一種基于無(wú)功源聚類分析的三階段無(wú)功控制分區(qū)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及--種基于無(wú)功源聚類分析的完階段無(wú)功控 制分區(qū)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功控制分區(qū)的劃分是電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制（AVC)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。劃分無(wú) 功控制分區(qū)的一個(gè)目的是為了減少各分區(qū)間的電氣聯(lián)系，化便于分區(qū)內(nèi)的無(wú)功電壓調(diào)節(jié)對(duì) 分區(qū)處的無(wú)功電壓分布幾乎沒有影響，實(shí)現(xiàn)分區(qū)間的解禪控制，另一個(gè)目的是加強(qiáng)分區(qū)內(nèi) 部的電氣聯(lián)系，通過代表分區(qū)電壓質(zhì)量水平的中樞節(jié)點(diǎn)的電壓控制，實(shí)現(xiàn)分區(qū)內(nèi)的電壓質(zhì) 量調(diào)節(jié)。
[0003] 電力系統(tǒng)無(wú)功電壓控制的一個(gè)重耍原則是保證無(wú)功分層分區(qū)平衡，W避免無(wú)功功 率的遠(yuǎn)距離傳送，無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳送會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)損增加，采用電壓控制分區(qū)的方法可W 有效減少無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳送，使得無(wú)功傳送只局限平本分區(qū)內(nèi)，從而有效降低網(wǎng)損。
[0004] 目前AVC主要采用分級(jí)電壓控制模式，共有=種模式，即=級(jí)電壓控制模式，"軟" S級(jí)電壓控制模式和兩級(jí)電壓控制模式，目前國(guó)內(nèi)AVC-般采用"軟"S級(jí)電壓控制模式或 兩級(jí)電壓控制模式。
[0005] 無(wú)功控制分區(qū)是互級(jí)或"軟"互級(jí)電壓控制模式應(yīng)用的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的無(wú)功控制分 區(qū)方法大部分基于系統(tǒng)的電壓/無(wú)功靈敏度或PQ分解法的B"矩陣，之后采用聚類分析方 法對(duì)分區(qū)進(jìn)行聚類，對(duì)于實(shí)際的大規(guī)模電網(wǎng)，這種分區(qū)方法存在著節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn) 多，計(jì)算效率低，而且還會(huì)出現(xiàn)部分分區(qū)內(nèi)沒有無(wú)功源而導(dǎo)致的缺少無(wú)功調(diào)節(jié)能力的實(shí)際 問題，有時(shí)還會(huì)存在分區(qū)的連通性不能嚴(yán)格保證的弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無(wú)功源聚類分析的蘭階段 無(wú)功控制分區(qū)方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的；-?種基于無(wú)功源聚類分析的完階段 無(wú)功控制分區(qū)方法，包括WT步驟：
[0008] 1、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功源的初始劃分，構(gòu)造初始無(wú)功源分區(qū)
[0009] 初始無(wú)功源分區(qū)構(gòu)造的優(yōu)劣直接影響到聚類分析的計(jì)算效率，減少初始無(wú)功源分 區(qū)的數(shù)量，提高初始無(wú)功源分區(qū)的合理性是構(gòu)造初始無(wú)功源的目標(biāo)。
[0010] 與常規(guī)的基于母線節(jié)點(diǎn)或基于發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的初始無(wú)功源分區(qū)算法不同，本發(fā)明中 的構(gòu)造初始無(wú)功源分區(qū)算法基于圖論，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)功源進(jìn)行初始劃分。
[0011] 將電廠內(nèi)接入同一高壓母線的各無(wú)功源合并至同一個(gè)無(wú)功源分區(qū)；對(duì)于電網(wǎng)各處 無(wú)功源，僅捜索經(jīng)福射狀支路聯(lián)系在--起的所有無(wú)功源，就可W構(gòu)成初始無(wú)功源分區(qū)。
