[發明專利]基于混合聚類算法的電網關鍵輸電斷面確定方法及系統

有效

• 申請號: 202110618664.4
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113258567B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 楊嫻;徐晨;須琳
• 申請（專利權）人: 安徽新力電業科技咨詢有限責任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06K9/62;G01R31/08
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 鄭浩

1.基于混合聚類算法的電網關鍵輸電斷面確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據電網系統潮流運行狀態構造電網結構有向圖，方法具體如下：將電網系統中的母線等效為有向圖的節點，電網系統中的支路等效為有向圖的支路，采用MATLAB中的matpower進行潮流計算，得到電網系統中各線路的潮流方向，并作為有向圖邊的方向，據此建立電網系統有向圖G(V,E)；S2、進行潮流追蹤，得到電網系統內各線路功率構成矩陣，方法具體如下：

S21、根據有向圖中節點與邊之間的連接關系建立鄰接矩陣A；根據有向圖中節點與節點之間的連接關系建立關聯矩陣B；

S22、由關聯矩陣B中等于1的元素形成節點輸出功率矩陣BO，由等于-1的元素形成節點輸入功率矩陣BI；

S23、確定系統的源點和匯點，從源點開始進行順流跟蹤得到發電機對線路潮流的貢獻因子矩陣D_G，從匯點開始進行逆流跟蹤得到負荷對線路潮流的汲取因子矩陣D_L；

S24、計算線路n的傳輸功率中發電機m的貢獻功率：P_m-n＝D_GP_m，其中P_m為發電機m的輸出功率；

S25、計算負荷r對線路n的汲取功率：P_n-r＝D_LP_r，其中P_r為負荷r的汲取功率；

S26、計算發電機m經線路n向負荷r傳輸的功率：其中P_n為線路n上傳輸的總功率；得到線路n的功率組成：n∈[1-X_B]；其中，X_B表示系統內支路個數，X_G表示系統內發電機個數，X_L表示系統內的負荷節點個數；由電網中X_B個支路功率組成了線路功率組成矩陣P如下：

其中，矩陣P的元素P_g-b-l表示發電機g(g＝1,2,…,X_G)經線路b(b＝1,2,…,X_B)向負荷l(l＝1,2,…,X_L)傳輸的有功功率；

S3、采用混合聚類算法對系統內線路進行分類得到初始輸電斷面，方法具體如下：

S31、將系統線路功率組成矩陣P作為聚類算法的輸入數據；

S32、初始化粒子群算法參數，設置聚類數目K，粒子數目N，定義變量n，并初始化n＝0；

S33、使用PSO算法搜索全局最優初始聚類中心CenterBest＝[C₁,C₂…C_K]，C_K表示第K類的聚類中心；

S34、基于步驟S33中得到的全局最優初始聚類中心進行模糊聚類；

S35、使用FCM算法進行聚類，得到所有線路的隸屬度矩陣：

其中，表示線路X_B屬于分類K的隸屬度大小，且將線路劃分給隸屬度值最大的一類，得到初始輸電斷面；

S4、搜索包含故障線路在內的最短回路和次最短回路，補充初始輸電斷面，方法具體如下：

以線路的電抗作為邊的權值，并用線路長度近似等于線路內總電抗；以故障線路的一端為起點，另一端為終點，采用Floyd算法搜索最短回路和次最短回路；依次比較最短回路和次最短回路里所有線路與故障線路的潮流方向，若方向相反則補充到初始輸電斷面，否則刪除該線路；S5、定義線路關鍵性評價指標作為最終篩選關鍵輸電斷的判據，方法具體如下：

定義一個復合因子作為線路的評價指標，并計算初始輸電斷面內所有線路的復合因子；復合因子的計算公式：其中，α_n為線路功率變化因子，β_n為線路安全裕度因子；定義P_n為支路l_n開斷前的有功功率，P_n'支路l_n開斷后的有功功率，計算線路功率變化因子α_n為：線路安全裕度因子β_n為：由層次分析法得到α_n的權重系數為λ₁，β_n的權重系數為λ₂；

S6、篩選出初始輸電斷面內大于指標設定閾值的線路，作為最終的關鍵輸電斷面，方法具體如下：

計算初始輸電斷面所有線路的復合因子指標值，設定復合因子閾值為ω＝0.9，依次判斷初始輸電斷面內所有線路的復合因子值是否大于設定的閾值，若是，則保留該線路，否則，刪除該線路，保留下的所有線路即為關鍵輸電斷面。