CN114421466B

CN114421466B - 一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法

Info

Publication number: CN114421466B
Application number: CN202210092633.4A
Authority: CN
Inventors: 段晓君; 韩旭; 黄彭奇子; 王柄霖; 邱仁军; 尹伊敏; 易彬; 周东鑫
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: CN114421466A

Abstract

本发明提供了一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，包括以下步骤：电网正常运行时，通过GN算法提前做电网的预划分，得到初始岛；当前端传感器检测到故障信号后，按照故障信号检索受影响的线路，删除故障信号所对应的点或边；解散故障涉及的初始岛，保存删除故障点后的岛中节点及边，采用GN算法对删除故障点后的岛中节点及边进行重新划分，获得更新后的岛；将更新后的岛按同频发电机群进行合并，合并后的岛的数量与同频发电机群的数量一致，即完成电网受控岛的划分。若不一致则以降低潮流中断值的目标再次合并。本发明提出的划分方法不仅效率高，而且岛划分时需要关闭的线路潮流低，可有效防止大面积停电。

Description

一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法

技术领域

本发明涉及电网的受控岛切分技术领域，特别地，涉及一种控制大面积停电损害的基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法。

背景技术

随着城市化程度深化和智能电网建设的增多，电力系统呈现越来越复杂的结构。随着各个电网系统互联程度的提高，一些可能造成电力系统失衡的突发故障，会引发各个局部连锁停电(cascading failure)，导致大面积停电的恶性事故。

电网的受控岛切分(Intentional controlled islanding)是缓解这些灾难性事件的有效的主动纠正控制措施。受控岛切分一般在严重意外事件之后、电网系统失去其完整性之前启用，基本思路是实时(在实践中为几秒钟内)确定一组要在整个电力系统中断开的线路，以创建可持续和稳定的“岛”，从而维持其他部分的电力畅通。一次好的受控岛切分过程是：一组线路断开，将整个电网分为几个孤立的岛，岛内发电机功率大于负荷功率，保证负荷的正常工作；同时切断的这组线路的潮流功率尽可能低，以减少线路组切断时的震荡风险。IEEE电力和能源委员会发布的报告表示，强烈建议通过特殊保护系统控制电力系统孤岛，以防止停电并促进电网恢复。

目前的受控岛切分的计算方法有几类：1.线性和非线性规划；2.基于图论的方法；3.OBDD法等。

其中，线性和非线性规划的主要方向有LP、MILP和MINLP，有不错的求解精度，但是其方法的计算搜索空间大，计算复杂度高，难以在故障发生的几秒内完成解决方法的输出，时间开销大；其变种LP方法提出了一些加快计算速度的方法，用近似解代替高精度解，但也不针对多个目标优化。

基于图论的方法与其他类方法相比缺少明确的目标函数，在模型中加入约束比使用其他方法难，如恢复能力(restoration)、稳定性(stability)、弹性(resiliency)，其中基于谱聚类类型的方法在近些年中被多个文献采用，这类方法的优点是运算速度快，可以支持在线实时运算，同时可以计算得到生成树以应对切分为不同数量岛的需求。不同的方法在贴近现实实践上做了改进，如按同频机群来划分电网，通过增加裕度来避免电压失稳等。目前该类方法的图建模方式还比较基础，一般图中边的权重只是线路的潮流值，没有引入发电机、负荷以及网络拓扑结构等因素。且引用排名高的文献中只有minimal cutset方法支持两个目标函数。

OBDD类方法的两个主要文献都在2012年之前，尽管基于OBDD的ICI方法可以在整个搜索空间中搜索解决方案，但需要将要分区的网络大小减少到40个节点以下，以便在实际时间范围内(即秒)获得解决方案。也有通过网络科学中社区检测方法应用至电网岛切分问题的，原技术是静态方法，使用Girvan-Newman算法时求解最短路径需要高计算开销，且只计算了最小减载值。

