一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法与流程

本发明属于电力系统仿真建模，特别涉及一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法。

背景技术：

1、现有的研究为了提高误差区域搜索效率，主要有以下几种方法：（1）考虑系统频率动态分布特性，基于实测数据分析各区域的频率扰动轨迹。（2）考虑系统电压的动态分布特征，量化受扰后的时空分布特性。从时间和空间多维度分析扰动传播过程路径及时空特性。通过系统受扰后的时空分布特性来对各节点的扰动特性进行分析，初步划分受扰小的区域。（3）将电网抽象为无向图，以可信度为线路权值，求取最小生成树及最优割集实现系统解耦，通过多次混合动态仿真来进行误差溯源。（4）利用广域优先搜索法进行仿真可矫正域的识别，根据扰动深度与仿真误差的交集来快速定位误差源。现有技术不足在于：电网区域大，包含的节点众多，同时节点编号混乱，如何合理地对电网进行分区分块，进而判断误差所在位置。目前的研究在如何对系统进行解耦，即利用混合动态仿真方法时解耦点的确定以及高效进行误差元件搜寻方面还没有具体解决办法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，相较于遍历所有节点进行混合动态仿真，本发明所提方法能实现高效搜寻致差区域，快速定位误差元件，减少计算代价。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，步骤为：

4、s1、采用基于网络拓扑的初级分块解耦算法，根据节点的出线度进行分块，根据聚合后的邻接矩阵将原电网分解为多个子网；

5、s2、通过分别在各子网边界点注入实测pmu数据来进行混合动态仿真，将误差范围缩小，然后利用次级分块解耦算法进一步对误差区域缩小分块，对更小的子区域进行混合动态仿真进而找到误差元件。

6、优选地，s1子步骤如下：

7、s1.1、搜索邻接矩阵中度数为1的节点，标记为终端节点，从自然编号最大的终端节点v开始，基于邻接矩阵从终端节点v搜索与之相连且度小于m的节点，其中m表示大于1的任意度，并将其添至子区域集合rv中，然后从添加至集合的节点继续搜索与之相连且度小于m的节点，继续添加至rv中，直到搜索到集合rv包含了与该终端节点与其所相连且度小于m的所有节点；

8、s1.2、去掉集合rv的节点，不参与下次搜索，重新生成邻接矩阵；

9、s1.3、重复步骤s2- s3，直到邻接矩阵中无度为1的节点；即可以基于网络拓扑结构将配电网分割为多个子网。

10、优选地，次级分块解耦算法的方法如下：

11、s2.1统计误差子区域的节点个数；

12、s2.2若节点个数为偶数，即2n，则将该子区域划分为2个子区域，每个子区域分别为有序的n个节点；

13、s2.3若节点个数为奇数，即2n-1，则将该子区域分别划分为n和n-1的2个有序子区域；

14、s2.4设定将节点编号最大值放到n-1个子区域中；对更小的子区域进行混合动态仿真进而找到误差元件。

15、优选地，邻接矩阵的建立方法如下：

16、1）生成带权邻接矩阵；

17、2）定义矩阵距离指标d与相邻编号节点数量指标n；

18、3）使用模拟退火算法进行求解新的邻接矩阵。

19、优选地，1）生成带权邻接矩阵过程如下：

20、所述的带权邻接矩阵在原始的邻接矩阵基础上引入了边的权重信息，这些权重代表两个相邻节点之间线路距离的影响，线路越长，权重越低；用符号w表示带权邻接矩阵，其表达式如下：

21、；

22、；

23、其中，为节点i和节点j之间的线路距离，不直接相连的两节点该值为0，与分别为相邻两节点的最短距离和最大距离；表示加权邻接矩阵；wij表示加权邻接矩阵中元素，该值为0时，表示节点i和j不直接相连，该值不为0时反映两个相邻节点之间线路距离的影响。

24、优选地，2）定义矩阵距离指标d与相邻编号节点数量指标n的方法如下；

25、表达式如下所示：

26、；

27、；

28、其中，其中，是一个符号函数，如果i和j只相差1，则，否则该值等于0；同理，如果不为零，则，否则该值等于0；d值越小，表示邻接矩阵中的元素越聚拢于主对角线，n值越大，表示邻接矩阵中的元素衔接度越高。

29、优选地，3）使用模拟退火算法进行求解新的邻接矩阵的过程如下：

30、建立如下目标函数：

31、

32、其中为权重，为最小矩阵距离，为最大相邻编号节点数。

33、优选地，为了使在网络拓扑上联系紧密的节点编号集中以便于进行分块解耦，进行拓扑聚合应遵循以下条件：

34、条件一：相邻编号节点数量指标n应尽量大，而矩阵距离指标d尽可能小；

35、条件二：对拓扑聚合的主要操作为对邻接矩阵的行列进行交换，由于邻接矩阵为对称方阵，对行列的交换应当保持一致。

36、一种基于网络拓扑聚合和多级分块解耦的误差溯源系统，包括处理模块，处理模块执行的程序指令为一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法。

37、一种处理模块，执行的程序指令为所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法。

38、本发明可达到以下有益效果：

39、相比较于现有技术，本发明分块解耦前考虑网络编号混乱难以进行分块分区问题，引入拓扑聚合思想，包括相邻编号节点数量指标与矩阵距离指标，基于加权邻接矩阵构建目标函数对矩阵重排。考虑线路距离问题，在此基础上对矩阵进行拓扑聚合。考虑多级分块解耦问题，并非通过单次解耦进行分块。且初级多级分块解耦考虑节点出线度，从出线度最小的节点逐步搜索，次级分块解耦考虑子区域节点出线度已经小于等于2，进而进一步分块。相较于遍历所有节点进行混合动态仿真，本发明所提方法能实现高效搜寻致差区域，快速定位误差元件，减少计算代价。

技术特征：

1.一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：s1子步骤如下：

3.根据权利要求1所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：次级分块解耦算法的方法如下：

4.根据权利要求1所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：邻接矩阵的建立方法如下：

5.根据权利要求4所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：1）生成带权邻接矩阵过程如下：

6.根据权利要求4所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：2）定义矩阵距离指标d与相邻编号节点数量指标n的方法如下；

7.根据权利要求4所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：3）使用模拟退火算法进行求解新的邻接矩阵的过程如下：

8.根据权利要求6所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，其特征在于：为了使在网络拓扑上联系紧密的节点编号集中以便于进行分块解耦，进行拓扑聚合应遵循以下条件：

9.一种基于网络拓扑聚合和多级分块解耦的误差溯源系统，包括处理模块，其特征在于：处理模块执行的程序指令为根据权利要求1所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法。

10.一种处理模块，其特征在于：执行的程序指令为根据权利要求1所述的一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法。

技术总结一种基于多级分块解耦算法的仿真误差主导区域搜寻方法，S1、采用基于网络拓扑的初级分块解耦算法，根据节点的出线度进行分块，根据聚合后的邻接矩阵将原电网分解为多个子网；S2、通过分别在各子网边界点注入实测PMU数据来进行混合动态仿真，将误差范围缩小，然后利用次级分块解耦算法进一步对误差区域缩小分块，对更小的子区域进行混合动态仿真进而找到误差元件。相较于遍历所有节点进行混合动态仿真，本发明所提方法能实现高效搜寻致差区域，快速定位误差元件，减少计算代价。技术研发人员：陈静,李卫兵,唐博进,胡华,邓友汉,李冰,蒋定国,张冲林,廖思阳,潘如湘,徐箭受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18