本發(fā)明屬于配電網(wǎng)分區(qū)領(lǐng)域，具體涉及一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，大規(guī)模的分布式新能源(dg)、儲能、新型交互式用電設(shè)備等負荷側(cè)資源并網(wǎng)，配電網(wǎng)的節(jié)點數(shù)日益增加，拓撲結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜?，F(xiàn)如今，傳統(tǒng)的集中式控制已很難滿足配電網(wǎng)對電壓調(diào)控的精準性、快速性的要求，因此，需對配電網(wǎng)進行分區(qū)調(diào)控，通過對各獨立分區(qū)進行電壓調(diào)節(jié)，確保配電網(wǎng)的各分區(qū)內(nèi)具有充足的功率儲備和較強的控制能力，實現(xiàn)區(qū)域電壓波動的就地平衡，簡化分區(qū)間信息交互，減輕通訊壓力，降低配電網(wǎng)的電壓控制難度。

2、在現(xiàn)有的技術(shù)中，提出了很多基于電氣距離的聚類算法來解決電網(wǎng)分區(qū)的問題，這些方法僅采用靈敏度法得到電氣距離，在概念上沒有考慮空間位置的關(guān)系，這會影響計算結(jié)果的可信度，且配電網(wǎng)分區(qū)多為非重疊分區(qū)，分區(qū)內(nèi)節(jié)點對其他區(qū)域的影響也是配電網(wǎng)分區(qū)分析的重點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的方法及系統(tǒng)。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提出一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的方法；

4、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲改變或極端源荷波動時，所述方法包括：

5、s1、基于有源配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲數(shù)據(jù)及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對有源配電網(wǎng)進行初步分區(qū)，確定有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的重疊區(qū)域；

6、s2、對有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域中的重疊節(jié)點進行分區(qū)調(diào)整，得到區(qū)域再劃分結(jié)果；

7、s3、基于區(qū)域再劃分結(jié)果，考慮分區(qū)內(nèi)有功、無功的平衡，對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，得到有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果；

8、當(dāng)配電網(wǎng)正常運行或源荷波動較小時，所述方法為：

9、考慮分區(qū)內(nèi)有功、無功的平衡，對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，得到有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果。

10、所述s1包括：

11、s11、采用以下公式確定有源配電網(wǎng)中節(jié)點的局部連接相似度：

12、

13、上式中，wij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的局部連接相似度，ki為節(jié)點i的度，aij為連接節(jié)點i和節(jié)點j的邊的權(quán)重，x為節(jié)點i和節(jié)點j的共同相鄰節(jié)點，sij為節(jié)點i和節(jié)點j的共同鄰居節(jié)點集合，kx為節(jié)點x的度；

14、s12、基于有源配電網(wǎng)中節(jié)點的局部連接相似度，通過模糊層次聚類法對配電網(wǎng)節(jié)點進行分區(qū)；

15、s13、采用以下公式計算各分區(qū)之間的分區(qū)相似度，若兩分區(qū)的區(qū)間相似度大于設(shè)定閾值則將這兩個分區(qū)合并，完成對有源配電網(wǎng)的初步分區(qū)；

16、

17、上式中，δ(ci，cj)為分區(qū)ci分區(qū)cj之間的相似度，n(ci)為分區(qū)ci包含的節(jié)點，n(cj)為分區(qū)cj包含的節(jié)點。

18、所述s2包括：

19、s21、基于配電網(wǎng)的電氣距離，采用以下公式確定各分區(qū)的模塊度：

20、

21、aij＝d′ij；

22、

23、上式中，qv為分區(qū)v的模塊度，evv，為分區(qū)v內(nèi)部總連邊權(quán)重占全網(wǎng)絡(luò)總連邊權(quán)重的比重，av為分區(qū)v中所有節(jié)點的總連邊權(quán)重占全網(wǎng)絡(luò)節(jié)點總連邊權(quán)重的比重，m為配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有邊的權(quán)重之和，aij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的連邊權(quán)重，δ(ci，v)為分區(qū)ci和分區(qū)v之間的相似度，δ(cj，v)為分區(qū)cj和分區(qū)v之間的相似度，d′ij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，ki為所有與節(jié)點i相連的邊的權(quán)重之和；

