[發明專利]一種基于電氣距離與K-means聚類算法的配電網分區方法

在審

• 申請號: 202110449582.1
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113078653A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉穎;柯宙志;陳宇釗;黃真有;林毅;楊瑞鋒;黃嘉卓;黎敏;王俏;張毅
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司湛江供電局
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/38;G06Q50/06;G06Q10/04;G06K9/62
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蘇云輝

本發明提供了一種基于電氣距離與K?means聚類算法的配電網分區方法。本發明基于電壓幅值對無功的靈敏度定義配電網各節點間的電氣距離，確定主干線路，對非主干線路的電氣距離進行修正，進而采用映射函數求得各電氣距離指標形成電氣距離集，基于K?means聚類算法選取簇中心，根據簇的相似度對配電網進行分區。本發明有效解決了分布式電源的種類、位置和出力大小影響配電網分區的弊端，為實現城市配電網安全穩定運行提供了條件。

技術領域

本發明涉及配電網領域，具體涉及一種基于電氣距離與K-means聚類算法的配電網分區方法。

背景技術

近年來，分布式電源在我國得到迅猛發展。高比例的分布式電源接入電網，使配電網由被動變成主動，分布式電源出力具有隨機性、間歇性、不可調度性，給電網帶來電壓波動等問題，電壓波動引起無功變化，給電力系統電壓穩定運行帶來挑戰。電壓穩定問題隨著分布式電源的大規模發展嚴峻起來，而電網運行電壓質量的優劣，是配網結構、無功電源配置、無功實時控制以及運行管理技術水平的綜合反映，因此電力系統電壓穩定的有效監控成為值得關注的問題。

現有的電壓監控方案主要基于將電網在時間上分級、空間上分區等原則進行，通常將電網劃分為幾個彼此解耦的區域進行監控，并按照控制時間將電壓控制分為三個等級，分別是：設置在發電廠、用戶或各供電點的一級電壓控制，控制時間以秒為單位；設置在系統樞紐點的二級電壓控制，其控制時間常數約為幾十秒到幾分鐘；設置在系統調度中心的三級電壓控制，其控制時間常數一般為十幾分鐘到幾小時。如何對電網進行空間區域解耦劃分是實現二級電壓控制的基礎和關鍵。然而，現有的技術方案需考慮負荷類型或負荷大小的弊端，不能夠為實現電網安全穩定運行提供條件。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于電氣距離與K-means聚類算法的配電網分區方法。本發明的技術方案如下。

一種基于電氣距離與K-means聚類算法的配電網分區方法包括：

基于電壓幅值對無功的靈敏度定義配電網各節點間的電氣距離；

確定主干線路，對非主干線路的電氣距離進行修正，采用映射函數求得各電氣距離指標形成電氣距離集；

基于K-means聚類算法選取簇中心，根據簇的相似度對配電網進行分區。

其中，基于電壓幅值對無功的靈敏度定義配電網各節點間的電氣距離包括：

根據式一(1)和式二(2)實現極坐標下PQ分解潮流計算；

式中，P_i，Q_i為節點i注入的有功和無功；U_i為節點i的電壓幅值；B_ij為節點導納矩陣虛部元素；σ_i為節點i和平衡節點的電壓相角差；n為PQ和PV節點總數；m為PQ節點數；ΔU_i為節點i電壓變化幅值，ΔU_j為節點j處無功注入變化量；

由式一(1)和式二(2)得配電網中負荷節點潮流公式矩陣：

(ΔP/U＝-B'UΔσ)_m×m (3)

(ΔQ/U＝-B”ΔU)_m×m (4)

式中，ΔP，ΔQ為負荷節點注入有功和無功變化量；Δσ，ΔU為負荷節點電壓相角和幅值變化量；U為初始電壓；B'B”分別為對應元素的納矩陣虛部；

得到電壓對無功變化的靈敏度矩陣S；

S＝[-B”]^-1/U (5)。