综上，现有目前的计算方法都是在电网发生突发故障后，传感器检测到故障发生，判断线路故障位置，根据判断规则决定要执行电网岛切分时，开始启动受控岛切分的算法。以图论为基础的谱聚类方法为例，计算求解需要经历以下步骤：一是根据电网点边关系构建图，二是检测计算故障后各线路更新的潮流值，将潮流值作为边权重值输入图模型，三是检测同频机群，确定同频率的发电机分布情况，五是执行其他约束条件检测，六是启动算法(如谱聚类)，根据聚类结果找到切分岛包括的节点，找到岛之间的线路并选定为拟切断的边组。这其中的计算开销完全为整个电网的计算，即所有电网节点都要参与计算，这对于节点众多的电网而言，这是在消耗故障排除时的珍贵计算时间。且计算开销都在故障后仅有的几秒内，即故障后才开始进行建模、权重计算等任务，非常耽误故障恢复时间。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，以解决目前计算方法开销过大，发生故障后重新划分岛所花费的计算时间过多的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，包括以下步骤：

A、在电网正常运行状态时，建立电网对应的动态网络模型。通过Girvan-Newman算法提前做电网的预划分，得到初始岛；通过将一部分算法计算量前置于电网正常运行阶段执行，来提高电网故障时的计算效率；

B、当前端传感器检测到故障信号后，按照故障信号检索受影响的线路，删除故障信号在网络建模中对应所在的初始岛的点或边；

C、解散被删除了边的初始岛，保存删除故障点后的岛中节点及边，采用Girvan-Newman算法对删除故障点后的岛中节点及边进行重新划分，获得更新后的岛；

D、将更新后的岛按同频发电机群进行合并，合并后的岛的数量与同频发电机群的数量一致，即完成电网受控岛的划分。

进一步的，步骤D中，合并后的岛中若存在无发电机的岛，将该岛合并至临接的岛。

进一步的，合并无发电机的岛至临接的岛，包括以下步骤：

首先遍历并列出临接的岛；

其次统计合并入各临接岛时恢复的线路；

最后分别计算每条路线的有功潮流冲击，选择有功潮流冲击最低的岛合并。

进一步的，最低有功潮流冲击的计算公式表示为：

其中，P_ij,P_ji为节点i，j之间的潮流值，S₁,S₂表示网络中的社区。

进一步的，步骤A中，在电网正常运行状态时，通过Girvan-Newman算法提前做电网的预划分，得到初始岛，包括以下步骤：

1)计算正常运行的电网中各条边的电气介数；

2)找出电气介数最大的边，并将它移除；

3)重新计算电网中剩余各条边的电气介数；

4)重复第2)、3)步，直到网络中所有的边都被移除。

进一步的，步骤2)中，如果最大电气介数的边不唯一，则将这些边同时断开。

进一步的，步骤1)中，引入了电气介数作为电网中边的权重的计算方式，公式如下

其中，B_ij表示线的传统边介数，L_i、L_j分别是节点i和j处的载荷，Z_ij指线路(i，j)的阻抗。

本发明具有以下有益效果：

本发明针对紧急情况下使用电网受控岛的网络切分问题，将网络科学中动态网络分支领域的社区检测应用于电网岛切分问题中，考虑了同频机群的具体应用背景，使用最小减载和最低有功潮流冲击作为方法优化的目标，找到一组用来切断的线路组，用以在电网中形成受控岛，完成电网切分，隔离故障传播。本发明划分方法不仅效率高，而且岛划分时需要关闭的线路潮流低。

在实际应用中，通过动态网络对电网建模，使用网络模型计算应该主动切断的线路以达成电网分块的目的。通过算法得到应该主动切断的线路后，可以按照建模网络与实际电网的对应关系，使用电网控制系统控制相关线路周边的断路器，以实现算法计算结果的执行。具体控制系统与控制执行方法，已经有比较成熟的系统，可以在紧急情况下自动减载或者主动进行电网切分(解列)。

