一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，包括：简化电力网络，得到拓扑结构；计算拓扑结构中各节点间的最短路径，得到节点间最短线路；计算节点间最短线路的有功功率介数、电压加权边介数；利用层次分析法对有功功率介数、线路电压加权边介数增设权重，通过分析计算得到双因素综合加权边介数；不断移除双因素综合加权边介数最大的边，直至达到分区结束条件，确定分区后的社团。能提高电网表述的准确性，避免把各个节点都划分成一个社团引起计算量过大的问题，防止在搜索割集过程中出现的非确定性多项式难题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法
本专利技术属电网分区方法
，涉及一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法。
技术介绍
在电力系统的发展进程中，为了保证经济性要求和用电负荷的增长，电力系统往往需要构建更高电压等级的电网，输送更多的功率。当前国内外电网大都呈现出多电压等级、分区互联的运行模式，这也使得在现有电压水平下短路电流超标等问题日益凸显，危及系统的安全稳定运行。电网进行分区的目的是便于对各区域电网进行控制和管理，分区后电网呈现出的特征为各分区内部间联系程度密切，而分区与分区间的联系较为薄弱，所以对各分区内部进行控制不会对外部造成太大的影响。因此，对电网进行合理分区是保证系统安全运行和有效控制的关键举措。目前，国内外对于电网分区方法方法主要有：(1)根据节点暂态电压时序信息构建节点的向量型暂态电压特征采用仿射传播聚类算法对暂态电压行为特征相似的节点进行聚合，并利用轮廓系数进行分区方案的评价以获取最佳分区方案。(2)引入局部电压稳定指标，并分别采用层次聚类和复杂网络理论构建分区内层和外层，在此基础上进行图层叠加，实现电网分区。(3)从无功电压的角度出发，分别提出了基于区域负荷无功裕度的无功电压优化分区模型和基于映射分区的无功电压控制分区算法，完成网架结构的划分。(4)以节点的能量信息为着手点，利用节点的能量变化趋势构建能量灵敏度矩阵，并采用模糊聚类分析的方法对该矩阵进行电压控制区域的划分。(5)考虑传统GN算法的应用缺陷，提出基于回溯思想的改进GN算法，以扩展可行分区方案的多样性。对于(1)-(5)来说，当前划分电网网架的考量对象比较单一，如节点暂态电压、局部电压稳定、无功电压、节点的能量信息等，这样在划分精度上很难得到保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，解决了现有技术中存在的划分精度低的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，包括以下步骤：步骤1、简化电力网络，得到拓扑结构；步骤2、计算拓扑结构中各节点间的最短路径，得到节点间最短线路；步骤3、计算节点间最短线路的有功功率介数、电压加权边介数；步骤4、利用层次分析法对有功功率介数、线路电压加权边介数增设权重，通过分析计算得到双因素综合加权边介数；步骤5、不断移除双因素综合加权边介数最大的边，直至达到分区结束条件，确定分区后的社团。本专利技术的特点还在于：步骤3中，有功功率介数的表达式如下：上式中，Pl-d为由节点d输送至线路lij上的功率，Pl-m为经线路lij送至负荷节点m的有功功率，Pg表示输出节点g实际输出的有功功率，Pf表示输入节点f实际吸收的有功功率，Pl表示流经线路l上的有功潮流，PLn表示负荷节点n所吸收的有功潮流，表示正序功率分配矩阵Az的逆阵中第g行第f列的元素；电压加权边介数的表达式如下：上式中，Uij表示节点i与节点j之间的线路电压，Uij＝(Ui+Uj)/2，UB表示该电压等级下所对应的基准电压，ωij表示边的权重；dij(l)表示节点i与节点j之间经过线路l的最短路径数，dij表示节点i与节点j之间的最短路径；；Zij,d为节点i与节点j等值阻抗的模值，Pij为节点i与节点j之间线路功率的模值。步骤4具体包括以下步骤：步骤4.1、对有功功率介数进行归一化处理：上式中，max[R]表示所有节点间线路中有功功率介数Rij(l)的最大值；步骤4.2、对电压加权边介数归一化处理：上式中，max[H]表示所有节点间线路中电压加权边介数Hij(l)的最大值；步骤4.3、利用层次分析法比较有功功率介数、线路电压加权边介数间的重要度关系，并进行排序，得到重要度关系矩阵C，利用重要度关系矩阵C计算有功功率介数的权重μ、线路电压加权边介数的权重γ，且μ+γ＝1，得到双因素综合加权边介数：分区结束条件为：若双因素综合加权边介数最大的前K条线路均属于分区后的社团中，则停止分区。分区结束条件为：某个或某些社团中出现J个以下的节点，停止分区。分区结束条件为：拓扑结构发生明显解列，但不包括断开双因素综合加权边介数最大的边后，只独立出一个节点的情况。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，考虑电网的系统电气特性，综合考虑各个电气量改进边介数指标，能提高电网表述的准确性；对分区结束条件进行改进，避免把各个节点都划分成一个社团引起计算量过大的问题，防止在搜索割集过程中出现的非确定性多项式难题，对后期准确辨识系统的输电断面具有显著意义。