[发明专利]一种电力系统热稳定安全关键机组的筛选方法

说明书

本发明公开了一种电力系统热稳定安全关键机组的筛选方法，包括：(1)获取指定电力系统的系统节点的有功出力上限、有功出力下限以及系统节点之间的线路阻抗值；(2)挑选系统中任意几条线路作为系统断面，计算所有系统节点对这几条线路的有功类线路灵敏度数值；(3)将系统中每个节点(共n个)对于m条线路的灵敏度值分别看做一个样本点，利用k‑均值算法对这n个样本点进行聚类；(4)筛选出每个聚类类别中的质心作为代表该类的关键机组。本发明在现有有功热稳定灵敏度计算的基础上，利用聚类的思想，解决了电力系统热稳定问题中关键断面所对应的关键机组的选取问题，为电力系统热稳定安全域构建以及热稳定安全控制等问题提供了一种切实可行的前期准备方案，为后续调度人员进行安全控制提供了有力的参考。

技术领域

本发明涉及一种电力系统热稳定安全关键机组的筛选方法，具体涉及一种基于k-均值聚类算法的电力系统热稳定安全关键机组的筛选方法。

背景技术

经济的飞速发展使得电力系统的负荷水平增长很快，越来越多的线路或变压器接近热稳定极限运行。电网快速发展过渡期的网架特点及运行方式安排等原因，使得热稳定约束成为电网安全运行的关键约束。在电力系统安全控制与调度之中，基于灵敏度的有功安全控制方法一直被广泛应用，但是当涉及多条线路构成的系统断面出现热稳定安全问题时，如何快速科学有效地选取适当的机组进行有功功率的调控一直是一项在实际操作中较为突出的难题。在传统的线路热稳定调度控制方案中，灵敏度排序和操作人员实际经验相结合的办法是较为常见的一个思路，但是当断面涉及的重载线路较多同时对应灵敏度高的机组数量较大时，过于依赖操作人员经验的方案往往在保证系统安全的前提下对系统运行的经济效益产生较大的损失。因此，如何在大型电力系统出现潮流热稳定问题时，快速科学的选取关键机组已经成为了当前电力系统安全控制研究以及热稳定安全域降维研究中的一个难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：基于热稳定安全灵敏度分析和k-均聚类算法的基本理论，提供一种能够在大型电力系统中应用的热稳定安全关键机组的筛选方法，克服了在大型电力系统多关键线路断面的情况下进行关键机组筛选常规灵敏度分析法的不做，为后续调度人员进行安全控制提供了有力的参考。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案具体为：一种基于关联模型的多维空间热稳定安全域表示方法，包括以下步骤：

(1)获取指定电力系统的系统节点的有功出力上限、有功出力下限以及系统节点之间的线路的阻抗值和传输功率的上限，其中发电机节点的安全上下限根据电厂给定的数据以及系统运行方式来确定，线路节点的有功上下限根据相应电网设备的参数确定；

(2)筛选实际电网中任意m条线路作为研究的断面，计算所有节点有功出力变化对所选取的m条线路的有功潮流灵敏度，基于直流潮流模型，其中节点i对线路l的灵敏度S_l-i计算公式如下:

上式中，a、b为线路l的两个端点，X_ai为节点a与节点i之间的互阻抗，X_bi为节点b与节点i之间的互阻抗，x_l为线路l的电抗；

(3)将系统中每个节点(共n个)对于m条线路的灵敏度值分别看做一个样本点，G_i＝[S_i1,S_i2,S_i3…S_im]利用k-均值算法对这n个样本点进行聚类，聚类方法如下：

3.1确定k的数值，即希望获得的关键机组的类的个数；

3.2从所有样本点构成的数据集D中随机选取k个数据点作为簇质心C_pk；令每个簇质心代表一个簇；获得簇质心集合为Centroid＝{C_p1,C_p1,C_p1…C_pk}；