具体的说，有以下技术创新之处：

1、使用了动态网络建模方式取代静态建模方式：动态网络建模使用多个离散的时间切片记录网络在不同时刻下的情况，可将突发故障事件切分为故障前与故障后，本申请提出的算法可以在故障前电网处于健康状态时，完成电网各岛的预切分，将算法中计算开销大的部分置于该部分，减少故障发生后的计算开销。

2、在建模时引入了电气介数作为电网中边的权重计算方式，电气介数是综合考虑节点权重、边权重与网络拓扑结构的指标，使用该指标建模可以使算法在优化时考虑网络拓扑结构因素。本方法引入了改进的电气介数建模，分别考虑了发电机和负荷功率、线路阻抗以及网络的拓扑结构，其融合了传统介数，有功功率和线路阻抗。并且，使用电气介数则无需考虑潮流值更新问题。其他方法建模中，主要使用潮流值作为建模时边的权重。线路的潮流值在电网发生故障时变化很大。对于电气介数，发生故障时变化小，因其根据电网的多项指标计算，如潮流、功率、介数等。为获得更高的计算方法效率，若发生故障，直接使用电气介数。

3、提出了两步优化的“分裂凝聚”方法，第一步通过分裂计算步骤优化减载值，第二步通过凝聚步骤降低潮流中断值，尽可能在控制低减载的情况下降低切断线路造成的有功潮流冲击。具体地，分裂时，按照模块度将网络切分成聚集程度高的分块，通过边权重的设定，聚合功率大的发电机和负载节点；凝聚时，按照最低有功潮流冲击目标，将网络聚合成符合同频发电机群约束的电网分区。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明方法的流程示意图；其中，图中的潮流值即为本发明中的有功潮流冲击；

图2是本发明方法电网切分的示意图；

图3是本发明验证例一的采用传统的GN算法得到的电网受控岛切分图；

图4是本发明验证例一的采用本发明DGN算法得到的电网受控岛切分图；

图5是本发明验证例二的采用传统的GN算法得到的电网受控岛切分图；

图6是本发明验证例二的采用本发明DGN算法得到的电网受控岛切分图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明提供了一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，用于在电网突发故障时，主动切分电网，避免大面积停电带来的损害。业界中，对电网主动受控岛划分问题(电网主动解列问题)，一般分为三个研究方向。一是何时进行电网划分；二是在何处关闭线路，划分电网；三是对应控制系统如何执行。本发明专利主要解决第二个问题。当算法确定需要关闭的线路以划分电网时，这些信号会传至电网专门的控制系统对电网硬件层面的设备控制，同时执行相关操作，如WAMS系统。该切分方法采用的算法简称DGN，算法的主要步骤是：

A、在电网正常运行状态时，通过Girvan-Newman算法提前做电网的预划分，得到初始岛；

B、当前端传感器检测到故障信号后，按照故障信号检索受影响的线路，删除故障信号所在的初始岛的点或边；

C、解散被删除了边的初始岛，保存删除故障点后的岛中节点及边，采用Girvan-Newman算法对删除故障点后的岛中节点及边进行重新划分，未受影响的岛不进行计算，获得更新后的岛；

D、将更新后的岛按同频发电机群群进行合并，合并后的岛的数量与同频发电机群群的数量一致，即完成电网受控岛的划分。

步骤A，通过将一部分算法计算量前置于电网正常运行阶段执行，来提高电网故障时的计算效率；步骤C中，通过避免算法对电网全网模型的节点遍历计算，只计算故障涉及到的节点及线路，达到提高计算效率的目的。步骤D中合并后的岛中若存在无发电机的岛，将该岛合并至临接的岛。

本申请提出的算法的计算效率高，具体因为两点，一是可以在故障前电网处于健康状态时，完成电网各岛的预切分，将算法中计算开销大的部分置于该部分，减少故障发生后的计算开销；二是在动态更新中只计算电网中发生变动的部分，从而减少计算量。

