根据多端柔性直流输电系统的拓扑结构的变化改变多端柔性直流输电系统的运行方式。

说明书

基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法

技术领域

[0001] 本发明属于直流输电控制技术领域，具体涉及一种基于复杂控制网络(即多端柔直的主接线网络)下的柔直控制模式自动识别技术，该技术能够根据直流系统网络拓扑结构确定多端柔直系统的运行方式，并能够对快速识别网络状态的变化，自动调整柔直系统的运行方式。提高柔直系统运行的经济性和稳定性。

背景技术

[0002] 柔性直流输电具有独立控制有功功率和无功功率，并且在潮流反转时能够保持直流电压极性不变，直流电流方向反转的特点。柔直换流站对于直流侧相当于电流源，十分有利于构成并联多端直流输电系统。由于柔直系统的控制特点，决定了多端柔直系统可以有多种运行方式。多端直流系统运行方式与功率传输方向和直流系统的控制方式有关，同时与直流系统接线方式也有非常重要的关系。当直流系统接线方式发生变化的情况下，如果不及时调整柔直系统的运行方式，就会对柔直系统的稳定运行造成影响。所以多端柔性直流输电系统能够根据系统网络拓扑关系，选择合理的运行方式，对多端柔性直流输电系统的稳定运行至关重要。

[0003] 综合上述内容，本发明提出一种基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别技术，该技术能够根据交流系统和直流系统的开关状态，进行柔直系统网络拓扑分析，实时有效的跟踪和识别电网的运行状态变化。为柔直系统的稳态计算、潮流方向判别、运行模式判断和故障分析等提供电网拓扑结构参数信息。多端柔性直流控制系统根据该参数信息，确定多端柔性直流输电系统的运行方式，协调柔直系统内部各换流站运行，满足柔直输电系统控制要求。

发明内容

[0004] 为解决现有技术中存在的以上问题，本发明公开了一种多端柔性直流输电系统级协调控制装置。实现多端柔性直流输电系统的协调控制。

[0005] 本发明具体采用以下技术方案：

[0006] 一种基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法，其特征在于：所述方法根据直流系统网络拓扑结构确定多端柔直系统的运行方式，快速识别直流系统网络状态的变化，自动调整柔直系统的运行方式，保障多端柔直系统的稳定运行。

[0007] 一种基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法，其特征在于，所述识别方法包括以下步骤：

[0008] 步骤1：通过相量测量单元PMU采集多端柔性直流输电系统网络的多点多维度信息，包括断路器、刀闸、变压器、换流器、母线和线路状态信息和多端柔性直流输电系统网络运行参数；其中，多点是指系统内多个数据采集节点，即为所有设备的状态点和线路测量点。维度是根据系统结构定义的，直流系统网络中不同层次和区域的的设备可划分到不同的维度范围。

[0009] 步骤2：基于面向对象技术将具有相同操作特性的设备，划分到同一设备组内；将多状态设备映射为多节点，每个节点的父对象都为此设备对象，将多端柔性直流输电系统网络内的设备连接抽象为连接电缆节点和连接关系，每种设备的电气属性都抽象为节点属性和连接关系属性，由设备模型构建成换流站模型，再由换流站模型组成多端柔性直流输电系统网络拓扑模型；

[0010] 步骤3：根据步骤2生成的多端柔性直流输电系统网络拓扑模型，采用广度优先搜索策略对所述网络拓扑模型进行遍历，同时完成支路类型的识别和网络分区；通过快速索引拓扑跟踪方法对多端柔性直流输电系统网络状态(网络状态是指多端系统的拓扑结构)进行实时跟踪，根据直流系统网络的拓扑结构的变化改变多端柔性直流输电系统的运行方式。

[0011] 所述基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法能够为多端柔直控制系统提供电网拓扑结构参数信息。多端柔性直流控制系统根据该参数信息，进行潮流计算和故障分析，为换流站的稳态控制提供基础数据。

[0012] 所述基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法采用快速索引拓扑跟踪方法，在对多端柔直系统初始网络结构进行静态遍历的同时，完成各个换流站运行方式的判断和网络结构划分。当多端柔直系统网络支路状态发生变化时，该方法采用快速索引搜索规则对网络拓扑进行更新，并根据新的拓扑结构生成多端柔直系统的运行方式。

附图说明

[0013] 图1为多端柔直系统换流站模型；

[0014] 图2为多端柔直系统换流站拓扑模型；

[0015] 图3基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法的流程示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合说明附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

