基于Normal矩阵谱平分法的快速电压控制分区

为提高电网中二级电压控制分区的速度,提出种基于复杂网络谱平分法的电压控制分区新算法。该算法采用节点导纳矩阵虚部作为电压控制分区简化拓扑模型的元素,并通过分析分区模型的Normal矩阵,直接获取分区聚类样本,在保证区域无功就地平衡的条件下,能够有效降低算法的时间复杂度。采用改进初始聚类中心的K-means聚类算法保证了分区时的稳定性,同时,模块度指标和无功储备校核的引入使优分区结果更客观、更可信。通过IEEE 39节点和IEEE 118节点标准测试系统对谱平分法分区的可行性和效率进行仿真计算和验证。分析表明,该方法能够快速有效地获取合理的电压控制分区方案,分区结果可为二级电压控制分区的工程实践提供参考。     

基于PCA谱聚类分析的无功分区方法研究

以互联电网简化拓扑结构模型为基础,结合复杂网络理论,提出了一种基于PCA谱聚类分析的无功电压分区新方法。该方法根据电网的运行和结构特性,以网络的加权邻接矩阵作为无功分区的简化拓扑模型,利用PCA对分区模型进行主成分分析,将主成分个数作为谱聚类选择特征向量的维数标准,从而改进了谱聚类算法并完成对电力网络的快速有效划分。同时,把无功缺额度与模块度Q函数结合起来构建新的模块度指标,保证了分区数目的合理性并改善了区域的无功平衡性,最后对分区结果进行无功备用校验并做出相应调整从而得到最终的分区方案。通过对IEEE 30标准节点的仿真计算和测试,验证了该分区方法的有效性。     

基于K-Medians谱聚类的无功电压分区方法研究

为满足无功功率就地平衡要求,电力系统电压控制一般采用分区控制原则进行就地平衡,但由于电网结构愈趋复杂,电压分区过程受网架结构影响也愈发呈现高维特征,高维拉普拉斯矩阵的线性化求解为电压分区带来了巨大困难,为此提出了一种基于K-Medians谱聚类方法的无功电压分区方法。通过构建低维度特征矩阵实现对拉普拉斯矩阵的降维处理,并引入区域连接性条件、静态无功平衡条件、无功备用裕度条件等约束条件,实现分区结果量化评价。通过IEEE-39节点标准测试系统对算法进行仿真,结果验证了该算法的可行性与优越性。     

基于深度学习和改进K-means聚类算法的电网无功电压快速分区研究

随着电网规模的不断扩大,对整个大电网进行统一的电压调控变得越发困难。提出一种基于深度学习和改进K-means聚类算法的电网无功电压快速分区方法。首先建立电耦合强度矩阵反映系统节点间的电气耦合关系的强弱。然后采用深度学习中的稀疏自编码器,通过训练实现对输入的高维矩阵进行特征提取和降维。最后基于改进的K-means聚类算法用以对降维后的特征序列进行聚类分析,通过检验电气模块度值来确定最终的分区。以电气模块度、无功储备校验两个评价指标对电网分区质量进行评估。对IEEE39节点和IEEE118节点系统进行仿真分析,验证了所提方法在保证连通性以及充足的无功储备的的基础上,具有较高的电气模块度。     

基于电源分区与短路阻抗距离的电压无功分区方法

基于先电源节点分区后负荷节点映射分区的思想,提出了一种基于电源分区与短路阻抗距离的电压无功分区方法。首先以无功/电压灵敏度来定义电气距离,采用凝聚的层次聚类算法直接对电源节点进行分区。然后定义了多无功源节点对单个负荷节点的短路阻抗距离,并以短路阻抗距离最短原则来实现负荷节点的映射分区。该方法不仅能保证电气距离近的无功源被分在同一个区域,而且还能保证负荷节点与对其控制能力强的多个无功电源节点被分在同一个区域。另外,该方法还具有分区结果与潮流状态无关的优点。IEEE39节点系统和重庆实际电网的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

风电接入下基于AP聚类的无功功率—电压控制分区方法

电网无功功率—电压控制分区是分级电压控制的基础。风电接入造成电网运行状态具有随机波动性,为获得能适应各种风电出力稳定的全网分区,考虑以节点间电气距离期望矩阵作为分区依据,采用先进的仿射传播(AP)聚类进行电网节点分区。由于PQ节点与PV节点响应过程不同,首先基于AP聚类对PQ节点进行分区;然后以PV节点为论域,在保证区域连通性和可控性的前提下实现PV节点归类至合适的PQ分区,最终完成全网分区。最后从聚类区内耦合性、区间解耦性以及分区电压控制灵敏度出发,定义分区质量评估指标,客观评价分区质量。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。     