具体的，本申请提出了两步优化的“分裂凝聚”方法，第一步通过分裂计算步骤优化最小减载值，第二步通过凝聚步骤优化有功潮流冲击，尽可能在控制低减载的情况下降低切断线路造成的潮流中断值。

第一步：分裂

分裂是通过GN算法将电网分为多个岛，建立初始岛划分。这个步骤发生在电网故障之前，以节省发生故障时算法的计算量。

首先介绍Girvan-Newman(GN)算法的计算步骤。GN算法是一种网络科学中的社区发现算法，我们从完整的图开始，迭代地取走一些边，权重最大的边先被移除。每一步都要重复计算边权值，因为删除一条边后，剩余边的权值会发生变化。经过一定数量的计算步骤后，我们得到密集连接的节点簇。其具体的计算方法如下所示：

GN算法的详细步骤：

1)建立电网的网络模型，网络模型的节点代表发电机、负荷等电力设备，网络模型中的边代表电网线路；同时计算电网中各条边的电气介数，作为网络模型中边的权重；

2)找出电气介数最大的边，并将它移除(如果最大电气介数的边不唯一，则将这些边同时断开)；

3)重新计算电网中剩余各条边的电气介数；

4)重复第2)、3)步，直到电网中所有的边都被移除。这也是算法的停止条件。

通过上述步骤，我们得到了每次迭代删除边时的网络状态，并按“模块度”最大值得到一个划分方案。这个划分方案是迭代删除边中的过程。如图2电网切分示意图所示，上半部分是电网正常运行阶段，上述的划分方案最后体现为对电网的一个预先划分。这个划分并不真正切断某个电网中的边，而是存储在计算机内，作为算法后续步骤的基础。对于网络划分质量，有“模块度”这一指标可以度量。当模块度高时，网络划分时得到的岛内部聚集程度高，岛与岛之间连接稀疏，反之亦然。迭代删除边时，网络被渐渐打散，最后边完全删除时仅剩网络中的节点。在删除过程中，由于删除了一些边，致使网络中某一部分边的密度高，一些部分边的密度低。密度低的部分则是各个岛的分界线。

以上简述了GN算法输出划分方案的过程。这一预先完成的划分方案将存储在计算机内。待发生故障时，完成后续步骤，并按照完成的后续步骤形成主动切断连边的划分方案，最终通过控制系统执行操作，主动切断一些边(主动解列)，以完成电网分岛，从而保护电网。

该步骤中，引入了电气介数作为电网中边的权重的计算方式，公式如下

在建模时引入了电气介数作为电网中边的权重计算方式，电气介数是综合考虑节点权重、边权重与网络拓扑结构的指标，使用该指标建模可以使算法在优化时考虑网络拓扑结构因素。本方法引入了改进的电气介数建模，分别考虑了发电机和负荷功率、线路阻抗以及网络的拓扑结构，其融合了传统介数，有功功率和线路阻抗。并且，使用电气介数则无需考虑潮流值更新问题。其他方法建模中，主要使用潮流值作为建模时边的权重。线路的潮流值在电网发生故障时变化很大。对于电气介数，发生故障时变化小，因其根据电网的多项指标计算，如潮流、功率、介数等。为获得更高的计算方法效率，若发生故障，直接使用电气介数。

第二步：动态更新

在GN算法获得电网的初始岛之后，算法进入休眠准备状态，直到故障发生，则开始更新切分图。

当前端传感器检测到故障信号，确定需要岛控制方案介入时，算法开始启动并动态更新。动态计算将仅考虑变动的节点和边，从而不用计算整个电网。

动态更新的详细步骤为：

1)使用GN算法获得电网的初始切分；

2)按照故障点删除电网中对应的点或边；

根据故障点检索受影响的线路、点及岛；具体地，如前端传感器检测到某电网线路断路时，根据断路的位置可确定断路线路的编号。对电网建模得到网络模型，断路线路可按程序映射到网络模型中。其中，断路线路对应网络模型中的边被移除。