[0017] 如图1所示为多端柔性系统换流站模型。多端柔直控制模式自动识别技术把换流站模型等效成一组由若干相互关联的设备和设备之间的连接线组成的设备集合，包括断路器、刀闸、变压器、换流器、母线和线路等。参照IEC61970标准，给出换流站模型。根据换流站模型为一组相互关联设备的集合，在划分换流站时将每个换流站相互关联的设备划分到一起，同时要考虑设备的特性，将具有相同设备特性的设备，划分到同一设备组内。将多状态设备映射为多节点,每个节点的父对象都为此设备对象,将设备连接抽象为连接电缆节点和连接关系,每种设备的电气属性都抽象为节点和关系的属性。考虑到分析过程的复杂程序，每个换流站内的设备不能过多，否则会导致可能存在的状态过多。换流站模型建立后，再由换流站模型组成多端柔性直流输电系统地网络模型，并将网络的拓扑信息入库后，作为多端柔性直流系统运行模式查询、分析和判断的基础参考数据。

[0018] 如图2所示为多端柔性系统换流站拓扑模型。多端柔直控制模式自动识别技术将多端柔直系统通过换流站模型的各端点相互连接成为连接节点，通过拓扑分析组成拓扑节点，拓扑节点通过线路相互连接把换流站接到一起形成拓扑岛。首先是多端柔直系统的结线分析，其功能是分析端柔直系统的直流线路由闭合断路器连接成多少拓扑节点，多端柔直系统结线分析的结果是将每个换流站划分为若干个拓扑节点，也可以称为节点分析。分析换流站的连接节点，将这些端点划分成连接的支路。其次是多端柔直系统网络拓扑分析，任务是分析整个系统的拓扑节点由支路连接成多少拓扑岛。分析结果是将有电气联系的拓扑节点划分到一个拓扑岛中，通过分析多拓扑岛中换流站的连接状态，并且和换流站模型分析中保存的换流站运行状态进行比较，从而得到换流站合法运行方式。该方法将一个复杂的大型网络分解为一个个换流站，对每个换流站进行分析，然后将这些换流站通过特定的连接单元<线路)连接在一起，从而完成整个复杂网络的分析，通过拓扑分析能够快速准确的确定多端柔直系统的运行方式，确保柔直系统安全稳定的运行。

[0019] 如图3所示为基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法的流程示意图，本发明公开的基于复杂控制网络下的多端柔直控制模式自动识别方法包括以下步骤：

[0020] 步骤1：模式识别算法首先对换流站模拟内所有的设备状态进行分析，采用广度优先搜索方法，对多端柔性直流输电系统网络内的所有设备进行搜索查询，建立所有设备对象的电气属性连接关系，并完成支路类型的识别和网络分区。生成原始换流站模型和多端柔性直流输电系统网络模型。确定多端柔性直流输电系统中各个换流站初始的控制模式。

[0021] 步骤2：根据各种设备故障对柔直系统运行方式影响的分析，结合网络拓扑矩阵，得到各种故障对系统的影响及所需进行的运行方式操作，进行参数信息存储，供后续分析查询和参考。

[0022] 步骤3：模式识别算法定时检测多端柔性直流输电系统内节点状态的变化，当检测到多端柔性直流输电系统内节点状态发生变化后，根据网络结构的变化，和步骤2中生成的存储信息进行比对，选择满足条件的参数信息生成新的运行方式，并更新换流站模型和多端柔性直流输电系统网络模型。

[0023] 本文利用节点类和支路类的双向关联关系，基于广度优先搜索策略对初始网络拓扑进行了遍历，并同时实现了支路类型的识别和网络分区。根据各种设备故障对柔直系统运行方式影响的分析，结合网络拓扑矩阵，得到各种故障对系统的影响及所需进行的运行方式操作，进行参数信息存储供后续分析查询和参考。模式识别通过快速索引拓扑跟踪方法对柔直系统网络内的设备状态进行快速搜索跟踪，采用对网络进行抽象和简化的手段，结合网络故障情况，实现了网络的拓扑跟踪，对设备故障后由于网络结构变化对多段柔直系统运行方式的影响进行判断，及时调整柔直换流站控制模式。该方法可应用于任意复杂结构的独立柔直配电网络，能够满足多端柔直系统运行管理的需要，对于提高多端柔直系统的运行水平有较好的理论意义和实用价值。