基于复杂网络理论的受端电网分层分区

提出了一种基于复杂网络理论的受端电网分层分区方法,采用社团网络分区中的Normal矩阵谱平分法,结合K-means聚类算法形成备选分层分区方案,保证了同层区电网内紧密的电气联系。同时,将模块度指标和无功储备校核法引入分层分区算法流程中,使备选结果满足实际电网对电气距离及电能质量的要求。另外,为了从备选方案中选取较优的分层分区方案,在建立分层分区综合评价指标体系的基础上,将灰色关联序分析法与层次分析法相结合,形成层次分析-灰色关联组合权重分析法,使电网分层分区结果更客观,更可信。采用IEEE 39节点标准测试系统对所提分层分区方法的可行性和效率进行仿真计算和验证。分析表明,该方法能够快速有效地获取合理的分层分区方案,为电网分层分区工程实践提供理论支撑。     

基于聚类分析方法的电力系统负荷节点分区策略

针对传统分区方法无法给出区域内关键负荷节点的缺点,基于局部电压稳定指标提出一种新的负荷节点分区及关键负荷节点确定的新方法。依据局部电压稳定指标灵敏度的物理意义,将系统中负荷节点映射到多维负荷空间中,将多维负荷空间中负荷节点间的空间距离定义为负荷节点间的电气距离,建立起与负荷节点空间相对应负荷子图模型。引入谱聚类算法,对负荷节点进行分区,层次递推的给出负荷节点的合理分区,将分区结果与局部电压稳定指标灵敏度矩阵相结合,确定各分区中的关键负荷节点。将该方法应用到IEEE-14节点系统与IEEE-118节点系统进行分析比较,仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

含有分布式光伏的配电网分区及主导节点的选择

分布式光伏在配电网中的渗透率越来越高,电压集中控制变量维数多、控制过程复杂等问题促进了电压分区控制研究的发展。考虑到电压分区控制中主导节点选择的指标单一,首先基于电气距离的凝聚层次聚类算法对配电网进行聚类分区;然后综合考虑技术性指标和经济性指标,采用基于目标相对占优策略的粒子群算法对主导节点选择的多目标模型进行求解;最后通过改进的IEEE33配电网算例来仿真验证该分区方法的有效性和主导节点选择的合理性。     

基于电网中枢点识别的无功电压控制分区方法

针对传统无功电压聚类分区后各分区中枢点较难定量分析确定的问题,从先定量判别出整个电网的中枢节点再完成无功电压分区的角度,提出将电网所有PV节点松弛为PQ节点,由注入电流形式的潮流方程计算出全网电压越限节点,利用越限节点电压与电网其余节点电压间的线性灵敏度不断校正直到全网节点电压不再越限,通过进一步潮流计算校验,确定所有中枢节点。将全网中枢点数目确定为应划分成的分区数,以节点电压与节点注入无功电流之间的线性灵敏度为无功电压标度,建立无功源控制空间,引入云聚类算法,完成全网节点从无功源控制空间向云模型的转换,进而由云发生器完成以所定中枢点为中心的电网所有节点的聚类软划分。IEEE 14、IEEE 30节点输电网络仿真测试结果,验证了所提方法的有效性。     

基于向量相似度的无功电压分区方法的研究

以电力网络无功电压灵敏度为基础,提出基于向量相似度理论的无功电压分区新方法。首先,在分区前,利用广义Tellegen定理计算出网络中每个节点相对于其他节点的无功电压灵敏度,并形成电压无功灵敏度矩阵;其次,利用向量相似度数学方法计算灵敏度矩阵各列的相似度,由此定义了新的电气距离,形成电气距离矩阵;最后,建立模糊相似矩阵,利用模糊聚类理论划分电压控制区域。IEEE-30系统和IEEE-118系统仿真结果表明所提分区方法的准确性和合理性。     

基于无功源控制空间聚类分析的无功电压分区

首先分析了现有电气距离定义在无功电压控制分区研究中的不足,通过考虑PV节点准稳态物理响应的灵敏度计算,构造了无功源控制空间。在这个空间中,待分区节点坐标的每一维表示了相应无功源节点对它的控制能力,从而将原有的电网分区问题转换为数学上的高维空间聚类问题。在此基础上,提出了新的电气距离定义,利用凝聚的层次聚类算法,对无功电压控制的分区问题进行研究,分别针对IEEE 39节点试验系统和实际电力系统数据进行了分析计算。该算法已经在江苏省调度中心的二级电压控制系统中得到了实际应用。     

基于集群划分的高渗透率分布式系统无功优化

可再生能源在电力系统的渗透率不断增长,大规模分布式电源的接入对电力系统的优化调度带来新的挑战。在考虑分布式电源大规模接入的基础上,对电力系统进行集群划分和无功优化研究。首先引入改进的电气距离的概念,以此作为聚类算法的距离量度,应用谱聚类方法,将含高渗透率分布式可再生能源系统划分为若干亚群落,并确定各集群内关键节点。再以网损和电压波动最小为优化目标,调节关键节点处光伏逆变器的无功功率,达到减小网损和稳定电压输出的目的。为求解所建立的双目标无功优化问题,提出基于改进粒子群优化算法的智能调压策略,对多个亚群落进行无功优化。将集群划分方法和无功优化策略应用于IEEE 33节点标准系统,提高了节点电压稳定性,降低了网损。针对大规模分布式能源系统,进一步提出快速智能调压策略,应用于安徽省金寨县某台区实际系统,得到良好控制效果,且在调节时间、运行成本、投入成本方面均有大幅削减。     

