1.一种基于虚拟故障域的区域电网行波定位单元优化配置方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:考虑已安装行波定位单元、装置故障或者线路退出运行情况,增加等式约束xc;
步骤2:获取网络拓扑信息,根据提出对应的划分规则及配置规则划分三种虚拟故障域,并确定虚拟故障域集F3k下的行波定位装置配置情况Pk、相应等式约束及所有线路的可观测情况;
步骤3:线长覆盖间接可测,受行波传输的最短路径影响,确定行波传输最短路径,分析故障电流初始行波的传输过程,确定相应的不等式约束条件;
步骤4:在保证全网任意线路均可观测的前提下,得出等式约束与不等式约束,确定线路可测函数fp,将行波定位单元最优化配置问题抽象为经典0‑1规划模型;
步骤5:定位单元在其运行期间可能发生故障,或者某条线路退出运行,使得电网的局部拓扑结构发生变化,采用启发式训练方法对三种虚拟故障域配置情况进行计算分析;
步骤6:提高线路可靠性,对行波定位装置数目相同的配置方案,进行冗余度R分析,取冗余度最大的方案为最佳配置方案。
2.根据权利要求1所述一种基于虚拟故障域的区域电网行波定位单元优化配置方法,其特征在于:所述步骤2中,定义邻接矩阵A表征区域电网拓扑,基于此提出三种虚拟故障域模式的划分规则及对应的行波定位单元配置规则:
1)、对于虚拟故障域模式一,即终端线路,相邻变电站仅为一个的变电站称为终端变电站,连接的线路称为终端线路,对于较长的终端线路,采用组合单端测距算法能实现精确定位,此时终端站必定无需配置定位单元;但对于终端线路较短,故障反射波难以准确标定,此时终端站应配置定位单元;一般情况下,终端线路较长,与终端站相连接的变电站必须配置定位单元,形成该模式下的虚拟故障域F(i,0,0)或F(0,j,0),该配置规则可保证该模式下的任意线路单端直接可测;
2)、对于虚拟故障域模式二,即普通线路Sm‑n,线路的两端节点配置定位单元,形成该模式下的虚拟故障域F(m,n,0);
3)、对于虚拟故障域模式三,即环网拓扑,分为三种类型的环网:
对于环网类型①,为三节点构成的独立环网,与其他环网有一条公共边,除公共边两侧的节点,环网上只剩一个节点,此时该节点必须配置,从而保证该节点连接的两条线路可测,即该环网下的虚拟故障域为F(i,0,0);
对于环网类型②,独立环网,且环网与其他环网间有一公共节点,此环网故障时的初始波头传输均经过公共节点传输至网络中,此时公共节点Sg可不配置,即该环网下的虚拟故障域为F(m,0,0)或F(n 0,0)或F(m,n,0);
对于环网类型③,该环网为复杂环网,环网与其他环网间的连接关系复杂,或者为多节点构成的独立环网;此时,与节点相连接的线路越多,增加的可观测区域越大,即选择在max(SUM1i)所对应的节点i配置,构成虚拟故障域F(k,0,0);
在计算节点SUM1i值时,可能出现几个节点具有相同最大SUM1i值的情况,这时由变量SUM2选择优化位置;当已选定的定位单元安装位置不变时,在节点j上放置定位单元后,计算电网拓扑中所有增加的可观测线路条数,并用SUM2表示,选择SUM2值较大所对应的节点为最佳优化位置。
3.根据权利要求1所述一种基于虚拟故障域的区域电网行波定位单元优化配置方法,其特征在于:所述步骤3中,计算复杂环网线路与各节点间的行波传输路径函数 以及临界点,基于临界点确定各区段下的行波传输路线,并求取 的值,考虑复杂环网采用双端测距法进行故障定位,即线路两侧必须至少存在一对节点保证该线路可观测,将其转换为数学概念,界定故障行波传输方向,获得线路覆盖间接可测的不等式约束:式中,xi表示为节点i(1≤i≤N)是否装有行波定位单元,取值1(装设)或0(未装设);
为假设故障线路(1,2,…,M)的故障行波经过线路一端k到达节点i; 为假
设故障线路(1,2,…,M)的故障行波经过线路一端j到达节点i。
4.根据权利要求1所述一种基于虚拟故障域的区域电网行波定位单元优化配置方法,其特征在于:所述步骤4中,等式约束与不等式约束,确定线路可测函数fp,将行波定位单元最优化配置问题抽象为经典0‑1规划模型;
等式约束:xc=1;xe=0,xt=1;
式中,xc为系统中变电站已经装设的行波定位单元;xt,xe为经过预处理后确定的在节点t(1≤t≤N)装设行波定位单元和节点e(1≤e≤N)不装设行波定位单元不等式约束:式中:xi表示为节点i(1≤i≤N)是否装有行波定位单元; 为故障线路p故障行波经过线路p一端点k; 为故障线路p故障行波经过线路p一端点j线路可测函数:fp=fd∪fe
式中,fd为线路直接可测函数;fe为线路间接可测函数;fp=0说明线路不能通过电流行波定位单元实现故障定位;fp=1说明线路能通过电流行波定位单元实现故障定位经典0‑1规划模型:式中:N表示区域电网节点总个数;M为区域电网节点线路总条数;f(x)是全网配置的行波定位单元数目;xi表示为节点i(1≤i≤N)是否装有行波定位单元;fp表示故障线路P故障可识别。
5.根据权利要求1所述一种基于虚拟故障域的区域电网行波定位单元优化配置方法,其特征在于:所述步骤5中,基于虚拟故障域的配置装置预处理结果为:X1=0,X2=1,X6=
1,X9=1,X11=0,X13=1,X14=0;基于该配置情况,可获取可观测线路信息和不可观测信息,不可测信息为线路S3‑6、S9‑10,分别对两条线路进行间接可测性分析,得不等式约束为:将以上约束条件整理、化简得到最终约束:
基于以上分析,有X2,X6,X9和X13为1,采用0‑1整数规划算法进行优化配置计算,计算结果有2种:S2、S5、S6、S9、S13或S2、S6、S8、S9、S13。
6.根据权利要求1所述一种基于虚拟故障域的区域电网行波定位单元优化配置方法,其特征在于:所述步骤6中,对行波定位装置数目相同的配置方案,进行冗余度R分析,取冗余度最大的方案为最佳配置方案;
方案冗余度分析原则:在保证区域电网所有线路可观测的定位单元配置方案中,如果各方案的配置总数相同,则为使线路可靠性更高,取冗余度最大的方案为最佳配置方案;线路冗余度定义为:式中,Vobserve(p)为某条边P能被定位单元观测到的次数;L为区域电网所含支路总条数;
R为保证全网可观测的配置方案线路冗余度,其值越大,说明各支路的可观测次数越多,可靠性也越高。