[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

基于混合聚類算法的電網關鍵輸電斷面確定方法及系統，屬于關鍵輸電斷面的確定性建模技術領域，用于彌補現有電網關鍵輸電斷面確定方法準確度不足的問題；根據電網系統潮流運行狀態構造電網結構有向圖；進行潮流追蹤，得到電網系統內各線路功率構成矩陣；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；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；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；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。本發明的技術方案提高了電網關鍵輸電斷面確定指標的嚴謹性、減少了線路漏選情況的發生、有效提高了聚類精度和計算速度。

技術領域

本發明屬于關鍵輸電斷面的確定性建模技術領域，涉及基于混合聚類算法的電網關鍵輸電斷面確定方法及系統。

背景技術

隨著我國電網建設的加速，各地區電網之間交錯相連，電網規模不斷擴大。當電網中某一線路因故障斷開后，精確尋找與其聯系緊密的關鍵斷面的難度也隨之增大。并且故障線路斷開后整個系統內所有線路潮流都將重新分布，這種影響是全局的，因此非關鍵線路會對關鍵線路的確定造成很大影響。

目前已有的電網關鍵輸電斷面確定方法著重關注故障線路斷開后潮流變化率較大的線路，對線路本身潛在的危險性考慮不足，容易造成誤判和漏判，搜索準確度不高。

混合聚類技術通過將PSO優化算法與FCM聚類算法結合在一起，大幅提高聚類準確度，準確找出與故障線路同屬于一類的線路，同時最短回路和次最短回路可有效補充聚類后可能漏選的初始輸電斷面，最后通過新的關鍵性評價指標進一步篩選出關鍵輸電斷面，為保證調度員監控電網的安全穩定運行提供數據支持。

對系統內所有線路進行聚類，再通過最短回路和次最短回路補充斷面，最后通過指標閾值篩選是確定關鍵輸電斷面的一個思路，然而如何提高聚類準確度和指標的嚴謹性是其中的難點。目前對電網關鍵輸電斷面搜索技術主要分為三類：1)將電力系統抽象為圖，利用圖論中的割集理論，將輸電斷面等同于圖的割集，研究表明，這種技術路線沒有考慮線路之間的電氣聯系，搜索得到的輸電斷面不能滿足線路的關鍵性要求；2)使用潮流追蹤技術，以故障線路一端為起點另一端為終點搜索最短回路，將最短回路中潮流方向與故障線路相反的線路作為關鍵輸電斷面，但這種方法僅可找出少數滿足要求的輸電斷面，存在漏選情況；3)根據電源和負荷的分布情況對電網進行分區，將分區聯絡線作為關鍵輸電斷面，忽略了分區內線路有功功率的變化情況，容易漏選分區內的關鍵輸電斷面。

現有技術中，公開日期為2018年的文獻《電力系統關鍵斷面的確定方法分析》(李牧軒，科技創新與應用)，該文獻對關鍵斷面的定義為：關鍵斷面是電力系統區域之間承擔功率交互的域主線路集合，斷開這種線路系統就會被劃分為兩個獨立的子系統，未提到關鍵斷面與故障線路之間的關系。該文獻使用的譜圖理論為關鍵斷面研究中的基礎方法，另外該文獻中使用的譜聚類方法較為傳統，沒有進行改進。公開日期為2017年4月1日的文獻《基于聚類算法的關鍵輸電斷面快速搜索》(何培穎，電力系統保護與控制)，該文獻強調輸電斷面是電網的割集，認為輸電斷面可以是割集也可以不是割集，使用綜合考慮線路介數和支路潮流的線路權重選取方法評價線路的脆弱程度，利用AP算法對電網進行了分區。公開日期為2015年3月10日的文獻《基于模糊聚類和最短路徑的關鍵輸電斷面確定新方法》(林濟鏗，電力系統自動化)對模糊聚類方法中聚類數的確定方式進行了改進，使用的是Dijkstra算法且該文獻只計算最短路徑，僅僅使用線路潮流變化因子作為關鍵斷面的評價指標，沒有綜合考慮線路潮流變化量和線路潮流安全裕度的復合因子作為關鍵斷面的評價指標。由上可見，現有技術在確定電網關鍵輸電斷面準確度方面效果欠佳。

發明內容

本發明的目的在于提出基于混合聚類算法的電網關鍵輸電斷面確定方法及系統，能快速準確找出滿足要求的關鍵輸電斷面，并給出關鍵輸電斷面的關鍵性大小，彌補現有電網關鍵輸電斷面確定方法準確度不足的問題，從而為電網安全穩定運行提供數據支持。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：