24、s22、將初步分區(qū)確定的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域中的各重疊節(jié)點作為各獨立子分區(qū)，一個分區(qū)內(nèi)除重疊區(qū)域外的非重疊區(qū)域和不存在重疊區(qū)域的分區(qū)作為各獨立分區(qū)，基于模塊度指標將各獨立子分區(qū)合并至與其臨近的獨立分區(qū)中，得到區(qū)域再劃分結(jié)果，包括：

25、s221、對于各獨立子分區(qū)均進行如下操作：

26、若將獨立子分區(qū)e合并至獨立分區(qū)u后的模塊度增加量大于將e合并至獨立分區(qū)v后的模塊度增加量，則將e合并至獨立分區(qū)u中；

27、若將獨立子分區(qū)e合并至獨立分區(qū)u后的模塊度減少量小于將e合并至獨立分區(qū)v后的模塊度減少量，則將e合并至獨立分區(qū)u中；

28、s222、計算進行步驟s221所述操作后各分區(qū)的無功儲備量，判斷各分區(qū)的無功儲備量是否滿足無功儲備量約束，對于不滿足無功儲備量約束的分區(qū)，將該分區(qū)與其相鄰的滿足無功儲備量約束的分區(qū)合并；

29、s223、計算合并后各分區(qū)的無功儲備量，再次判斷各分區(qū)的無功儲備量是否滿足無功儲備量約束，對于仍不滿足無功儲備量約束的分區(qū)，重復(fù)步驟s222，直至各分區(qū)的無功儲備量均滿足無功儲備量約束，此時得到區(qū)域再劃分結(jié)果。

30、所述s21中，配電網(wǎng)的電氣距離為基于靈敏度法和傳輸阻抗法構(gòu)建的表征配電網(wǎng)潮流關(guān)系和空間位置關(guān)系的電氣距離，其計算方法包括：

31、s211、分別計算基于靈敏度法和基于傳輸阻抗法的配電網(wǎng)節(jié)點間的電氣距離：

32、所述基于靈敏度法的配電網(wǎng)節(jié)點間的電氣距離，采用以下公式計算得到：

33、dij＝1-lij/max{lij}；

34、

35、上式中，dij為基于靈敏度法的節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，lij為配電網(wǎng)中其他節(jié)點對節(jié)點i和節(jié)點j靈敏度的影響，n為配電網(wǎng)中的節(jié)點數(shù)，αim為節(jié)點i和節(jié)點m之間的靈敏度，αjm為節(jié)點j和節(jié)點m之間的靈敏度；

36、所述基于傳輸阻抗法的配電網(wǎng)節(jié)點間的電氣距離，采用以下公式計算得到：

37、

38、上式中，為支路ij的輸出功率，為支路ij的注入功率，zij為支路ij的阻抗，表征功率由節(jié)點i傳至節(jié)點j的等效傳輸阻抗，取|zij|作為節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，為支路ij供電下游的等效阻抗；

39、s212、結(jié)合兩種電氣距離，采用以下公式計算配電網(wǎng)的電氣距離：

40、

41、上式中，d′ij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，分別為dij、zij的權(quán)重，dij為基于靈敏度法的節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，|zij|為基于傳輸阻抗法的節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離。

42、所述考慮分區(qū)內(nèi)有功、無功的平衡，對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，得到有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果，包括：

43、s31、基于區(qū)域再劃分結(jié)果，利用改進沙貓群優(yōu)化算法對配電網(wǎng)各分區(qū)內(nèi)節(jié)點的綜合指標進行尋優(yōu)，通過迭代更新粒子輸出所有分區(qū)的最優(yōu)中心節(jié)點；

44、所述節(jié)點的綜合指標，采用以下公式計算得到：

45、fcen＝η1obs+η2con；

46、上式中，fcen為節(jié)點的綜合指標，η1、η2分別為obs、con的權(quán)重，obs為節(jié)點的可觀性指標，con為節(jié)點的可控性指標；