3)解散与故障边涉及的岛，使其成为待分配的节点组；

首先，前端传感器检测到线路断路故障时，程序确定对应网络模型中故障边的位置，同时确定该故障边所在的岛，并获得该岛的标识编号；然后在网络模型中，该岛被解散。被解散的原岛内的节点可以按照算法计算自由重组；即在程序中遍历该岛中的节点编号，待二次计算其分组划分。

4)采用Girvan-Newman算法对删除故障点后的岛中节点及边进行重新划分。

对发生故障的点及边应用GN算法时，未受影响的岛不进行计算；如图2电网划分的示意图所示，在下半部分中，电网的右上角部分的某一条边发生故障，则动态更新只计算涉及到的岛。具体来说，只进行局部的计算。故障边涉及到的岛中，存在的点和边，可以按照一个小的网络来对待。使用GN算法计算该网络，即可得到该岛(小网络)的划分。由于GN算法迭代多次，产生了多种划分方案，使用模块度选择这些方案中模块度高的方案，用以作为动态更新的划分结果。即只计算故障线路涉及的岛，并按照岛内原节点的信息重新完成组划分。

5)获得更新后的岛。

第三步：凝聚合并

按有功潮流冲击最低目标合并更新后的岛，根据同频发电机群约束的原则合并分区，若初始分区数小于同频发电机群组数，则增加分区数，直至把所有同频发电机群分至同一组。未分配的分区按照有功潮流冲击最低的方法合并入附近分区。

1.按照同频发电机群约束合并岛：

在第一步完成初始岛切分时，并未考虑同频发电机群的分组。在凝聚这一步，首先检测发电机分布情况，即每个初始岛中包含的发电机的信息。其次，按照同频发电机群的分组合并岛，即按同一频率发电机检索，同频发电机群分布在不同初始岛中，合并这些初始岛。最后，检查岛合并情况。当岛的数量与同频发电机群组数量一致，则完成了岛合并。岛的数量以同频机群组数为基准，更新后的岛可能并不符合同频发电机群的分布，需要按同频发电机群分布来合并。若动态更新后岛数量大于同频机群数，则按下一步合并；若数量小于同频机群数，则选择模块度次高的划分，搜索岛数量大于同频集群数的备选划分方案。换言之，这是为了保证电网划分时，每个岛内的发电机是同频的。若动态更新步骤中产生的岛分区数小于同频发电机群数量，会造成某些岛中存在不同频率的发电机，不同频的发电机会引起电网震荡。为了避免这种情况，当出现动态更新步骤中产生的岛分区数小于同频发电机群数量时，则返回动态更新步骤，重新计算得到一个岛分区数更多的电网划分方式作为备选，用以匹配发电机的同频要求。

2.按照降低有功潮流冲击凝聚合并：

完成同频发电机群岛的合并之后，每个岛内都有发电机节点则完成了岛合并；若存在无发电机节点的岛，为保持发电机负载功率均衡，将该类岛合并至临接的岛。具体地，首先遍历并列出临接的岛，其次统计合并入各临接岛时恢复的线路，最后分别计算有功潮流冲击，选择有功潮流冲击最低的岛合并。

有功潮流冲击的计算公式表示为：

需要注意的是，本步骤的凝聚合并以岛聚合为手段，减少了不必要的线路切断。但在合并岛时可以有多种方案，无发电机岛内的各节点可自由分配向临接的岛分配，也可以针对其他目标作出灵活方案，不在本申请的限制范围内。

因此，算法的实质是先分裂、再凝聚的方法。借鉴变色龙聚类方法的原理改造了算法，其在分裂步骤获得发电机负载均衡，在凝聚步骤中减少潮流中断。具体地，分裂时，按照模块度将网络切分成聚集程度高的分块，通过边权重的设定，聚合功率大的发电机和负载节点；凝聚时，按照最低有功潮流冲击目标，将网络聚合成同频发电机群约束的情况。

