本發明涉及電力系統配電
技術領域：
，具體涉及基于網絡模型的主動配電網電力孤島識別方法及裝置。
背景技術：
：我國在“十三五”規劃中明確指出，要建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系，推進風電、光伏發電的發展，以新能源發電為代表的分布式發電得到大力發展。2008年，國際大電網會議C6.11項目組提出主動配電網的概念，以實現配電側大規模間歇性分布式發電的接入與高效利用。相對于傳統配電網，主動配電網的網絡結構更加靈活多樣，包含閉環結構、并網方式、孤島運行等多種方式，其中，孤島運行方式下，配電系統中部分負荷僅由分布式電源進行供電，雖然可以保證事故狀態下某些重要負荷的電力供給，但是難以保證其自身運行的可靠性與安全性。對主動配電網分區狀態，尤其是對電力孤島進行檢測與辨識有助于加強主動配電網的運行控制，是主動配電網發展的必然要求。當前，電力孤島辨識方法包含被動式檢測和主動式檢測。被動式檢測通過直接測量分布式電源的輸出功率或公共連接點處電壓或頻率的變化來判斷是否存在孤島，原理簡單，易于實現，但是被動式檢測有閾值方面的要求，存在一定的檢測盲區。主動式檢測通過產生小擾動對孤島進行辨識，縮小檢測盲區，但產生的擾動不利于系統的暫態穩定。因此，如何在保證不對電力系統產生不利影響的情況下對電力孤島進行識別是一個值得研究的問題，對主動配電網的建設具有重要意義。技術實現要素：為解決現有技術存在的不足，本發明公開了基于網絡模型的主動配電網電力孤島識別方法及裝置，本發明所提及的基于網絡模型的主動配電網電力孤島識別方法及裝置為主動配電網運行狀態的識別提供了一種可行的參考。為實現上述目的，本發明的具體方案如下：基于網絡模型的主動配電網電力孤島識別方法，包括以下步驟：采集主動配電網中各開關信息，基于主動配電網的開關-線路物理模型等效而成主動配電網節點-連邊網絡模型；基于采集的主動配電網中各開關信息及主動配電網節點-連邊網絡模型，根據開關的鄰接狀態建立鄰接矩陣；基于上述建立的鄰接矩陣對主動配電網中開關的連通性進行判斷，建立分區矩陣，用以描述各分區包含的開關編號；根據各開關所連接的設備建立開關類型向量；結合分區矩陣及開關類型向量，獲得分區類型矩陣，從而獲得主動配電網各分區中包含的開關以及該分區的運行模式，繼而識別出電力孤島。進一步的，所述主動配電網中各開關信息是通過安裝在開關側的監控終端獲取的。進一步的，所述主動配電網中各開關信息包括開關的開閉狀態、安裝位置及其連接設備信息。進一步的，所述主動配電網節點-連邊網絡模型為G＝(V,E)，其中，節點V＝{v1,v2,…,vn}為非空的節點集，由主動配電網中各開關等效而成，元素vi為各開關編號；連邊E＝{e1,e2,…,el}為不與V相交的邊集，G中每條連邊都對應于G中的某一無序頂點對，由連接兩開關的線路等效而成。進一步的，所述鄰接矩陣A＝(aij)n×n為一個方陣，階數n與主動配電網中的開關數相等，每一行對應一個開關，每行中的非零元素所在的列號為與該開關相連接的開關編號。進一步的，所述鄰接矩陣A＝(aij)n×n中的元素取值如下：當開關i，j相鄰接且兩開關均閉合時，取值為1，否則為0。