[發明專利]一種基于動態網絡社區檢測方法的電網受控島劃分方法

在審

• 申請號: 202210092633.4
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114421466A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 段曉君;韓旭;黃彭奇子;王柄霖;邱仁軍;尹伊敏;易彬;周東鑫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;G06Q50/06
• 代理公司: 長沙正務聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 43252
• 代理人: 吳婷

本發明提供了一種基于動態網絡社區檢測方法的電網受控島劃分方法，包括以下步驟：電網正常運行時，通過GN算法提前做電網的預劃分，得到初始島；當前端傳感器檢測到故障信號后，按照故障信號檢索受影響的線路，刪除故障信號所對應的點或邊；解散故障涉及的初始島，保存刪除故障點后的島中節點及邊，采用GN算法對刪除故障點后的島中節點及邊進行重新劃分，獲得更新后的島；將更新后的島按同頻發電機群進行合并，合并后的島的數量與同頻發電機群的數量一致，即完成電網受控島的劃分。若不一致則以降低潮流中斷值的目標再次合并。本發明提出的劃分方法不僅效率高，而且島劃分時需要關閉的線路潮流低，可有效防止大面積停電。

技術領域

本發明涉及電網的受控島切分技術領域，特別地，涉及一種控制大面積停電損害的基于動態網絡社區檢測方法的電網受控島劃分方法。

背景技術

隨著城市化程度深化和智能電網建設的增多，電力系統呈現越來越復雜的結構。隨著各個電網系統互聯程度的提高，一些可能造成電力系統失衡的突發故障，會引發各個局部連鎖停電(cascading failure)，導致大面積停電的惡性事故。

電網的受控島切分(Intentional controlled islanding)是緩解這些災難性事件的有效的主動糾正控制措施。受控島切分一般在嚴重意外事件之后、電網系統失去其完整性之前啟用，基本思路是實時(在實踐中為幾秒鐘內)確定一組要在整個電力系統中斷開的線路，以創建可持續和穩定的“島”，從而維持其他部分的電力暢通。一次好的受控島切分過程是：一組線路斷開，將整個電網分為幾個孤立的島，島內發電機功率大于負荷功率，保證負荷的正常工作；同時切斷的這組線路的潮流功率盡可能低，以減少線路組切斷時的震蕩風險。IEEE電力和能源委員會發布的報告表示，強烈建議通過特殊保護系統控制電力系統孤島，以防止停電并促進電網恢復。

目前的受控島切分的計算方法有幾類：1.線性和非線性規劃；2.基于圖論的方法；3.OBDD法等。

其中，線性和非線性規劃的主要方向有LP、MILP和MINLP，有不錯的求解精度，但是其方法的計算搜索空間大，計算復雜度高，難以在故障發生的幾秒內完成解決方法的輸出，時間開銷大；其變種LP方法提出了一些加快計算速度的方法，用近似解代替高精度解，但也不針對多個目標優化。

基于圖論的方法與其他類方法相比缺少明確的目標函數，在模型中加入約束比使用其他方法難，如恢復能力(restoration)、穩定性(stability)、彈性(resiliency)，其中基于譜聚類類型的方法在近些年中被多個文獻采用，這類方法的優點是運算速度快，可以支持在線實時運算，同時可以計算得到生成樹以應對切分為不同數量島的需求。不同的方法在貼近現實實踐上做了改進，如按同頻機群來劃分電網，通過增加裕度來避免電壓失穩等。目前該類方法的圖建模方式還比較基礎，一般圖中邊的權重只是線路的潮流值，沒有引入發電機、負荷以及網絡拓撲結構等因素。且引用排名高的文獻中只有minimal cutset方法支持兩個目標函數。

OBDD類方法的兩個主要文獻都在2012年之前，盡管基于OBDD的ICI方法可以在整個搜索空間中搜索解決方案，但需要將要分區的網絡大小減少到40個節點以下，以便在實際時間范圍內(即秒)獲得解決方案。也有通過網絡科學中社區檢測方法應用至電網島切分問題的，原技術是靜態方法，使用Girvan-Newman算法時求解最短路徑需要高計算開銷，且只計算了最小減載值。