[发明专利]一种基于半监督谱聚类的最优解列断面搜索方法

说明书

技术领域

本发明属于电力技术领域，涉及大电网严重故障下隔离地点的合理选择问题，具体涉及一种基于半监督谱聚类的最优解列断面搜索方法。

背景技术

我国电网规模的不断扩大和跨区互联电网的形成，给系统的安全稳定控制带来了巨大的挑战。近年来的国内外大停电事故，一方面警示着人们必须不断重视电力系统安全稳定运行；另一方面：受限于电力系统运行的复杂性，要从根本上避免系统崩溃或解列行为是非常困难的。然而，当大电网受到大扰动面临崩溃之前，有效地识别当前特殊工况，选择合适的断面，进行主动解列，将大系统分割成各自同步的子系统独立运行，能够最大限度的减小解列操作带来的不利影响，阻止事故蔓延。

最优解列断面搜索方法一般以最小不平衡功率或者最小有功潮流冲击为目标，同时兼顾同调性、潮流平衡等多个约束。上述过程能够抽象为一个单目标函数、多约束条件的组合优化问题。最小不平衡功率是指解列断面上的有功潮流代数和最小，使得解列后各子网切机、切负荷量尽量少，有利于电网经济运行，但无法保证电网的暂态稳定裕度足够大；在输电距离较小的局部电网，线路的有功潮流信息可以反映节点间的电气联系，最小有功潮流冲击是指断面上的有功潮流的绝对值之和最小，在该处解列可以将电气联系较弱的数个子网分离，利于电网恢复稳定。而我国的电网结构较复杂，大容量、远距离输电格局逐渐形成，使得电气距离对节点之间电气联系的影响不容忽视，因此，需要结合有功潮流和电气距离对目标函数进行优化改进。

在实际的电力系统中，每一条线路都有开断的可能，当电网规模增大时，相应的解列策略呈几何指数O(2^m)增长，上述各目标函数的求解复杂度极高，是一个NP(Non-deterministic Polynomial)难题，因此，如何能够应对实际大电网求解过程中的NP难题，快速寻找到最优主动解列断面具有紧迫的现实意义。

为了解决NP难题，现有的思路大致分为三种：

(1)简化网架结构+结果重新校验。[文献1]和[文献2]将原电力系统网架进行等值和化简，以缩小决策空间；[文献3]采用基于弱连接的求解方法，明确指出须采用一定的化简算法将大电网简化为100节点以内，方能取得较快的求解速度。采用这样的技术路线，将一个成百上千节点的电力网络化简到几十节点甚至更少，可能会丢失很多可行解，从而可能错过最优解。

(2)采用人工智能类方法、启发类方法求近似解。[文献4]和[文献5]采用的不同人工智能类算法，以期望在一定程度上解决实际大电网面临的NP难题。值得注意的是，此类方法容易陷入局部最优解，全局搜索能力和泛化能力存在局限性。

(3)将NP难题进行类比，映射为其它相对容易求解的问题。[文献6]采用采用量化的分布特性分析代替NP完全问题中的线路搜索，实现NP完全问题向聚类问题的转化，进行了求解NP难题新的探索。

由此可见，当前主动解列最优断面求解的NP挑战依旧存在，上述第三类方法尚属于起步阶段，成果较少。

因此，根据实际工况和网架结构，研究最优解列断面快速搜索方法是主动解列研究体系下的核心环节，对于维护电力系统安全稳定运行具有重要意义。

[文献1]乔颖,沈沉,卢强.大电网解列决策空间筛选及快速搜索方法[J].中国电机工程学报,2008,28(22):23-28。

[文献2]吴学娟,沈沉,向学军,等.主动解列策略求解过程中的网络化简[J].中国电机工程学报,2008,28(7):7-12。

[文献3]倪敬敏,沈沉,李颖,等.主动解列控制中电网弱连接的一种在线识别方法[J].中国电机工程学报,2011,31(4):24-30。

[文献4]Aghamohammadi M R,Shahmohammadi A.Intentional islanding using a new algorithm based on ant search mechanism[J].International Journal of Electrical Power&Energy Systems,2012,35(1):138-147。