進一步的，所述分區矩陣的建立步驟為：A：設定各節點統一分區號B(i)＝0；B：對鄰接矩陣A中的元素進行非零判斷，以判斷兩個節點之間是否存在連邊；若aij＝1，說明節點i，j之間存在連邊，進行步驟C；若aij＝0，說明節點i，j之間不存在連邊，移至下一元素，重復步驟B；C：若節點i，j之間存在連邊，判斷節點i，j是否屬于同一分區且分區號不為0，若符合該條件，則進行步驟D；否則，為節點i，j設置同一不為0的分區號；D：判斷是否搜索完所有鄰接矩陣中的元素，若是，將分區結果存儲在分區矩陣C中；否則，返回步驟B；步驟C中為節點i，j設置同一不為0的分區號時，其編號規則如下：(1)若節點i，j分區號均為0，則同時設定其分區號為不與現有分區號相同的下一分區號；(2)若節點i分區號為0，節點j分區號不為0，則設定B(i)＝B(j)；(3)若節點i分區號不為0，節點j分區號為0，則設定B(j)＝B(i)；(4)若節點i，j分區號均不為0，但不相同，設定B(i)＝B(j)，將兩節點分區號統一為已存在的較小的分區號，以免造成存儲空間的浪費。所述分區矩陣C＝(cij)m×n用以存儲分區結果，包括分區中包含的開關編號，m為分區數量，n為開關數量，若cij＝1，則表明分區i中包含開關j；進一步的，建立開關類型矩陣的具體步驟包括：定義開關類型si，用以表示與開關相連的設備類型；開關類型的取值為與之相連設備屬性最大值；建立開關類型向量S＝(si)，其中元素編號與開關編號相對應；其中，開關類型向量中的元素si表示與各開關連接設備；開關類型向量中元素的數量等于開關的數量。所述與開關相連的設備類型具體定義如下：進一步的，所述運行模式的識別的具體過程為：綜合分區矩陣C及開關類項向量S獲得各分區中開關類型矩陣：分區類型矩陣P中的第1到n列元素取值為與該開關相連設備類型si的最大值，用以表示該開關的連接設備類型，Pi,n+1為該分區中與開關相連設備類型的最大值，用以表示該分區的運行模式，m為分區數量，n為開關數量，分區的運行模式包括：(a)分區仍與上級電源并網運行，依靠上級電源進行供電的并網系統；(b)分區不與上級電源相連，僅靠分布式電源進行供電的電力孤島；(c)分區不與上級電源相連且不包含任何分布式電源的無源系統。基于網絡模型的主動配電網電力孤島分區識別裝置，包括：開關信息采集模塊，用于采集主動配電網中各開關信息并基于主動配電網的開關-線路物理模型等效而成主動配電網節點-連邊網絡模型；鄰接矩陣建立模塊，基于采集的主動配電網中各開關信息及主動配電網節點-連邊網絡模型，根據開關的鄰接狀態建立鄰接矩陣；連通性判斷模塊，基于上述建立的鄰接矩陣對主動配電網中開關的連通性進行判斷，建立分區矩陣，用以描述各分區包含的開關編號；開關類型判斷模塊，用于根據各開關所連接的設備設定開關類型，建立開關類型向量；分區運行模式判斷模塊，用于結合分區矩陣及開關類型向量，獲得分區類型矩陣，從而獲得主動配電網各分區中包含的開關以及該分區的運行模式，繼而識別出電力孤島。本發明的有益效果：本發明可以有效的確定主動配電網中的網絡結構與運行模式。本發明通過采集的開關狀態信息建立鄰接矩陣以及開關類型向量，通過對節點之間連通性的判斷對電網網絡結構及運行模式進行分析，從而獲得電網分區狀態及其涵蓋范圍。具有原理簡單，邏輯清晰；所需信息量少，易于采集；開關性質定義靈活，適用性廣；計算量少的特點，能夠迅速、準確的檢測網絡分區情況，識別孤島運行范圍及其他網絡運行方式，對主動配電網控制策略的制定提供參考，具有一定的實用性與推廣性。附圖說明圖1為本發明的主動配電網分區識別及孤島判定方法的一個實施例的流程圖；圖2為本發明中的連通性判斷模型的一個實施例的流程圖；圖3為本發明裝置一個實施例的示意圖；圖4為本發明的主動配電網模型圖；圖5為本發明的節點-連邊等效示意圖。