[发明专利]基于模糊聚类和最短路径的关键输电断面搜索方法

权利要求书

1.一种基于模糊聚类和最短路径的关键输电断面搜索方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：基于有功潮流形成有向图，确定顺流、逆流节点顺序，计算发电机对线路的贡献功率和负荷对线路的汲取功率，得到所有线路的功率构成向量；

步骤2：基于所述功率构成向量，采用划分熵指数为准则函数的模糊聚类方法确定故障或过载线路的并行输电断面，所述并行输电断面与过载线路同属一类的线路一起组成过载线路的初始输电断面；

步骤3：基于最短路径对步骤2所述的初始输电断面的每条线路进行判别，找到同时包含待定线路和过载线路的最短路径，并确定最短回路中的候选关键支路；

步骤4：计算故障或过载支路切除之后候选关键输电断面中的每一支路的功率分布因子，若大于设定值，则保留该线路为关键输电断面支路；否则，删除该线路，最终的线路集合即构成关键输电断面。

2.如权利要求1所述的关键输电断面搜索方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：

步骤11：对于发电机数为NG，负荷数为NL，支路数为NB的电网系统，基于系统潮流计算形成有向图，得到节点-支路关联矩阵；建立发电机对线路潮流贡献因子矩阵K_lG和负荷对线路潮流汲取因子矩阵K_lL；

步骤12：计算线路j传输功率中发电机i的贡献功率P_Gi-j和负荷m的汲取功率P_j-Lm：

式中：i、j、m的取值范围分别为i＝1，2，…，NG、j＝1，2，3，…，NB、m＝1，2，…，NL，P_G(i)为发电机i的功率，P_L(m)为负荷m的功率；

步骤13：计算发电机i经线路j向负荷m输送的功率

式中：P_l(j)为线路j上传输的功率。

3.如权利要求1所述的关键输电断面搜索方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

步骤21：将初始分类数T设定为2；给定最大分类数Tmax；

步骤22：计算线路功率构成向量Pj元素代数和序列s(j)；

步骤23：计算当前初始聚类中心：k＝0；计算线路j归一化模值

其中：元素代数和序列s(j)的最大值与最小值分别为Smax、Smin，

步骤24：计算当前线路功率构成向量j隶属于第t个聚类中心的隶属度

其中，m∈(1,∞)是一个加权指数，进一步得到隶属度矩阵U^(k)：

步骤25：令k＝k+1，更新聚类中心：

步骤26：若均有则得到了对应于分类数为T时的聚类结果；每个样本对所有聚类中心的隶属度，及相应的聚类中心；转到步骤127；否则，转到步骤124；

步骤27：计算划分熵指数PE，

步骤28：T＝T+1，若T<T_max，转到步骤123；否则，得到T与PE的关系曲线，转到步骤29；

步骤29：计算T不同取值时的曲率K^(T)，计算公式为：其中y为T与PE的关系表达式PE＝y(T)；当K^(T)最大时，对应的点为即为曲线递增曲率显著变化点，此处T值为最佳分类数T_best，由此得到聚类最佳分类结果。

4.如权利要求3所述的关键输电断面搜索方法，其特征在于，

所述最大分类数Tmax的取值小于

5.如权利要求1所述的关键输电断面搜索方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

步骤31：对初始关键输电断面中的线路j，选定第一条线路，j＝1；

步骤32：确定同时包含初始输电断面中线路j与故障或过载线路的最短回路；

步骤33：以故障或过载线路潮流方向为回路方向，依回路方向遍历当前最短回路中的全部线路，与回路方向相反的支路，选入候选关键输电断面；

步骤34：j＝j+1；若j＞Nc，程序结束；否则，转向步骤31。

6.如权利要求1所述的关键输电断面搜索方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：

步骤41：对于候选关键输电断面的每一支路，校核故障或过载支路切除之后相应的功率分布因子是否大于设定值；按下式计算候选关键输电断面中的每一支路lj在故障或过载支路li开断后的功率分布因子λ_j：

式中：和分别为支路li开断前后线路lj的有功功率；P_i⁽⁰⁾为支路li断开前该线路的有功潮流；

步骤42：若是，则该支路为关键输电断面中的支路，否则，从关键输电断面中删除该支路。