[0012] 2、將受控點(diǎn)分成兩類分別處理，在保證分區(qū)連通性的基礎(chǔ)上將受控點(diǎn)并入電氣距 離最近的無(wú)功源的所屬分區(qū)
[0013] 將電網(wǎng)受控點(diǎn)分為兩類分別進(jìn)行處理，保證初始無(wú)功分區(qū)的連通性。--類位于 初始無(wú)功源分區(qū)內(nèi)無(wú)功源間的連通路徑上，此類受控節(jié)點(diǎn)需并入相應(yīng)的無(wú)功源分區(qū)W保證 初始分區(qū)的連通性；另一類不位于初始無(wú)功源分區(qū)內(nèi)無(wú)功源間的連通路徑上，其電壓控制 是通過調(diào)節(jié)附近的無(wú)功源來實(shí)現(xiàn)的，可W計(jì)算此類節(jié)點(diǎn)與各無(wú)功源之間的電氣距離，并將 其并入最近無(wú)功源所在的分區(qū)。
[0014] 所述的電氣距離指節(jié)點(diǎn)間的互阻抗，它只與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及支路參數(shù)有關(guān)，與電網(wǎng) 的潮流分布等運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)，能夠較好地保持分區(qū)結(jié)果的穩(wěn)定性，本發(fā)明中的電氣距離采 用節(jié)點(diǎn)互阻抗的模表示節(jié)點(diǎn)間的電氣距離。
[001引對(duì)于輸電網(wǎng)，由于支路的阻抗比--般較小，為避免復(fù)數(shù)運(yùn)行，提高計(jì)算效率，實(shí)用 中可忽略導(dǎo)納矩陣的實(shí)部，即采用節(jié)點(diǎn)電納矩陣代替導(dǎo)納矩陣計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的互阻抗來 表示節(jié)點(diǎn)間的電氣距離。
[0016] 3、基于WARD距離對(duì)分區(qū)進(jìn)行聚類分析，確定最終的無(wú)功分區(qū)。
[0017] 本步驟的目的是通過對(duì)前二階段生成的初始分區(qū)進(jìn)行必要的合并，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的 合理無(wú)功分區(qū)。
[0018] 分區(qū)聚類采用凝聚分析方法，W分區(qū)之間的距離（類間距離）作為分區(qū)合并的依 據(jù)，所有的初始無(wú)功源分區(qū)都獨(dú)自作為一個(gè)子類（簇）存在，為了進(jìn)一步減少計(jì)算量，采用 無(wú)功源之間的電氣距離來描述子類內(nèi)及子類間的距離。
[0019] 所述的聚類，是一個(gè)把數(shù)據(jù)對(duì)象劃分成多個(gè)組或簇的過程，使得同一個(gè)簇中的對(duì) 象彼此"相似"，與其它簇中的對(duì)象彼此"相異"。相似性與相異性根據(jù)描述對(duì)象的屬性值評(píng) 估。
[0020] 所述的凝聚分析方法是-?種層次聚類分析方法，層次聚類分析方法是--種常用的 聚類算法，它基于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離或連接強(qiáng)度，把網(wǎng)絡(luò)劃分為若干子類。根據(jù)層次分解 的不同方法，把層次聚類方法分為自底向上的凝聚方法和自頂向下的分裂方法。
[0021] 所述的類間距離有最小距離、最大距離、平均距離、中屯、距離、WA畑距離。
[0022] 所述的WA畑距離指每次的合并保證同-?類內(nèi)的離差平方和最小。
[0023] 分區(qū)聚類算法原理如下；
[0024] 首先對(duì)初始分區(qū)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出各初始分區(qū)子類內(nèi)的WARD距離中、子類間WA畑 距離lu，系統(tǒng)最大子類內(nèi)部WARD距離dm。,互項(xiàng)指標(biāo)；其次采用重復(fù)方法計(jì)算出需耍合并的 子類，合并后的新子類的內(nèi)WARD距離cUw，新子類與其它子類間的WARD距離，最大子類內(nèi) 部距離d,,,ax,標(biāo)準(zhǔn)化增量指標(biāo)A屯，直至所有的分區(qū)都合并完成。
[0025] 聚類算法數(shù)學(xué)模型如下；
[0026]記子類。的內(nèi)部WARD距離為di，有：
