[发明专利]基于社团结构理论与区域无功供需平衡的电压分区方法

说明书

本发明公开了一种基于社团结构理论与区域无功供需平衡的电压分区方法，其特征是，包括如下步骤：步骤S1：根据电力系统网络的拓扑结构，对电力系统网络进行无损化处理，将电力系统网络线路上的无功损耗等效为线路两端节点的无功负荷；步骤S2：采用社团结构理论对电力系统网络进行无功分区，根据社团内的无功需求和无功供给的差值设定惩罚函数，根据社团内的无功需求和无功供给的比值设定无功失衡度；结合惩罚函数和无功失衡度建立社团结构量化评估指标模块化函数Q’；步骤S3：对社团分区进行排列组合，并计算更新社团结构量化评估指标模块化函数Q’，选取模块化函数Q’值为最大时的社团分区为最终无功分区结果。从而得到最佳无功分区结果。

技术领域

本发明涉及配电网络系统自动化技术领域，尤其涉及一种基于社团结构理论与区域无功供需平衡的电压分区方法。

背景技术

随着电力技术的发展，我国目前的电力系统已经出现大电网、长距离、高负荷、多机组等特点，这对系统内各节点电压的稳定性带来了极大的挑战，而如何保证区域内电压稳定在规定范围内是在当今电力大环境下亟待解决的问题。与电压直接关联的是系统内的无功功率，为减小电网损耗，一般电力系统都应该尽量避免无功功率远距离传输，所以对无功电压进行分区域控制是必然的，而如何对电网进行无功电压分区正是电网自动电压控制(AVC)的基础。无功功率目前是作为辅助服务，辅助依托于有功电力市场而投入到电力市场中，但无功作为调节电压的重要手段，未来必然会出现独立的无功电力市场。而进行无功分区，有利于无功的区域定价，从而为无功电力市场的建立奠定基础。

我国AVC目前主要是采用“软”三级电压控制模式，其中，第二级电压控制是维持系统电压水平和提高系统电压稳定性最为关键的环节，因此，如何将整个系统划分为多个近似解耦的区域分别进行控制是非常重要的。无功电压控制分区的原则是保证区域内强耦合，区域间弱耦合。现有的无功分区方法主要包括：(1)灵敏度法分区：依据节点无功电压灵敏度或者电气距离来划分；(2)启发式算法分区：基于各种遗传算法来划分；(3)聚类算法分区：分为层次聚类划分、密度聚类划分、模糊聚类划分等方法。但灵敏度法分区和启发式算法分区需要预先设定分区的数目，限制了进行无功分区的自由度，且上述分区方法均未考虑区域内的无功供给和无功需求是否平衡，未考虑到无功供给是否能满足无功需求的需要，所分区域可能会出现无功需求大于无功供给的情况，导致无法正常进行电压控制。

例如，一种在中国专利文献上公开的“基于半监督谱聚类算法的黑启动分区方法”，其公告号CN107330809A，包括将线路权值定义为节点间电气距离的倒数，并以此为基础构建电力系统无向加权图。分别计算邻接矩阵W和对角阵D。建立机组分组模型求解得到机组分组信息，根据机组分组信息得到发电机组对之间的成对约束信息，对邻接矩阵W进行相应的修改。计算非规范化拉普拉斯矩阵L。求L的前k个最小的特征值对应的特征向量，并根据这些向量组成列矩阵H。将H的每一行看作k维空间中的一个向量，进行聚类计算。聚类结果中每一行所属类别就是原来图G中的n个节点所属的分区。但是上述方案未考虑区域内的无功供给和无功需求是否平衡，未考虑到无功供给是否能满足无功需求的需要，存在所分区域可能会出现无功需求大于无功供给的情况，导致无法正常进行电压控制的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的电力系统网络分区存在供需不平衡的问题，提供一种考虑区域内无功电压和无功供给平衡的，确保区域内无功源能有效调节控制区域内的节点电压，从而达到较好的电压分区效果的基于社团结构理论与区域无功供需平衡的电压分区方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于社团结构理论与区域无功供需平衡的电压分区方法，其特征是，包括如下步骤：步骤S1：根据电力系统网络的拓扑结构，对电力系统网络进行无损化处理，将电力系统网络线路上的无功损耗等效为线路两端节点的无功负荷；

步骤S2：采用社团结构理论对电力系统网络进行无功分区，根据社团内的无功需求和无功供给的差值设定惩罚函数，根据社团内的无功需求和无功供给的比值设定无功失衡度；结合惩罚函数和无功失衡度建立社团结构量化评估指标模块化函数Q’；