具體實施方式：下面結合附圖對本發明進行詳細說明：如圖1所示，基于網絡模型的主動配電網電力孤島識別方法，包括：步驟1：采集主動配電網中各開關信息，建立主動配電網節點-連邊網絡模型G＝(V,E)；步驟2：建立基于主動配電網節點-連邊網絡模型G的鄰接矩陣A，用以描述各開關的連接狀態；步驟3：以鄰接矩陣A為根據，對主動配電網中開關的連通性進行判斷，獲得分區矩陣C，用以描述各分區包含的開關編號；步驟4：根據各開關所連接的設備設定開關類型向量S；步驟5：綜合分區矩陣C及開關類型向量S，獲得分區類型矩陣P，從而獲得主動配電網各分區中包含的開關以及該分區的運行模式。以上方案中，所述步驟1具體為：步驟1.1：通過安裝在開關側的監控終端收集各開關的狀態信息，包括開關的開閉狀態，安裝位置，連接設備信息等；開閉狀態為開關的斷開或閉合狀態；安裝位置為開關編號與地理位置的對應狀態；連接設備信息為與該開關相連的設備主要類型，包括但不限于上級電源系統、分布式電源、負荷、開關等；步驟1.2：根據各開關的狀態信息，建立主動配電網節點-連邊網絡模型G＝(V,E)；主動配電網節點-連邊網絡模型G＝(V,E)通過主動配電網的開關-線路物理模型等效而成，節點編號對應開關編號；由主動配電網節點-連邊網絡模型G＝(V,E)中節點V＝{v1,v2,…,vn}為非空的節點集，由各開關等效而成，元素vi為各開關編號；由主動配電網節點-連邊網絡模型G＝(V,E)中連邊E＝{e1,e2,…,el}為不與V相交的邊集，G中每條連邊都對應于G中的某一無序頂點對，由連接兩開關的線路等效而成。“E不與V相交”表示節點為連邊的頂點，而不存在于連邊上。無序節點對由節點組成，某兩個節點組成無序節點對，在于無方向性。步驟(2)的具體過程為：步驟2.1:根據開關的鄰接狀態建立鄰接矩陣A＝(aij)n×n；鄰接矩陣A＝(aij)n×n為一個方陣，階數與主動配電網中的開關數相等，每一行對應一個開關，每行中的非零元素所在的列號為與該開關相連接的開關編號；鄰接矩陣A＝(aij)n×n中的元素取值如下，當開關i，j相鄰接且兩開關均閉合時，取值為1，否則為0；本發明中的連通性判斷的一個實施例的流程圖，如圖2所示，步驟(3)的具體過程為，步驟3.1：設定各節點統一分區號B(i)＝0，該分區號僅用于啟程序啟動，無實際意義；步驟3.2：對鄰接矩陣A中的元素進行非零判斷，以判斷兩個節點之間是否存在連邊。若aij＝1，說明節點i，j之間存在連邊，進行下一步操作；若aij＝0，說明說明節點i，j之間不存在連邊，移至下一元素，重復步驟3.2；步驟3.3：若節點i，j之間存在連邊，通過判斷B(i)是否等于B(j)來判斷節點i，j是否屬于同一分區，節點i，j屬于同一分區且分區號不為0，若符合該條件，則進行下一步步驟3.4；否則，為節點i，j設置同一不為0的分區號，其編號規則如下：(1)若節點i，j分區號均為0，則同時設定其分區號為不與現有分區號相同的下一分區號；(2)若節點i分區號為0，節點j分區號不為0，則設定B(i)＝B(j)；將不為0的分區號分配給未標注的分區，即將j節點的分區號賦值給i節點；(3)若節點i分區號不為0，節點j分區號為0，則設定B(j)＝B(i)；(4)若節點i，j分區號均不為0，但不相同，設定B(i)＝B(j)，將兩節點分區號統一為已存在的較小的分區號，以免造成存儲空間的浪費；步驟3.4：判斷是否搜索完所有鄰接矩陣中的元素，若是，將分區結果存儲在分區矩陣C中；否則，返回步驟3.2；分區矩陣C＝(cij)m×n用以存儲分區結果，包括分區中包含的開關編號