一種基于無功源聚類分析的三階段無功控制分區方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電網調度自動化領域，涉及--種基于無功源聚類分析的完階段無功控 制分區方法。
【背景技術】
[0002] 對電網進行無功控制分區的劃分是電網自動電壓控制（AVC)系統的基礎。劃分無 功控制分區的一個目的是為了減少各分區間的電氣聯系，化便于分區內的無功電壓調節對 分區處的無功電壓分布幾乎沒有影響，實現分區間的解禪控制，另一個目的是加強分區內 部的電氣聯系，通過代表分區電壓質量水平的中樞節點的電壓控制，實現分區內的電壓質 量調節。
[0003] 電力系統無功電壓控制的一個重耍原則是保證無功分層分區平衡，W避免無功功 率的遠距離傳送，無功功率的遠距離傳送會導致網損增加，采用電壓控制分區的方法可W 有效減少無功功率的遠距離傳送，使得無功傳送只局限平本分區內，從而有效降低網損。
[0004] 目前AVC主要采用分級電壓控制模式，共有=種模式，即=級電壓控制模式，"軟" S級電壓控制模式和兩級電壓控制模式，目前國內AVC-般采用"軟"S級電壓控制模式或 兩級電壓控制模式。
[0005] 無功控制分區是互級或"軟"互級電壓控制模式應用的基礎。現有的無功控制分 區方法大部分基于系統的電壓/無功靈敏度或PQ分解法的B"矩陣，之后采用聚類分析方 法對分區進行聚類，對于實際的大規模電網，這種分區方法存在著節點數量多，發電機節點 多，計算效率低，而且還會出現部分分區內沒有無功源而導致的缺少無功調節能力的實際 問題，有時還會存在分區的連通性不能嚴格保證的弊端。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于無功源聚類分析的蘭階段 無功控制分區方法。
[0007] 本發明的目的是通過下技術方案來實現的；-?種基于無功源聚類分析的完階段 無功控制分區方法，包括WT步驟：
[0008] 1、根據網絡結構實現對無功源的初始劃分，構造初始無功源分區
[0009] 初始無功源分區構造的優劣直接影響到聚類分析的計算效率，減少初始無功源分 區的數量，提高初始無功源分區的合理性是構造初始無功源的目標。
[0010] 與常規的基于母線節點或基于發電機節點的初始無功源分區算法不同，本發明中 的構造初始無功源分區算法基于圖論，基于網絡結構對無功源進行初始劃分。
[0011] 將電廠內接入同一高壓母線的各無功源合并至同一個無功源分區；對于電網各處 無功源，僅捜索經福射狀支路聯系在--起的所有無功源，就可W構成初始無功源分區。
[0012] 2、將受控點分成兩類分別處理，在保證分區連通性的基礎上將受控點并入電氣距 離最近的無功源的所屬分區
[0013] 將電網受控點分為兩類分別進行處理，保證初始無功分區的連通性。--類位于 初始無功源分區內無功源間的連通路徑上，此類受控節點需并入相應的無功源分區W保證 初始分區的連通性；另一類不位于初始無功源分區內無功源間的連通路徑上，其電壓控制 是通過調節附近的無功源來實現的，可W計算此類節點與各無功源之間的電氣距離，并將 其并入最近無功源所在的分區。
[0014] 所述的電氣距離指節點間的互阻抗，它只與電網的結構及支路參數有關，與電網 的潮流分布等運行狀態無關，能夠較好地保持分區結果的穩定性，本發明中的電氣距離采 用節點互阻抗的模表示節點間的電氣距離。
[001引對于輸電網，由于支路的阻抗比--般較小，為避免復數運行，提高計算效率，實用 中可忽略導納矩陣的實部，即采用節點電納矩陣代替導納矩陣計算節點間的互阻抗來 表示節點間的電氣距離。
[0016] 3、基于WARD距離對分區進行聚類分析，確定最終的無功分區。
[0017] 本步驟的目的是通過對前二階段生成的初始分區進行必要的合并，實現對電網的 合理無功分區。
[0018] 分區聚類采用凝聚分析方法，W分區之間的距離（類間距離）作為分區合并的依 據，所有的初始無功源分區都獨自作為一個子類（簇）存在，為了進一步減少計算量，采用 無功源之間的電氣距離來描述子類內及子類間的距離。
[0019] 所述的聚類，是一個把數據對象劃分成多個組或簇的過程，使得同一個簇中的對 象彼此"相似"，與其它簇中的對象彼此"相異"。相似性與相異性根據描述對象的屬性值評 估。
