[發明專利]一種基于主成分分析方法的電力系統自適應分區方法

有效

• 申請號: 201410466901.X
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104242306B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 孫宏斌;郭慶來;王彬;張伯明;吳文傳;葛懷暢
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于電力系統評估和控制技術領域，涉及一種對電力系統的結構進行分析的方法，該方法將根據結構分析的結果將電力系統劃分為若干個分區以簡化電力系統計算或者控制難度。

背景技術

隨著電力系統網絡結構的不斷復雜化，對完整電力系統網絡進行的分析和控制存在很大計算上的難度，通過對電力系統結構的分析，將電力系統劃分成多個結構相對簡單的分區是一種有效降低計算難度的方法。現有的對電力系統進行分區的方法中，一方面對電力系統建模時并沒有將電力系統的準穩態特性考慮在內，導致了建模的不準確性；另一方面缺乏對分區數量確定方法的研究，分區數量的確定往往依賴于人為給定，造成不準確的同時也會對分區方法的在線應用帶來困難。

發明內容

本發明的目的是為解決上述已有技術的兩個問題。提出一種基于主成分分析方法的電力系統自適應分區方法，通過準穩態靈敏度矩陣和主成分分析方法確定電力系統的分區數目，該方法的準確性得到了保障，且還能自適應對分區結果做出調整。

本發明提出的一種基于主成分分析方法的電力系統自適應分區方法，該方法包括以下步驟：

1)電力系統網絡建模

采用無功源控制空間的方法對電力系統網絡進行建模,設電網內有g個可參加自動電壓控制的發電機節點，構成集合G，有n個負荷母線，構成集合L；對電力系統網絡的建模具體包括：

11)計算準穩態靈敏度矩陣S：將集合G中的第j個發電機節點，j＝1,2,……g,設置為PQ節點；對于集合G中的其他發電機節點，如果發電機的電壓調節能力沒有達到其極限，則將該節點設置成PV節點，否則將其設置成PQ節點；

12)對于集合G中的每一個發電機，將包含PV節點的電納矩陣B″矩陣中與PV節點對應的對角元加上一個大數，(該大數取值范圍為10000-1000000，例如取值：100000)；再將加過大數的B″矩陣求逆，所得的矩陣的第j列作為準穩態靈敏度矩陣S矩陣中的第j列，j＝1,2,……,g；將每個發電機求得的矩陣的第j列組合成n╳g完整的準穩態靈敏度矩陣S，該矩陣S中各個元素的數值記為S_i,j，其中n是電力系統中負荷母線的數量，i＝1,2,……n；

13)形成電力系統線性空間：在集合L中的每一個負荷母線，在電力系統線性空間都有一個空間坐標與之一一對應,該線性空間中的各個空間坐標組成了電力系統模型；負荷母線i的空間坐標C_i為g維，其具體的形式如下式(1)所示：

C_i＝(-lg|S_i,1|,-lg|S_i,2|,…,-lg|S_i,j|,…,-lg|S_i,g|)???(1)

式(1)中，對數取以10為底，S_i,j代表的是準穩態靈敏度矩陣S中的第i行、第j列的元素,i＝1,2,……n,j＝1,2,……,g；

2)根據上述模型應用主成分分析方法對電力系統進行分區；具體包括以下步驟：

21)構造樣本矩陣X：將電力系統模型所對應的空間坐標按行排列，構成樣本矩陣X，該矩陣n行g列；樣本矩陣X的具體的元素組成如式(2)所示：

X＝{X_i,j＝-log|S_i,j|}_n×g???(2)

其中，1≤i≤n；1≤j≤g；X_i,j為第i個負荷母線對第j個發電機的靈敏度S_i,j絕對值的負對數；

22)構造樣本相關矩陣R：根據樣本矩陣X，通過式(3)計算樣本相關矩陣R中各個元素，矩陣R為g行g列：