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于無(wú)功源聚類分析的三階段無(wú)功控制分區(qū)方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)功源進(jìn)行初始劃分，構(gòu)造初始無(wú)功源分區(qū)：將電廠內(nèi)接入同一 高壓母線的各無(wú)功源合并至同一個(gè)無(wú)功源分區(qū)；對(duì)于電網(wǎng)各處無(wú)功源,僅搜索經(jīng)輻射狀支 路聯(lián)系在一起的所有無(wú)功源，構(gòu)成初始無(wú)功源分區(qū)。 (2) 將受控點(diǎn)分成兩類分別處理，在保證分區(qū)連通性的基礎(chǔ)上將受控點(diǎn)并入電氣距離 最近的無(wú)功源的所屬分區(qū)：一類位于初始無(wú)功源分區(qū)內(nèi)無(wú)功源間的連通路徑上，此類受控 節(jié)點(diǎn)需并入相應(yīng)的無(wú)功源分區(qū)以保證初始分區(qū)的連通性；另一類不位于初始無(wú)功源分區(qū)內(nèi) 無(wú)功源間的連通路徑上，其電壓控制是通過調(diào)節(jié)附近的無(wú)功源來實(shí)現(xiàn)的，可以計(jì)算此類節(jié) 點(diǎn)與各無(wú)功源之間的電氣距離，并將其并入最近無(wú)功源所在的分區(qū)；所述的電氣距離指節(jié) 點(diǎn)間的互阻抗。 (3) 基于WARD距離對(duì)分區(qū)進(jìn)行聚類分析，確定最終的無(wú)功分區(qū)：設(shè)擬聚類初始無(wú)功分 區(qū)數(shù)為N，所述根據(jù)WARD距離對(duì)分區(qū)進(jìn)行聚類分析的流程如下： (3. 1)初始化： V/e{1,2...^},C={/},//=iV
其中，Cli為子類Ci的內(nèi)部WARD距離，Xlrs為無(wú)功源節(jié)點(diǎn)！?與無(wú)功源節(jié)點(diǎn)s之間的電氣 距離，當(dāng)r = s時(shí)，有Xre= O ;1 ^為子類C i和子類C」之間的WARD距離；dmax為系統(tǒng)最大子 類內(nèi)部距離； (3. 2)當(dāng)n>l時(shí)，重復(fù)執(zhí)行以下步驟： (3. 2. 1)遍歷類間的所有支路，根據(jù)公式dq= M ij= d Jdj+]+.選擇相鄰子類C ^與C s，使
WARD距離 (3. 2. 2)將子類C1JP C s合并為子類C q，并根據(jù)公式dq= M Ij= d i+dj+li」計(jì)算子類C 的 WARD距離，并記為dmel.ge; (3. 2. 3)根據(jù)公式Iqp= 1，1#更新子類C q與其它子類之間的類間WARD距離；其中， 定義新子類Cq與其它子類C p，則Iqp新子類Cq與其它子類Cp之間的WARD距離，I ip為子類 Ci與其它子類C p之間的WARD距離；I kl為子類C ,與其它子類C q之間的WARD距離；
(3. 2. 5) n = n-1 〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無(wú)功源聚類分析的三階段無(wú)功控制分區(qū)方法，該方法首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功源的初始劃分，構(gòu)造初始無(wú)功源分區(qū)；然后將受控點(diǎn)分成兩類分別處理，在保證分區(qū)連通性的基礎(chǔ)上將受控點(diǎn)并入電氣距離最近的無(wú)功源的所屬分區(qū)；最后基于WARD距離對(duì)分區(qū)進(jìn)行聚類分析，確定最終的無(wú)功分區(qū)；本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)功源進(jìn)行初始劃分，并對(duì)電網(wǎng)受控點(diǎn)根據(jù)是否位于初始無(wú)功源分區(qū)內(nèi)無(wú)功源連通路徑上進(jìn)行受控點(diǎn)并入，并用最大子類內(nèi)部距離指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)化增量指來識(shí)別最佳分區(qū)數(shù)；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的無(wú)功初始分區(qū)數(shù)量少，分區(qū)內(nèi)連通性好，最佳分區(qū)數(shù)量更識(shí)別容易，有利于獲得更好的分區(qū)效果。
【IPC分類】H02J3-00
【公開號(hào)】CN104821580
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510233309
【發(fā)明人】蔣雪冬, 李曉波, 丁穎, 鮑威, 付俊強(qiáng)
【申請(qǐng)人】杭州沃瑞電力科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日