CN108777484A - 一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法 - Google Patents

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林建新
江岳文
王怀远
温步瀛
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Abstract

本发明涉及一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，判断过载线路的并行输电通道的范围，包括以下步骤：根据电力网络当前潮流，采用基于图论的方法计算输电线路功率组成矩阵；发电机出力阈值和节点负荷阈值，忽略输电线路功率组成矩阵中节点发电机出力阈值以及节点负荷小于负荷阈值的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵；采用基于离差平方和法的聚类分析对线路进行分类，得到线路谱系图；根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，判断过载线路的并行输电通道的范围。本发明通过忽略发电机出力小于发电机出力阈值以及节点负荷小于负荷阈值的节点对矩阵进行降维，能有效降低数据噪声。

Description

一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法。
背景技术
进行输电通道结构脆弱性评估、输电通道在线安全性分析与预防控制都必须事先得到系统的输电通道。对于输电通道在线安全性分析与预防控制，可以只关注系统内的输电通道自身安全性问题，即对系统内输电通道所包含线路进行N-1检验，而没有必要对系统内所有线路进行N-1检验，大大减少了计算量，为电力系统紧急控制节省实时分析时间。因此，需要设计一种快速准确的输电通道快速搜索方法，缩短输电通道的搜索时间，这对电力系统的在线安全性分析与预防控制有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，用以缩短输电通道的搜索时间。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：根据电力网络当前潮流，采用基于图论的方法计算输电线路功率组成矩阵Xl×(G×N)，即每条线路上各发电机与各节点间实际输送的功率；其中，l为线路的个数，G为参与发电的发电机个数，N为节点的个数；
步骤S2：设置发电机出力阈值以及节点负荷小于负荷阈值，忽略输电线路功率组成矩阵中发电机出力低于阈值以及节点负荷小于负荷阈值的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵；
步骤S3：采用基于离差平方和法的聚类分析对降维的输电线路功率组成矩阵进行分类，得到线路谱系图；
步骤S4：根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，判断过载线路的并行输电通道的范围。
进一步的，所述步骤S2具体为：
设置发电机出力阈值Pa：
其中，Pi为第i个发电机的有功出力；
计算负荷阈值La：
其中，Li为节点i的有功负荷；
忽略输电线路功率组成矩阵Xl×(G×N)中发电机有功出力小于出力阈值Pa的相关列以及节点负荷小于负荷阈值La的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵Z。
进一步的，所述步骤S3具体为:
步骤S31:采用基于离差平方和法的聚类分析对降维的输电线路功率组成矩阵进行分类；
步骤S32:按照线路合并后增加的类内离差平方和最小，依次合为一类，直到最后成为一个大类；
步骤S33:得到各线路按照与过载线路功率组成相似程度的排序，即线路谱系图。
进一步的，所述步骤S4具体为:
根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，依序比较包含过载线路的回路与过载线路的潮流方向，并通过计算过载线路i切除引起线路j潮流增加的有功潮流分布系数
其中，分别为过载线路i断开后线路j的有功潮流，Pi (0)为过载线路i断开前该线路的有功潮流；若回路中线路j的潮流方向与过载线路i潮流方向不一致且则该线路属于过载线路的并行输电通道。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明通过忽略出力低于发电机出力阈值的发电机节点对矩阵进行降维，能有效降低数据噪声。
2、本发明采用降维矩阵，由于矩阵维数对计算速度与精度影响较大，相比于现有方法，能够更快速准确地得到线路谱系图。
附图说明
图1是本发明流程图
图2是本发明一实施例IEEE14节点图
图3是本发明一实施例线路谱系图
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：根据电力网络当前潮流，采用基于图论的方法计算输电线路功率组成矩阵Xl×(G×N)，即每条线路上各发电机与各节点间实际输送的功率；其中，l为线路的个数，G为参与发电的发电机个数，N为节点的个数；
步骤S2：设置发电机出力阈值以及节点负荷小于负荷阈值，忽略输电线路功率组成矩阵中发电机出力低于阈值以及节点负荷小于负荷阈值的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵；
步骤S3：采用基于离差平方和法的聚类分析对降维的输电线路功率组成矩阵进行分类，得到线路谱系图；
步骤S4：根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，判断过载线路的并行输电通道的范围。
本发明一实施例中，进一步的，所述步骤S2具体为：
设置发电机出力阈值Pa：
其中，Pi为第i个发电机的有功出力；
计算负荷阈值La：
其中，Li为节点i的有功负荷；
忽略输电线路功率组成矩阵Xl×(G×N)中发电机有功出力小于出力阈值Pa的相关列以及节点负荷小于负荷阈值La的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵Z。
本发明一实施例中，进一步的，所述步骤S3具体为:
步骤S31:采用基于离差平方和法的聚类分析对降维的输电线路功率组成矩阵进行分类；
步骤S32:按照线路合并后增加的类内离差平方和最小，依次合为一类，直到最后成为一个大类；
步骤S33:得到各线路按照与过载线路功率组成相似程度的排序，即线路谱系图。
在本发明一实施例中，进一步的，所述步骤S4具体为:
根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，依序比较包含过载线路的回路与过载线路的潮流方向，并通过计算过载线路i切除引起线路j潮流增加的有功潮流分布系数
其中，分别为过载线路i断开后线路j的有功潮流，Pi (0)为过载线路i断开前该线路的有功潮流；若回路中线路j的潮流方向与过载线路i潮流方向不一致且则该线路属于过载线路的并行输电通道。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：根据电力网络当前潮流，采用基于图论的方法计算输电线路功率组成矩阵 ，即每条线路上各发电机与各节点间实际输送的功率；其中， 为线路的个数，G为参与发电的发电机个数，N 为节点的个数；
步骤S2：设置发电机出力阈值以及节点负荷小于负荷阈值，忽略输电线路功率组成矩阵中发电机出力低于阈值以及节点负荷小于负荷阈值的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵；
步骤S3：采用基于离差平方和法的聚类分析对降维的输电线路功率组成矩阵进行分类，得到线路谱系图；
步骤S4：根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，判断过载线路的并行输电通道的范围。
2.根据权利要求所述的一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
设置发电机出力阈值：
其中， 为第i 个发电机的有功出力；
计算负荷阈值：
其中， 为节点i的有功负荷；
忽略输电线路功率组成矩阵中发电机有功出力小于出力阈值的相关列以及节点负荷小于负荷阈值的相关列，得到降维的输电线路功率组成矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，其特征在于：所述步骤S3具体为:
步骤S31:采用基于离差平方和法的聚类分析对降维的输电线路功率组成矩阵进行分类；
步骤S32:按照线路合并后增加的类内离差平方和最小，依次合为一类，直到最后成为一个大类；
步骤S33:得到各线路按照与过载线路功率组成相似程度的排序，即线路谱系图。
4.根据权利要求1所述的一种基于节点功率降维的输电通道快速搜索方法，其特征在于：所述步骤S4具体为:
根据降维的输电线路功率组成矩阵和线路谱系图，依序比较包含过载线路的回路与过载线路的潮流方向，并通过计算过载线路 切除引起线路 潮流增加的有功潮流分布系数：
其中，、分别为过载线路i 断开后线路j 的有功潮流，为过载线路i 断开前该线路的有功潮流；若回路中线路j的潮流方向与过载线路i潮流方向不一致且，则该线路属于过载线路的并行输电通道。
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