在电网岛切分问题中，一般使用IEEE标准算例来实验算法和建模方法的有效性。在大多数文献中，使用的IEEE测试算例一般为IEEE-39节点算例，以及IEEE-118节点算例，39和118分别代表算例的bus数。所以我们的方法使用IEEE39及IEEE118bus算例来模拟我们的建模和算法的有效性。这里需要特殊说明的是，由于电网岛切分问题是发生在电网出现意外故障的时候，而意外故障的位置在各个文献中各不相同。对此，我们在IEEE-118bus测试算例中模拟了两种文献中常见的故障线路来验证算法的有效性。

计算的结果表明，本申请方法在保持岛内功率平衡以及潮流中断值方面有优势。由于此方法使用的是动态方法(即本发明DGN方法)，我们以静态方法(GN方法)作为对标方法，这种方法使用图类方法的一种。

验证例一：

我们的小规模案例研究是IEEE-39 bus系统。该系统也被称为10机测试系统，经常用于电力系统研究。该系统有39条总线(顶点)、46条分支(边)、21个负载和10个发电机。其总发电量为6192.84MW，总负荷为6150.5MW。

假设5-39线路之间的线路发生三相接地短路，并在150ms后通过保护继电器清除。在没有适当控制措施的情况下，电网发生严重振荡，并向不稳定方向移动。因此，脆弱性分析表明，作为防止广域不稳定的最后手段，电力系统分离是必要的。而后我们使用所提出的受控孤岛策略来控制这种级联故障的传播。表1中所示的发电机分组用作拟定方法的输入，以确定岛屿边界。

这时按照步骤执行岛切分方案，算法的主要步骤是首先获得原始网络切分、然后再故障发生时将原始的网络更新、再次是根据发电机同频机群聚合网络中已有的分区、最后按照潮流中断值小来再次聚合网络中的分区。在本例中，通过模拟可知故障线路接地短路后，发电机分为二组震荡，该组数是算法第二步计算需要的参数，即根据同频分组k＝2将网络多个分区聚合为两个分区。其中电网切分数不得小于同频发电机群分组数，且每个分组内只包含同频发电机群。

参见图3和图4，在验证例一中，使用IEEE-39-bus测试系统来计算，其中本专利提到的DGN算法将电网分为两个岛，切分岛时需要断开的线路如下表1所示：

表1：

如表1所示，切分后岛B中的发电机有富余功率，岛A中有功率缺口，这是因为模拟发生的故障线路切断了一个发电机，造成发电机功率分布的失衡，这种功率缺口可由甩负荷的方式弥补。在切断线路造成的潮流中断值方面，DGN方法为493.76MW，而GN算法得出的切分方法潮流中断值为1049.88MW，因其将电网切分为三个岛，且一些线路是电网拓扑中比较关键的线路。而DGN方法在计算时做了分裂再聚合，非必要切分的区域被重新聚合起来，避免了一些线路被切断，降低了潮流中断值。

验证例二：

与上述IEEE-39bus系统相似，我们使用IEEE-118bus测试系统来验证DGN算法的有效性，且使用GN算法作为对比。IEEE 118总线测试系统由19台同步发电机、177条输电线路、9台变压器和91台恒功率负载组成。

在case2中，模拟电网中Bus30节点发生故障，与Bus30节点相连的线路因此断开，如线路30-38、17-30、26-30等。(在建模的网络中相当于删除了30号节点以及其涉及的边)，电网发电机发生震荡，电网稳定性遭到破坏，考虑使用电网切分方法来处理上述情况。电网切分需要考虑发电机的同频约束，即电网情况发生改变需要切分时，需要保证切分后每个岛内发电机同频。根据文献报告的详细情况，该故障后，发电机分两组震荡，分组数将作为参数输入算法。