附图说明图1是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法的流程图；图2是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中实施例的初始拓扑结构图；图3是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中实施例的简化后的拓扑结构图；图4是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中计算IEEE39节点系统权重值的仿真结果图；图5是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中有功功率介数归一化值结果图；图6是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中电压加权边介数归一化值结果图；图7是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中双因素综合加权边介数结果图；图8是本专利技术一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法中IEEE39节点系统分区结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1、简化电力网络，得到拓扑结构；具体的，将实际系统中的发电厂、变电站和负荷抽象为节点，输电线路作为边，按照节点收缩的原则对初始拓扑图作进一步简化，并综合电气距离和有功功率定义权重，形成拓扑结构。步骤2、采用Floyd算法计算拓扑结构中各节点间的最短路径，得到节点间最短线路；在计算节点i与节点j之间的最短路径时，有两种情况，一种是从i节点直接到j节点，另一种是从节点i经过若干节点k(k＝1,2,3,...,n，)，最终到达节点j。进一步地，计算d(i,j)与d(i,k)+d(k,j)的值，此处的d(i,k)、d(k,j)分别表示节点i到k、k到j之间的最短距离；具体流程为：1)输入拓扑图G的邻接矩阵；2)若d(i,j)＞d(i,k)+d(k,j)，则令d(i,j)＝d(i,k)+d(k,j)，更新d(i,j)；3)若d(i,j)<0，则存在一条含有节点i的负回路，终止更新；或k＝n终止；否则转2)。步骤3、计算节点间最短线路的有功功率介数、电压加权边介数；计算有功功率介数主要考虑两个因素：功率输送占比较重的线路和在传输过程中经过次数较多的线路，具体如下：在实际系统中，输出节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、简化电力网络，得到拓扑结构；/n步骤2、计算所述拓扑结构中各节点间的最短路径，得到节点间最短线路；/n步骤3、计算所述节点间最短线路的有功功率介数、电压加权边介数；/n步骤4、利用层次分析法对所述有功功率介数、线路电压加权边介数增设权重，通过分析计算得到双因素综合加权边介数；/n步骤5、不断移除所述双因素综合加权边介数最大的边，直至达到分区结束条件，确定分区后的社团。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、简化电力网络，得到拓扑结构；
步骤2、计算所述拓扑结构中各节点间的最短路径，得到节点间最短线路；
步骤3、计算所述节点间最短线路的有功功率介数、电压加权边介数；
步骤4、利用层次分析法对所述有功功率介数、线路电压加权边介数增设权重，通过分析计算得到双因素综合加权边介数；
步骤5、不断移除所述双因素综合加权边介数最大的边，直至达到分区结束条件，确定分区后的社团。


2.根据权利要求1所述的一种基于改进GN分裂算法的电网分区方法，其特征在于，步骤3中，所述有功功率介数的表达式如下：



上式中，Pl-d为由节点d输送至线路lij上的功率，Pl-m为经线路lij送至负荷节点m的有功功率，Pg表示输出节点g实际输出的有功功率，Pf表示输入节点f实际吸收的有功功率，Pl表示流经线路l上的有功潮流，PLn表示负荷节点n所吸收的有功潮流，表示正序功率分配矩阵Az的逆阵中第g行第f列的元素；
所述电压加权边介数的表达式如下：



上式中，Uij表示节点i与节点j之间的线路电压，Uij＝(Ui+Uj)/2，UB表示该电压等级下所对应的基准电压，ωij表示边的权重；dij(l)表示节点i与节点j之间经过线路l的最短路径数，dij表示节点i与节点j之间的最短路径；；Zij,d为节点i与节点j等值阻抗的模值，Pij为节点i与节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，王海峰，程文姬，薛冰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61