47、s32、計算每個分區(qū)的最優(yōu)中心節(jié)點的綜合指標值，根據(jù)各分區(qū)的最優(yōu)中心節(jié)點的綜合指標值設(shè)定各分區(qū)的最小節(jié)點綜合指標預(yù)設(shè)值fmin，保持各分區(qū)內(nèi)綜合指標值大于預(yù)設(shè)值的節(jié)點不變動，將分區(qū)內(nèi)的其他節(jié)點作為邊緣節(jié)點，根據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點間的連接關(guān)系，采用改進沙貓群優(yōu)化算法由外向內(nèi)依次尋優(yōu)各邊緣節(jié)點的最優(yōu)相鄰分區(qū)，將該邊緣節(jié)點劃分到其最優(yōu)相鄰分區(qū)中；

48、s33、每進行一次劃分分區(qū)內(nèi)邊緣節(jié)點的操作后，計算一次配電網(wǎng)綜合平衡度指標，當(dāng)劃分完配電網(wǎng)的所有分區(qū)后，選取綜合平衡度指標最大的劃分結(jié)果作為有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果s；

49、所述配電網(wǎng)的綜合平衡度指標，采用以下公式計算得到：

50、

51、上式中，為綜合配電網(wǎng)有功無功總平衡度指標，λ1、λ2分別為的權(quán)重，為配電網(wǎng)總有功功率平衡度指標，為配電網(wǎng)總無功功率平衡度指標。

52、第二方面，本發(fā)明提出一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的系統(tǒng)，包括初步分區(qū)模塊、再劃分模塊和微調(diào)模塊；

53、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲改變或極端源荷波動時：

54、所述初步分區(qū)模塊用于基于有源配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲數(shù)據(jù)及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對有源配電網(wǎng)進行初步分區(qū)，確定有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的重疊區(qū)域；

55、所述再劃分模塊用于對有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域中的重疊節(jié)點進行分區(qū)調(diào)整，得到區(qū)域再劃分結(jié)果；

56、所述微調(diào)模塊用于基于區(qū)域再劃分結(jié)果，考慮分區(qū)內(nèi)有功、無功的平衡，對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，得到有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果。

57、當(dāng)配電網(wǎng)正常運行或源荷波動較小時：

58、所述微調(diào)模塊用于考慮分區(qū)內(nèi)有功、無功的平衡，對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，得到有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果。

59、所述初步分區(qū)模塊包括局部相似度單元、節(jié)點分區(qū)單元和分區(qū)相似度單元；

60、所述局部相似度單元用于采用以下公式確定有源配電網(wǎng)中節(jié)點的局部連接相似度：

61、

62、上式中，wij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的局部連接相似度，ki為節(jié)點i的度，aij為連接節(jié)點i和節(jié)點j的邊的權(quán)重，x為節(jié)點i和節(jié)點j的共同相鄰節(jié)點，sij為節(jié)點i和節(jié)點j的共同鄰居節(jié)點集合，kx為節(jié)點x的度；

63、所述節(jié)點分區(qū)單元用于基于有源配電網(wǎng)中節(jié)點的局部連接相似度，通過模糊層次聚類法對配電網(wǎng)節(jié)點進行分區(qū)；

64、所述分區(qū)相似度單元用于采用以下公式計算各分區(qū)之間的區(qū)間相似度，若兩分區(qū)的區(qū)間相似度大于設(shè)定閾值則將這兩個分區(qū)合并，完成對有源配電網(wǎng)的初步分區(qū)；

65、

66、上式中，δ(ci，cj)為分區(qū)ci和分區(qū)cj之間的相似度，n(ci)為分區(qū)ci包含的節(jié)點，n(cj)為分區(qū)cj包含的節(jié)點。

67、所述再劃分模塊包括模塊度單元和獨立子分區(qū)合并單元；

68、所述模塊度單元用于基于配電網(wǎng)的電氣距離，采用以下公式確定各分區(qū)的模塊度：

69、

70、aij＝d′ij；

71、

72、上式中，qv為分區(qū)v的模塊度，evv為分區(qū)v內(nèi)部總連邊權(quán)重占全網(wǎng)絡(luò)總連邊權(quán)重的比重，av為分區(qū)v中所有節(jié)點的總連邊權(quán)重占全網(wǎng)絡(luò)節(jié)點總連邊權(quán)重的比重，m為配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有邊的權(quán)重之和，aij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的連邊權(quán)重，δ(ci，v)為分區(qū)ci和分區(qū)v之間的相似度，δ(cj，v)為分區(qū)cj和分區(qū)v之間的相似度，d′ij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，ki為所有與節(jié)點i相連的邊的權(quán)重之和；