，m為分區數量，n為開關數量，若cij＝1，則表明分區i中包含開關j；步驟(4)的具體過程為：步驟4.1：定義開關類型si，用以表示與開關相連的設備類型；與開關相連的設備類型具體定義如下：開關類型的取值為與之相連設備屬性最大值；步驟4.2：建立開關類項向量S＝(si)，其中元素編號與開關編號相對應；開關類型向量中的元素表示與各開關連接設備；開關類型向量中元素的數量等于開關的數量；步驟(5)的具體過程為：步驟5.1：綜合分區矩陣C及開關類項向量S獲得各分區中開關類型矩陣P：分區類型矩陣P中的第1到n列元素取值為與該開關相連設備類型的最大值，用以表示該開關的連接設備類型，Pi,n+1為該分區中與開關相連設備類型的最大值，用以表示該分區的運行模式，m為分區數量，n為開關數量，分區運行模式包括：(1)仍與上級電源并網運行，依靠上級電源進行供電的并網系統；(2)不與上級電源相連，僅靠分布式電源進行供電的電力孤島；(3)不與上級電源相連且不包含任何分布式電源的無源系統。如圖4所示，以某一主動配電網為例，設定開關S3及S4斷開，聯絡開關K處于斷開狀態。對主動配電網分區情況及孤島進行識別，以解釋該發明的具體實施。1主動配電網模型等效采集主動配電網中各開關信息，建立主動配電網節點-連邊網絡模型G＝(V,E)，對各開關進行編號，其等效示意圖如圖5所示。2建立鄰接矩陣建立基于主動配電網節點-連邊網絡模型G的鄰接矩陣A：A=1100000000011000000000000000000000000000000000001110000000011000000000101000000000001111000000011100000000111000000001001]]>3進行連通性判斷以鄰接矩陣A為根據，對主動配電網中開關的連通性進行判斷，獲得分區矩陣C：C=1100000000000001110000000000011110010000000000010000000]]>根據分區矩陣C可以看出，開關S3，S4斷開，系統分為3個區，分區1包括開關S1，S2，分區2包括開關S5，S6，S7，分區3包括開關S8，S9，S10及S11。結果與假設相符。4確定開關連接設備的類型根據各開關的連接設備的類型，建立開關類型向量：S＝[2,-2,-2,-2,-2,-1,-1,-2,-2,1,1]5確定分區運行狀態綜合分區矩陣C及開關類項向量S獲得各分區中開關類型矩陣：進而可以得到該主動配電網的分區結果。在開關S3，S4斷開的情況下，該網絡分為3個區，其中分區1包括開關S1，S2，與上級電源相連接，屬于并網運行系統；分區2包括開關S5，S6，S7，不包含電源，屬于無源系統；分區3包括開關S8，S9，S10及S11，僅靠分布式電源供電，屬于電力孤島。另一方面，本發明提供基于網絡模型的主動配電網電力孤島分區識別裝置，如圖3所示，包括：開關信息采集模塊，用于采集主動配電網中各開關信息并建立主動配電網節點-連邊網絡模型；鄰接矩陣建立模塊，用于建立表示主動配電網中開關的鄰接狀態的鄰接矩陣；連通性判斷模塊，用于判斷兩開關之間的連通性，確定分區結構，建立分區矩陣；開關類型判斷模塊，用于根據各開關所連接的設備設定開關類型，建立開關類型向量；分區運行模式判斷模塊，用于綜合分區矩陣及開關類型，獲得分區類型矩陣，從而獲得主動配電網各分區中包含的開關以及該分區的運行模式。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。當前第1頁1 2 3