一种受端电网最优分层分区方案获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力配电网络系统，尤其是涉及一种受端电网最优分层分区方案获取 方法。
【背景技术】
[0002] 分层分区运行是电网发展的必然趋势，研宄受端电网的分层分区运行方案，不仅 可以保障电网的安全稳定运行，还可创造可观的技术经济效益和社会效益。
[0003] 目前国内研宄有关电网分层分区的理论方法较少，而与电网分区有关理论方法主 要源于20世纪70年代法国电力公司（EDF)提出的一种三级电压控制模式，该模式已在多 个国家的电网中得到应用。其中，合理的电压控制区域划分是三级控制模式的关键环节，分 区后的各子区域能够独立进行电压控制，从而大大提高系统控制的鲁棒性。
[0004] 国外学者最早通过网络结构，采用电气距离的思想进行电压控制分区。在此基础 上，张伯明教授采用向上分级归类法，提出了一种基于专家知识的系统电压控制分区方法， 开创了国内电压控制分区研宄的先河。近年来，随着复杂网络理论的不断普及，通过该理论 开展的电力系统网络解析成为当前电力研宄的热点之一。现有技术有针对系统无功网络的 强区域解耦性特点，利用社区网络挖掘法实现了电压控制分区，也有采用复杂网络理论中 的"分裂"和"凝聚" 2部算法，以模块度为指标确定最优分区数。
[0005] 复杂网络理论中，大部分社团划分算法具有较高的时间复杂度，且需要一些先决 条件才能获取划分结果，如分区数等相关信息。因此，寻找一种快速有效的社团划分算法至 关重要。同时，上述现有的分区方法只能保证分区后区域内节点对电压控制具有较高的灵 敏度，不能完全保证分区后系统的安全性及稳定性，有必要研宄一种多指标综合评价方法， 健全受端电网分层分区体系。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种拓扑模型简单、 算法速度快、结果可靠性高的受端电网最优分层分区方案获取方法。
[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008] 一种受端电网最优分层分区方案获取方法，该方法包括以下步骤：
[0009] 1)基于Normal矩阵谱平分法获取受端电网初始分区方案组，该初始分区方案组 中包含m个分区方案；
[0010] 2)建立分层分区方案评价模型，该评价模型中包含η个评价指标；
[0011] 3)计算初始分区方案组中各分区方案所对应的评价指标值，形成各分区方案的比 较数列：x (k) = [X1 (k)，x2 (k)，· · ·，Xi (k) ]，i = 1，2, · · ·，m，k = 1，2, · · ·，η，并对其进行无 量纲化处理；
[0012] 4)对无量纲化处理后的比较数列进行灰色关联度和灰色关联序分析，获取比较数 列的GRG系数为ξ Μ(1〇和各评价指标的灰色关联权重
[0013] 5)采用层次分析法获得各评价指标的AHP权值wa i;
[0014] 6)根据步骤4)和5)获得的灰色关联权重和AHP权值计算各分区方案的总体灰色 关联度r k:
【主权项】
1. 一种受端电网最优分层分区方案获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 1) 基于Normal矩阵谱平分法获取受端电网初始分区方案组，该初始分区方案组中包 含m个分区方案； 2) 建立分层分区方案评价模型，该评价模型中包含η个评价指标； 3) 计算初始分区方案组中各分区方案所对应的评价指标值，形成各分区方案的比较数 列：x (k) = [X1 (k)，x2 (k)，· · ·，Xi (k) ]，i = 1，2, · · ·，m，k = 1，2, · · ·，η，并对其进行无量纲 化处理； 4) 对无量纲化处理后的比较数列进行灰色关联度和灰色关联序分析，获取比较数列的 GRG系数为ξΜ(1〇和各评价指标的灰色关联权重 5) 采用层次分析法获得各评价指标的AHP权值wa i; 6) 根据步骤4)和5)获得的灰色关联权重和AHP权值计算各分区方案的总体灰色关联 度rk:
7) 将总体灰色关联度rk最大的分区方案作为最优分区方案。
2. 根据权利要求1所述的受端电网最优分层分区方案获取方法，其特征在于，所述步 骤1)中，基于Normal矩阵谱平分法获取受端电网初始分区方案组具体为： 101) 建立受端电网分层分区拓扑模型：
式中，Xij为节点i与节点j之间的电抗，i = 1，. . .，s，j = 1，. . .，s，s为受端电网的 节点总数； 102) 计算步骤101)中拓扑模型的Normal矩阵：
式中，K为对角阵，其元素 kn为拓扑模型A中各节点的度； 103) 根据Normal矩阵的特征向量，采用K-means聚类方法进行循环计算，获取设定的 每种分区数下的平均模块度Q :
式中，πι"、π^为P*P维矩阵M的元素，P为分区数，m "为第i个分区的支路在所有支路 中的比例，Hlij为电网中连接第i和第j个分区的支路在所有支路中的比例； 104) 将平均模块度Q最大的分区数作为最优分区数； 105) 对最优分区数中的各分区方案进行校核，将校核后的分区方案作为初始分区方案 组。
3. 根据权利要求2所述的受端电网最优分层分区方案获取方法，其特征在于，所述步 骤105)中，对最优分区数中的各分区方案进行校核具体为： a) 计算各分区方案中每一分区i的无功储备量指标：
其中，Qei为分区i的总无功储备，Qu为分区i内负荷发出的无功； b) 判断每一分区i的无功储备量指标1是否大于15%，若是，则结束，若否，则调整 分区方案，返回步骤a)。
4. 根据权利要求1所述的受端电网最优分层分区方案获取方法，其特征在于，所述步 骤2)中，分层分区方案评价模型中的评价指标包括成本型指标和效率型指标，所述成本型 指标包括电压损耗、电压偏移率、线损率、分区短路电流水平和电力电量平衡度，所述效率 型指标包括N-I通过率、电压稳定性、功角稳定性和发电厂利用率。
5. 根据权利要求4所述的受端电网最优分层分区方案获取方法，其特征在于，所述步 骤3)中，对各分区方案的比较数列进行无量纲化处理具体为： 301) 选取所有分区方案中评价指标的最大值或最小值组成参考数列，其中，效率型指 标选取最大值，成本型指标选取最小值； 302) 通过极值化法，将各分区方案的比较数列无量纲化处理：
其中，x#(k)为无量纲化处理后的比较数列，(幻为第k个方案中成本型指标无量纲化 值，为第k个方案中效率型指标无量纲化值。
6. 根据权利要求5所述的受端电网最优分层分区方案获取方法，其特征在于，所述步 骤4)中，对无量纲化处理后的比较数列进行灰色关联度和灰色关联序分析具体为： 401) 计算无量纲化处理后的比较数列的GRG系数为ξΜ(1〇 :
402) 设γΜ为第i个GRG系数在第k个方案中的平均值，则有灰色关联样本标准差
贝丨J GRO系数为< r〇, +\,; 403) 计算灰色关联权重wM:
【专利摘要】本发明涉及一种受端电网最优分层分区方案获取方法，该方法包括以下步骤：1)基于Normal矩阵谱平分法获取受端电网初始分区方案组；2)建立分层分区方案评价模型；3)计算初始分区方案组中各分区方案所对应的评价指标值，形成各分区方案的比较数列，并对其进行无量纲化处理；4)获取比较数列的GRG系数为ξ0i(k)和各评价指标的灰色关联权重wβi；5)采用层次分析法获得各评价指标的AHP权值wαi；6)根据步骤4)和5)获得的灰色关联权重和AHP权值计算各分区方案的总体灰色关联度rk；7)将总体灰色关联度rk最大的分区方案作为最优分区方案。与现有技术相比，本发明具有拓扑模型简单、算法速度快、结果可靠性高等优点。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104680262
【申请号】CN201510119447
【发明人】王紫雷, 许刚, 宋晓旭
【申请人】国网上海市电力公司, 国网上海电力设计有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月18日