一种基于聚类分析的快速智能分区算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统自动化领域，尤其涉及一种基于聚类分析的快速智能分区算 法。
【背景技术】
[0002] 随着电网的发展，基建、改造项目大量投产，临时方式越来越复杂，电网运行面临 的挑战性不断增强。继电保护作为电网的第一道防线，对电网安全运行起到至关重要的作 用。为保证电力系统的安全稳定运行，许多地方在地调平台上搭建了基于智能调度技术支 持系统平台建设继电保护定值在线校核及预警应用平台。
[0003] 然而在实际校核的过程中发现，随着电网模型的增加，计算速度呈指数下降。因为 在计算时，首先要生成节点导纳矩阵，然后对导纳矩阵求逆后获得节点阻抗阵，因为对矩阵 的求逆涉及大量的计算操作，随着节点数的增加其求逆用时成指数上升，所以通过加载部 分模型来减少节点数的操作，可以大大减少计算用时，提高计算速度。为了适应这一情况， 需要对电网进行快速分区。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于聚类分析的智能算法，该算法能够快速对电网进行 智能分区，从而为减少计算量提供保证。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0006] -种基于聚类分析的快速智能分区算法，包括如下步骤：
[0007] (a)设置分区终止条件为单个区域厂站数大于m或分区数小于η;
[0008] (b)将每个厂站作为一个簇，根据簇之间的线路连接拓扑关系赋予簇与簇之间的 cut值，所述cut值为两个簇之间的线路数与各线路权值之和，无互感的线路的线路权值设 置为〇，有互感线路的线路权值设置为100~200;
[0009] (c)求出所述簇之间的cut值的平均值，然后将cut值大于平均值的簇合并，形成新 簇，更新簇之间的cut值；
[0010] (d)重复步骤(c)，直到满足步骤(a)的终止条件，则分区完成。
[0011]优选的，步骤(a)中m值为500，n值为5，步骤(b)中有互感线路的线路权值设置为 100〇
[0012] 本发明采用聚类分析的思想，对厂站按照连接紧密程度和是否存在电感赋予权 值，并在此基础上进行平均值计算，然后将大于平均值的厂站分成一个区域，作为一个新 簇，并且不断重复此操作，知道符合终止条件时完成分区。该方法简单快速，智能化强，所得 分区科学合理，为后期减少计算量奠定了基础。
【附图说明】
[0013] 图1为聚类分析算法流程图。
[0014] 图2为示例厂站连接关系图。
[0015] 图3为更新一次后簇之间连接关系图。
[0016] 图4为分区完成后的簇之间连接关系图。
【具体实施方式】
[0017] 采用本发明的分区算法，对所研究电网的线路连接和互感情况必须清楚，这些为 原始数据，在这些原始数据的基础上用本算法可以进行科学合理的快速分区。
[0018] 本发明包括如下步骤：
[0019] (a)设置分区终止条件为单个区域厂站数大于m或分区数小于η;
[0020] (b)将每个厂站作为一个簇，根据簇之间的线路连接拓扑关系赋予簇与簇之间的 cut值，所述cut值为两个簇之间的线路数与各线路权值之和，无互感的线路的线路权值设 置为〇，有互感线路的线路权值设置为100~200;
[0021] (c)求出所述簇之间的cut值的平均值，然后将cut值大于平均值的簇合并，形成新 簇，更新簇之间的cut值；
[0022] (d)重复步骤(c)，直到满足步骤(a)的终止条件，则分区完成。
[0023] m、n以及互感线路权值可以根据电网规模和分区目标进行设定。
[0024] 下面通过具体实施例来说明本方法的应用，本方法流程图如图1所示，本例所涉电 网如图2所示，该电网的拓扑连接关系如表1和表2所示。
[0025] 表 1
[0027] 表1为厂站的数据模型，表示各厂站间的拓扑连接关系，每个厂站作为一个簇对应 唯一节点号。首先，对所有簇进行编号，本例为10厂站，即有10个节点号，拓扑关系由连接关 系列确定。表1中节点号为1的簇对应的连接关系为2@1和301，则表示节点号为1的簇和节点 号为2的簇之间有一条线路连接，节点号为1的簇和节点号为3的簇之间存在一条线路。同样 对于存在互感关系的线路也由簇的节点号表示，表示形式为互感支路1@互感支路2,如表2 所示。
[0028] 表 2
[0030]互感支路由首末簇的节点号表示，如线路L12与线路L15之间存在互感，则表示为 (8,9)@(8，10)。然后根据表1和表2计算(：1^值，以矩阵的形式表示，行列为簇的节点号。
[0032] CUtlj为簇i和簇j之间的cut值，cut值为两个簇之间的线路数与各线路权值之和， 无互感的线路的线路权值设置为0,有互感线路的线路权值设置为100。因为厂站自身与自 身之间的连接，所以10个厂站为9行9列。
[0033]求出所有簇之间cut的平均值为32.3(cut值之和除以cut值的个数），然后把cut值 大于cut平均值的簇合并，即合并簇8、簇9、簇10为一个新簇，簇2、簇3、簇4为一个新簇；
[0034]合并后的簇如图3所示，判断是否满足分区终止条件。因为举例的电网模型较小， 将每一个厂站作为一个簇，若图2每一个初始簇为已经聚集了 N次后的簇的集合，那么此时 可能满足终止条件，分为6个区域。若仍不满足，则重新计算新簇之间的cut值；
[0036] 合并簇1、簇2、簇3,同时合并簇3和簇5,生成新的簇的模型如图4所示，此时区域数 为3,分区完成。
[0037] 上述实施例只是对本发明构思和实现的一个说明，并非对其进行限制，在本发明 构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于聚类分析的快速智能分区算法，包括如下步骤： (a) 设置分区终止条件为单个区域厂站数大于m或分区数小于η; (b) 将每个厂站作为一个簇，根据簇之间的线路连接拓扑关系赋予簇与簇之间的cut 值，所述cut值为两个簇之间的线路数与各线路权值之和，无互感的线路的线路权值设置为 0，有互感线路的线路权值设置为100~200; (c) 求出所述簇之间的cut值的平均值，然后将cut值大于平均值的簇合并，形成新簇， 更新簇之间的cut值； (d) 重复步骤(c)，直到满足步骤(a)的终止条件，则分区完成。2. 如权利要求1所述的基于聚类分析的快速智能分区算法，其特征在于，步骤(a)中m值 为500, η值为5,步骤(b)中有互感线路的线路权值设置为100。
【专利摘要】本发明公开了一种基于聚类分析的快速智能分区算法，首先设置分区终止条件为单个区域厂站数大于m或分区数小于n；然后将每个厂站作为一个簇，根据簇之间的线路连接拓扑关系赋予簇与簇之间的cut值；再求出所述簇之间的cut值的平均值，然后将cut值大于平均值的簇合并，形成新簇，更新簇之间的cut值；重复进行上步，直到满足终止条件，则分区完成。该算法能够快速对电网进行智能分区，从而为减少计算量提供保证。
【IPC分类】H02J3/00, G06Q50/06, G06F17/50
【公开号】CN105610153
【申请号】CN201610029950
【发明人】高岩, 王志刚, 徐松晓
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司保定供电分公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月18日