交直流系统主导节点选择与无功分区的概率优化方法

为保证分区电源对其分区内部换流站节点具有较强的电压控制能力,提出了一种交直流系统主导节点选择与无功分区的概率优化方法。通过对换流站进行负荷等值,模拟了源-荷-换流站节点功率的典型场景,进而采用机会约束计及源-荷-换流站节点功率变化时无功的分区平衡要求,建立考虑交直流耦合点可控性目标的优化模型,并基于目标相对占优的免疫遗传算法进行求解,从而进一步加强区域内电源对换流站的电压控制能力。基于IEEE 39节点系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于Tabu搜索的电压控制分区

电力系统的电压控制分区是一个非线性的大规模组合优化问题，使用常规方法常难以得到理想的结果。文中首先基于电压幅值对无功功率的灵敏度定义了电力系统各节点间的电气距离。然后根据电气节点间电气距离的关系，将电气节点映射到几何空间，从而将电力系统分区问题转化为几何空间中点的聚类问题，由此建立了电压控制分区的组合优化模型。Tabu搜索法被用于求解该模型。最后在IEEE 118节点测试系统上对该方法进行了验证，结果表明该方法有效、可行。     

基于分区的含DG配电网实时无功优化

针对含DG配电网实时无功优化问题,提出了更适合该问题的目标函数,并将实时无功优化与配电网动态分区、短期无功调度相互配合来实现空间上和时间上的解耦。针对配电网动态分区问题,提出了支路切割枚举法,实现了快速动态分区。考虑系统区内无功储备不足等特殊情况,可能会导致系统电压在优化后仍有越限,为保证系统安全,启动第二次优化。通过对含DG的33节点配电系统算例和某实际线路进行验证,表明了该算法在求解实时无功优化问题时的正确性和有效性。     

考虑无功源容量约束的无功分区方法

无功分区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。虽然,基于复杂网络社团结构的方法为无功分区这个NP难题的求解提供了便捷高效的算法,但是这类方法未能有效处理无功源的容量约束,因此分区结果存在与无功电压控制需求不够一致的问题。为此,本文首先建立无功源平抑受控节点无功变化的控制灵敏度矩阵;之后结合无功源控制容量约束和无功源耦合程度给出了预分区方法,避免初始分区过大超过无功源控制能力的情况;继而,建立以无功传输效率为权重的加权模块度指标,以量化无功分区平衡的程度,避免在分区内出现远距离的无功输送通道。最后,在某省级实际电网规划方案中验证了该方法的有效性。算例表明,本文提出的无功分区结果更加合理,并有利于指导我国实际电网未来的无功源规划与建设。     

考虑源荷功率随机性和相关性的主导节点选择与无功分区方法

为保持自动电压控制(AVC)系统的可靠运行,无功分区方案需适应较长时间段内源荷功率的随机变化.为此,提出一种考虑源荷功率随机性和相关性的主导节点选择与无功分区的协调优化方法.模型考虑了源荷功率的随机性和相关性及其变化时无功分区的平衡要求,并提出了考虑分区最大无功需求的场景压缩技术以实现源荷功率典型场景的模拟;采用基于目标相对占优的免疫遗传算法对模型进行求解.以IEEE 39节点系统仿真验证所述方法的有效性,仿真结果表明分区方案可以充分满足源荷功率随机变化下的无功平衡要求.     

基于谱聚类的城市低电压分区治理决策

在目前配电系统相对发输电系统较为落后的电力市场环境下,低电压治理是亟须解决的问题。合理地确定治理分区是科学、有效地进行低电压治理的重要前提。基于谱聚类算法的城市低电压分区方法,首先考虑了最低电压幅值、低电压涉及户数、电压越（下）限时间及年供电量4个指标构成样本空间。其次通过欧氏距离建立拉普拉斯（Laplace）矩阵,由Laplace矩阵的相对特征值差自动确定低电压治理的分区数目,将Laplace矩阵的前两个和前三个特征向量映射到二维和三维空间,直观地划分治理分区。然后构造评估函数,评估低电压分区的效果,采用k-means算法对特征向量进行聚类,画出分区谱系图,得到层次分明的低电压分区治理方案。该算法基于复杂网络原理,具有严谨的理论依据。以江西省某市典型数据为例验证了所提算法的有效性。     

含可再生分布式电源参与调控的配电网动态分区实时无功优化方法

可再生分布式电源高比例接入,其出力随机性叠加负荷波动性,极大地增加了配电网无功电压调控难度。结合风电、光伏等可再生分布式电源的动态无功调节特性,提出配电网动态分区实时无功优化方法。基于配电网辐射状结构特性,根据支路末端节点性质逆向初步合并,以最大模块度函数为衡量指标进行初始分区,并根据实时运行状态和无功储备约束调整分区,形成可满足动态无功调节的最佳分区方案,然后执行分区实时无功电压调控。最后,以IEEE33节点系统为例通过MATLAB编程进行仿真分析,结果表明:日内实时控制与动态分区相结合,有效提高系统无功电压控制快速性和精确性。