[发明专利]考虑无功源约束与无功平衡效果的电网无功分区方法

说明书

本发明提供了一种考虑无功源约束与无功平衡效果的电网无功分区方法，该方法包括：第一过程和第二过程；在第一过程中，根据计算得到的无功源与受控节点的灵敏度矩阵以及每个无功源的裕度上限，获得每个无功源的最大受控节点集合，然后根据集合之间的相似度，对最大受控节点集合进行初步合并，获得初始分区方案；在第二过程中，初始化当前候选分区方案，根据计算得到的当前候选分区方案的模块度，将符合合并条件的分区进行合并，直到合并为1个分区，将每次合并后对应的分区方案的模块度最大的一个分区方案作为最终的分区方案；两个过程中分别考虑了无功源的容量约束和与所述无功平衡效果相关的模块度，因此能够提供一种更加合理的分区方法。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种考虑无功源约束与无功平衡效果的电网无功分区方法。

背景技术

随着电力工业高速发展，我国电网已成为世界上规模最大、特性最复杂的电网之一，近年来特高压电网的稳步推进也使得电力系统中主网架的互联程度日益增加。在更高电压等级的电网建设和电网互联规模增加的双重推动下，电网分区运行成为复杂互联电网的发展趋势。电网分区的主要目的是，以更灵活的方式实现电网运行中的电压控制，而电压控制的关键手段是无功功率的控制。因此，电网无功分区一直是电网分区的核心主要方式。一直以来，无功电压控制是保障复杂大电网电压安全和电压稳定的核心支撑技术，对保障安全稳定与实现高效经济这两个方面均具有重大意义。在大规模互联电网中，无功电压的分区控制需要通过电网的无功分区实现，同时无功分区也是大规模电网提高无功电压管理的鲁棒性和灵活性的重要措施。因此，电网无功分区方法对电网而来至关重要。

然而，一直以来，电网无功分区是求解困难的“NP难”问题。近年来，基于复杂网络社团结构的电网分区算法为无功分区提供了便捷高效的方法。然而，基于复杂网络的电网无功分区存在以下缺陷：(1)无功分区中以电网拓扑结构为主要考虑因素，忽略了电网实际运行状态的影响；(2)电网无功分区中没有考虑无功源对电网中受控节点的控制能力；(3)电网无功分区中虽然考虑无功就地平衡，但由于无功分区方法的不适应，导致无功平衡效果一直较差。

在电网中，无功功率应满足“分层分区、就地平衡”的原则，同时无功电压的控制也受到无功源控制范围限制。因此，电网无功分区应充分考虑无功源约束与无功平衡效果，而目前的电网无功分区方法得到的分区结果，没有充分考虑无功源约束与无功平衡效果，不满足电压分区控制、无功源有效控制、无功就地平衡等无功控制效果的需求，难以适应我国日益复杂的电力系统发展形势。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种考虑无功源约束与无功平衡效果的电网无功分区方法，以解决目前电网无功分区的方法没有考虑无功源约束与无功平衡效果的问题，满足电压分区控制、无功源有效控制、无功就地平衡等控制效果的需求。

本发明中的考虑无功源约束与无功平衡效果的电网无功分区方法采用两步方式实现，分别为第一过程和第二过程。在第一过程中，构建每个无功源的最大受控节点集合及其集合之间的相似度指标，根据每个无功源的控制容量约束确定每个无功源的最大控制范围(最大控制节点集合)，进而根据各无功源最大控制范围之间的相关性，对最大控制节点集合进行合并，将电网分成若干个规模较小的初始分区区域(分裂)，得到初始分区方案；该过程保证了每个无功源满足其控制容量约束。在第二过程中，通过提出的“穿越无功”定义了改进模块度指标，初始化候选分区为第一过程得到的初始分区方案，根据改进模块度对候选分区方案中的分区依次进行两两合并(凝聚)，更新候选分区直到分区区域数量为1，从各候选方案中得到最终的分区结果；该过程实现了较优的无功就地平衡效果。

本发明实施例的第一方面提供了一种考虑无功源约束与无功平衡效果的电网无功分区方法，包括：

获取待分区电网中无功源与受控节点的灵敏度矩阵和每个无功源裕度上限；

根据所述灵敏度矩阵和每个无功源裕度上限，获得每个无功源的最大控制节点集合；

根据所述最大控制节点集合，获得待分区电网的初始分区方案；