[发明专利]一种基于谱聚类的电力系统分区备用配置方法

说明书

本发明公开了一种基于谱聚类的电力系统分区备用配置方法。根据电力系统运行选取若干条易阻塞线路，计算其功率转移分布因子矩阵；由功率转移分布因子矩阵计算节点相似度矩阵；计算邻接矩阵、度矩阵；计算拉普拉斯矩阵并标准化，求解特征值与特征向量，提取组建特征向量矩阵；逐行规范化获得新特征矩阵，各行聚类获得获得备用分区结果；建立分区备用联合优化调度模型，并求解得到调度安排结果，按照调度安排结果控制各个节点工作实现分区备用配置。本发明方法考虑系统运行过程各节点有功变化对线路潮流的影响，提高预留备用的利用率，在保证系统安全性的条件下，实现系统有效运行。

技术领域

本发明属于电力系统备用容量分配与调度领域的一种电力系统配置控制方法，尤其是涉及了一种基于谱聚类的电力系统分区备用配置方法。

背景技术

为了确保电力系统供电实时平衡，应对负荷波动、发电机组故障等不确定因素，系统需配置充足的备用容量。在我国现行的调度模式中，由于输电线传输容量约束，备用资源可能无法有效传输至功率缺额区域，随着可再生能源渗透率增加，为应对可再生能源发电的波动性，需配置更多的备用容量，则加剧了线路备用传输阻塞，影响系统的可靠运行。设置分区备用，将易阻塞线路置于分区边界，分区内的备用需求尽可能由区域内的发电机组提供，解决因线路传输容量不足造成备用不可用问题。传统的电力系统分区方法主要基于地理位置或调度员的经验，缺乏灵活性，难以应对系统不同运行状态下的输电阻塞。

发明内容

针对上述现行调度模式中因线路传输容量不足造成备用不可用的技术问题，本发明提出一种基于谱聚类的电力系统分区备用配置方法，考虑系统运行过程各节点有功变化对线路潮流的影响，减缓系统易阻塞线路的传输阻塞程度，增加电力系统预留备用的利用率，在保证安全性的条件下，实现系统有效运行和低消耗运行。

如图1所示，本发明的技术方案如下：

步骤1：根据电力系统的运行条件和节点的负荷分布情况，选取若干条易阻塞线路，计算易阻塞线路的功率转移分布因子矩阵H'；

节点为网络中支路的连接点；在建立电力系统网络模型时，集合一部分电气设备作为电力系统节点，各电力系统节点之间由输电线路连接，电力系统节点中具有发电机组。

步骤2：由功率转移分布因子矩阵H'计算节点相似度矩阵S；

具体实施中可以利用节点相似度矩阵S对电力系统中节点间的线路进行赋权，若节点间无线路连接，则赋权为零，若节点间有线路连接，则赋权为对应的相似度，构建无向赋权图G。

步骤3：由节点相似度矩阵S计算邻接矩阵W、度矩阵D；

步骤4：利用度矩阵D减去邻接矩阵W计算拉普拉斯矩阵L，L＝D-W，并对拉普拉斯矩阵进行标准化D^-1/2LD^-1/2处理，然后求解标准化后的拉普拉斯矩阵的特征值与特征向量，提取最小的m个特征值所对应的特征向量并组成特征向量矩阵f；

步骤5：将上述的特征向量矩阵f逐行规范化获得新特征矩阵F，新特征矩阵F为一个n×m的矩阵，新特征矩阵F中以行为单位，采用k-means方法对新特征矩阵F中的各行进行聚类获得Q类结果，作为备用分区结果，每一类中的所有节点归为一个备用分区；

步骤6：利用备用分区结果，建立分区备用联合优化调度模型，并求解得到调度安排结果，按照调度安排结果调整各时刻发电机组运行状态、计划出力与备用分配。

所述步骤1中，具体为：

首先计算易阻塞线路的功率传输分布因子，计算公式为：