73、所述獨立子分區(qū)合并單元用于將初步分區(qū)確定的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域中的各重疊節(jié)點作為各獨立子分區(qū)，一個分區(qū)內(nèi)除重疊區(qū)域外的非重疊區(qū)域和不存在重疊區(qū)域的分區(qū)作為各獨立分區(qū)，基于模塊度指標將各獨立子分區(qū)合并至與其臨近的獨立分區(qū)中，得到區(qū)域再劃分結(jié)果，包括：

74、對于各獨立子分區(qū)均進行如下操作：

75、若將獨立子分區(qū)e合并至獨立分區(qū)u后的模塊度增加量大于將e合并至獨立分區(qū)v后的模塊度增加量，則將e合并至獨立分區(qū)u中；

76、若將獨立子分區(qū)e合并至獨立分區(qū)u后的模塊度減少量小于將e合并至獨立分區(qū)v后的模塊度減少量，則將e合并至獨立分區(qū)u中；

77、計算各獨立子分區(qū)進行所述操作后各分區(qū)的無功儲備量，判斷各分區(qū)的無功儲備量是否滿足無功儲備量約束，對于不滿足無功儲備量約束的分區(qū)，將該分區(qū)與其相鄰的滿足無功儲備量約束的分區(qū)合并；

78、計算合并后各分區(qū)的無功儲備量，再次判斷各分區(qū)的無功儲備量是否滿足無功儲備量約束，對于仍不滿足無功儲備量約束的分區(qū)，重復(fù)將該分區(qū)與其相鄰的滿足無功儲備量約束的分區(qū)合并，直至各分區(qū)的無功儲備量均滿足無功儲備量約束，此時得到區(qū)域再劃分結(jié)果。

79、所述再劃分模塊還包括電氣距離構(gòu)建單元；

80、所述電氣距離構(gòu)建單元用于構(gòu)建基于靈敏度法和基于傳輸阻抗法的配電網(wǎng)節(jié)點間的電氣距離，其計算方法包括：

81、所述基于靈敏度法的配電網(wǎng)節(jié)點間的電氣距離，采用以下公式計算得到：

82、dij＝1-lij/max{lij}；

83、

84、上式中，dij為基于靈敏度法的節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，lii為配電網(wǎng)中其他節(jié)點對節(jié)點i和節(jié)點j靈敏度的影響，n為配電網(wǎng)中的節(jié)點數(shù)，αim為節(jié)點i和節(jié)點m之間的靈敏度，αjm為節(jié)點j和節(jié)點m之間的靈敏度；

85、所述基于傳輸阻抗法的配電網(wǎng)節(jié)點間的電氣距離，采用以下公式計算得到：

86、

87、上式中，為支路ij的輸出功率，為支路ij的注入功率，zij為支路ij的阻抗，表征功率由節(jié)點i傳至節(jié)點j的等效傳輸阻抗，取|zij|作為節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，為支路ij供電下游的等效阻抗；

88、結(jié)合兩種電氣距離，采用以下公式計算配電網(wǎng)的電氣距離：

89、

90、上式中，d′ij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，分別為dij、zij的權(quán)重，dij為基于靈敏度法的節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離，|zij|為基于傳輸阻抗法的節(jié)點i和節(jié)點j之間的電氣距離。

91、所述微調(diào)模塊包括中心節(jié)點尋優(yōu)單元、邊緣節(jié)點劃分單元和最終分區(qū)單元；

92、所述中心節(jié)點尋優(yōu)單元用于基于區(qū)域再劃分結(jié)果，利用改進沙貓群優(yōu)化算法對配電網(wǎng)各分區(qū)內(nèi)節(jié)點的綜合指標進行尋優(yōu)，通過迭代更新粒子輸出所有分區(qū)的最優(yōu)中心節(jié)點；