根据DGN算法的步骤，在第一步获得电网的初始切分，第二步根据发电机组数将电网切分为2个岛。根据表2展示的数据，DGN算法切分所得的2个岛内发电机功率均大于负荷的功率。作为对比，GN算法将电网划分为5个岛。参见图5和图6，验证例二是IEEE118测试算例模拟故障的另一种情景，更换了模拟故障的线路，故障的线路也是其他文献中经常采取的模拟故障的线路。在这种情景下，DGN相比GN算法体现出了明显的优势，即保持岛内功率无缺口的同时，避免了关闭不必要的线路，降低了岛切分时的低潮流值。如DGN按照同频机群分组后，只需要关闭三条线路(15-33,19-34,23-24)，潮流中断为19.18MW，其中为了形成岛，模拟故障断开的线路成为了将电网切分开的线路之一。切分岛时需要断开的线路如下表2所示：

表2：

由表2可看出两种算法需要关闭的线路数量，其中GN算法需要切断的线路多于DGN算法，且潮流中断值达到719.09MW，高于DGN算法。说明了在第一种线路模拟故障的场景下，DGN切分得到的岛在保持岛内功率平衡和减小关闭线路时的潮流中断值方面相比GN静态算法具有优势，其优势主要得益于在岛切分中，使用了聚合步骤，减少了不必要的线路关闭。

综上所述，本发明提供的一种一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，使用了动态网络建模方式取代静态建模方式，可以在故障前电网处于健康状态时，完成电网各岛的预切分，将算法中计算开销大的部分置于该部分，减少故障发生后的计算开销。同时，在建模时引入了电气介数作为电网中边的权重计算方式，电气介数考虑了发电机功率和负荷功率、线路阻抗以及网络的拓扑结构，其融合了传统介数，有功功率和线路阻抗。并且，使用电气介数则无需考虑潮流值更新问题，可获得更高的计算效率。此外，依托上述模型，本发明提出了一种分裂凝聚的启发式算法用做岛切分。算法在分裂时算法在第一步使用动态社区发现方法获得初始岛切分结果，算法第一步旨在获得减载低的岛，通过增加岛内节点聚合程度的方式。在第二步在同频发电机群约束和最低有功潮流冲击的目标将第一步中的岛做凝聚，确定需要关闭的线路。本发明划分方法不仅效率高，而且岛划分时需要关闭的线路总计的潮流值低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在电网正常运行状态时，通过Girvan-Newman 算法提前做电网的预划分，得到初始岛；

包括以下步骤：

1）计算正常运行的电网中各条边的电气介数，电气介数作为电网中边的权重的计算方式，公式如下：

其中，Bij 表示线的传统边介数，Li 、Lj 分别是节点/>和/>处的载荷，Zij 指线路（i，j）的阻抗；

2)找出电气介数最大的边，并将它移除；

3)重新计算电网中剩余各条边的电气介数；

4)重复第2)、3)步，直到网络中所有的边都被移除；

B、当前端传感器检测到故障信号后，按照故障信号检索受影响的线路，删除故障信号所

在的初始岛的点或边；

C、解散被删除了边的初始岛，保存删除故障点后的岛中节点及边，采用Girvan-Newman

算法对删除故障点后的岛中节点及边进行重新划分，获得更新后的岛；

将更新后的岛按同频发电机群进行合并，合并后的岛的数量与同频发电机群的数量一

致，即完成电网受控岛的划分；合并后的岛中若存在无发电机的岛，将该岛合并至临接的岛；

合并无发电机的岛至临接的岛，包括以下步骤：

首先遍历并列出临接的岛；

其次统计合并入各临接岛时恢复的线路；

最后分别计算每条路线的有功潮流冲击，选择有功潮流冲击最低的岛合并；

有功潮流冲击的计算公式表示为：

2.根据权利要求1所述的一种基于动态网络社区检测方法的电网受控岛划分方法，其特征在于，步骤2)中，如果最大电气介数的边不唯一，则将这些边同时断开。