[0020] 所述的凝聚分析方法是-?種層次聚類分析方法，層次聚類分析方法是--種常用的 聚類算法，它基于各個節點之間的距離或連接強度，把網絡劃分為若干子類。根據層次分解 的不同方法，把層次聚類方法分為自底向上的凝聚方法和自頂向下的分裂方法。
[0021] 所述的類間距離有最小距離、最大距離、平均距離、中屯、距離、WA畑距離。
[0022] 所述的WA畑距離指每次的合并保證同-?類內的離差平方和最小。
[0023] 分區聚類算法原理如下；
[0024] 首先對初始分區進行計算，計算出各初始分區子類內的WARD距離中、子類間WA畑 距離lu，系統最大子類內部WARD距離dm。,互項指標；其次采用重復方法計算出需耍合并的 子類，合并后的新子類的內WARD距離cUw，新子類與其它子類間的WARD距離，最大子類內 部距離d,,,ax,標準化增量指標A屯，直至所有的分區都合并完成。
[0025] 聚類算法數學模型如下；
[0026]記子類。的內部WARD距離為di，有：
[0027]
【主權項】
1. 一種基于無功源聚類分析的三階段無功控制分區方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 根據網絡結構對無功源進行初始劃分，構造初始無功源分區：將電廠內接入同一 高壓母線的各無功源合并至同一個無功源分區；對于電網各處無功源,僅搜索經輻射狀支 路聯系在一起的所有無功源，構成初始無功源分區。 (2) 將受控點分成兩類分別處理，在保證分區連通性的基礎上將受控點并入電氣距離 最近的無功源的所屬分區：一類位于初始無功源分區內無功源間的連通路徑上，此類受控 節點需并入相應的無功源分區以保證初始分區的連通性；另一類不位于初始無功源分區內 無功源間的連通路徑上，其電壓控制是通過調節附近的無功源來實現的，可以計算此類節 點與各無功源之間的電氣距離，并將其并入最近無功源所在的分區；所述的電氣距離指節 點間的互阻抗。 (3) 基于WARD距離對分區進行聚類分析，確定最終的無功分區：設擬聚類初始無功分 區數為N，所述根據WARD距離對分區進行聚類分析的流程如下： (3. 1)初始化： V/e{1,2...^},C={/},//=iV
其中，Cli為子類Ci的內部WARD距離，Xlrs為無功源節點！?與無功源節點s之間的電氣 距離，當r = s時，有Xre= O ;1 ^為子類C i和子類C」之間的WARD距離；dmax為系統最大子 類內部距離； (3. 2)當n>l時，重復執行以下步驟： (3. 2. 1)遍歷類間的所有支路，根據公式dq= M ij= d Jdj+]+.選擇相鄰子類C ^與C s，使
WARD距離 (3. 2. 2)將子類C1JP C s合并為子類C q，并根據公式dq= M Ij= d i+dj+li」計算子類C 的 WARD距離，并記為dmel.ge; (3. 2. 3)根據公式Iqp= 1，1#更新子類C q與其它子類之間的類間WARD距離；其中， 定義新子類Cq與其它子類C p，則Iqp新子類Cq與其它子類Cp之間的WARD距離，I ip為子類 Ci與其它子類C p之間的WARD距離；I kl為子類C ,與其它子類C q之間的WARD距離；
(3. 2. 5) n = n-1 〇
【專利摘要】本發明公開了一種基于無功源聚類分析的三階段無功控制分區方法，該方法首先根據網絡結構實現對無功源的初始劃分，構造初始無功源分區；然后將受控點分成兩類分別處理，在保證分區連通性的基礎上將受控點并入電氣距離最近的無功源的所屬分區；最后基于WARD距離對分區進行聚類分析，確定最終的無功分區；本發明基于網絡結構對無功源進行初始劃分，并對電網受控點根據是否位于初始無功源分區內無功源連通路徑上進行受控點并入，并用最大子類內部距離指標和標準化增量指來識別最佳分區數；與現有技術相比，本發明中的無功初始分區數量少，分區內連通性好，最佳分區數量更識別容易，有利于獲得更好的分區效果。
【IPC分類】H02J3-00
【公開號】CN104821580
【申請號】CN201510233309
【發明人】蔣雪冬, 李曉波, 丁穎, 鮑威, 付俊強
【申請人】杭州沃瑞電力科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月8日