93、所述節(jié)點的綜合指標，采用以下公式計算得到：

94、fcen＝η1obs+η2con；

95、上式中，fcen為節(jié)點的綜合指標，η1、η2分別為obs、con的權(quán)重，obs為節(jié)點的可觀性指標，con為節(jié)點的可控性指標；

96、所述邊緣節(jié)點劃分單元用于計算每個分區(qū)的最優(yōu)中心節(jié)點的綜合指標值，根據(jù)各分區(qū)的最優(yōu)中心節(jié)點的綜合指標值設(shè)定各分區(qū)的最小節(jié)點綜合指標預(yù)設(shè)值fmin，保持各分區(qū)內(nèi)綜合指標值大于預(yù)設(shè)值的節(jié)點不變動，將分區(qū)內(nèi)的其他節(jié)點作為邊緣節(jié)點，根據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點間的連接關(guān)系，采用改進沙貓群優(yōu)化算法由外向內(nèi)依次尋優(yōu)各邊緣節(jié)點的最優(yōu)相鄰分區(qū)，將該邊緣節(jié)點劃分到其最優(yōu)相鄰分區(qū)中；

97、所述最終分區(qū)單元用于每進行一次劃分分區(qū)內(nèi)邊緣節(jié)點的操作后，計算一次配電網(wǎng)綜合平衡度指標，當(dāng)劃分完配電網(wǎng)的所有分區(qū)后，選取綜合平衡度指標最大的劃分結(jié)果作為有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果s；

98、所述配電網(wǎng)的綜合平衡度指標，采用以下公式計算得到：

99、

100、上式中，為綜合配電網(wǎng)有功無功總平衡度指標，λ1、λ2分別為的權(quán)重，為配電網(wǎng)總有功功率平衡度指標，為配電網(wǎng)總無功功率平衡度指標。

101、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

102、1、本發(fā)明提出一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的方法及系統(tǒng)，該方法在配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲改變或極端源荷波動時，首先基于有源配電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲數(shù)據(jù)及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對有源配電網(wǎng)進行初步分區(qū)，確定有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的重疊區(qū)域；再對有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域中的重疊節(jié)點進行分區(qū)調(diào)整，得到區(qū)域再劃分結(jié)果；最后基于區(qū)域再劃分結(jié)果，考慮分區(qū)內(nèi)有功、無功的平衡，對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，得到有源配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最終分區(qū)結(jié)果。該方法首先獲得區(qū)域間交互影響的重疊節(jié)點，對重疊節(jié)點進行分區(qū)調(diào)整，保證了區(qū)域內(nèi)部耦合緊密而區(qū)域間耦合稀疏的需求，對分區(qū)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)，保證了分區(qū)內(nèi)有功無功的平衡，在維持配電網(wǎng)穩(wěn)定性和平衡性的同時，確保分區(qū)更加的準確，盡可能的減少因源荷波動引起的頻繁分區(qū)。

103、2、本發(fā)明提出一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的方法及系統(tǒng)，該方法考慮到有源配電網(wǎng)中重疊區(qū)域節(jié)點間交互影響的不確定性，基于靈敏度法和傳輸阻抗法構(gòu)建了表征潮流和空間位置關(guān)系的氣距離，保證了電氣距離計算結(jié)果的可信度；還考慮到配電網(wǎng)各種擾動引起的電壓波動，構(gòu)建了保證各分區(qū)內(nèi)無功儲備量充裕的約束指標，對維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定具有重要作用。

104、3、本發(fā)明提出一種有源配電網(wǎng)動態(tài)分區(qū)的方法及系統(tǒng)，由于光伏、風(fēng)機出力的隨機性和負荷的頻繁波動性，單一時間斷面的靜態(tài)潮流不能滿足有源配電網(wǎng)長時間尺度的運行要求，但為了保持有源配電網(wǎng)調(diào)度的連續(xù)性和平穩(wěn)性，配電網(wǎng)分區(qū)不宜頻繁變動，因此該方法采用動態(tài)分區(qū)的方式，在配電網(wǎng)正常運行或源荷波動較小的情況下，僅通過對各分區(qū)內(nèi)的邊緣節(jié)點進行微調(diào)來保證配電網(wǎng)分區(qū)的平穩(wěn)性和經(jīng)濟性。