【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电网级联故障缓解领域，尤其涉及一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法和系统。
技术介绍
1、级联失效可描述为由关键网络组件中断触发的多米诺骨牌效应，导致其他计算机过载，从而导致一系列失效在整个网络中传播。此外，网络复杂性、内部/互连性和相互依赖性的增长导致失效的可能性从组件级扩展到系统级。电网容易因自然或人为危害事件而造成损坏，这些事件可能会同时破坏关键/多个电网组件的功能，从而导致一系列级联失效在整个电网中蔓延。
2、有意控制孤岛(ici)是将网格分离成许多受控功能孤岛，可以成为防止大规模不受控制停电的有效防御策略。ici方法旨在以最佳方式将电网划分为稳定且功能正常的子电网,以最大限度地减少电力流动中断或最大限度地减少电力流动失衡。现有技术都集中在考虑求解时间变化、聚类数量和受控约束的情况下确定ici解决方案中采取的最优分裂算法，而没有测试这种算法在考虑功率动态级联失效模型时抑制失效传播的能力。因此，目前缺乏将ici解决方案和大规模级联失效传播模型集成，缓解电网级联失效的方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法和系统，实现了将ici解决方案和大规模级联失效传播模型集成来缓解电网级联失效。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，包括：
3、获取总电网的网格状态和总电网中的各线路容量；所述网格状态包括各节点的运行数据和各节点之间的连接
4、分配级联失效事件，启动调度和减载算法以平衡总电网中的电力需求和电力供给，并通过直流电模型计算总电网中各节点之间的第一线路潮流；
5、根据所述第一线路潮流，更新所述总电网的网格状态，若所述第一线路潮流大于第一线路容量，通过约束频谱聚类算法，将总电网拆分成多个子电网，对每个子电网启动调度和减载算法以平衡各子电网中的电力需求和电力供给，通过直流电模型计算各子电网对应的第二线路潮流；
6、根据各所述第二线路潮流，更新各子电网的网格状态，若当前子电网对应的第二线路潮流大于第二线路容量，移除当前子电网中的过载线路，启动调度和减载算法以平衡当前子电网中的电力需求和电力供给，通过直流电模型计算当前子电网对应的第三线路潮流，并更新当前子电网的网格状态，以使所有子电网中不存在过载线路。
7、可以理解的是，相较于现有技术，本专利技术提供的方法通过模拟级联失效事件，启动调度和减载算法来平衡电力需求和供应，随后根据重新评估的潮流检查所有输电线路容量，当总电网存在重载线时，将约束频谱聚类算法作为i ci解决方案，以最小潮流中断的形式把总电网拆分为子电网，对每个子电网实时调度和减载算法，并根据重新评估的潮流再次检查输电线路容量，直到网络达到稳定。能够在级联失效导致电网不稳定之后和电网不可控之前作为防御措施，缓解电网级联故障，提高电网的整体可靠性和弹性。
8、进一步地，通过调度和减载算法，平衡总电网中的电力需求和电力供给或通过调度和减载算法，平衡各所述子电网中的电力需求和电力供给，具体包括：
9、获取总电网或各子电网的网络状态，作为当前电网的网络状态；
10、根据当前电网的网络状态，将当前电网中的失压节点作为孤岛，将各所述孤岛中容量最大的发电机作为平衡节点；
11、获取每个孤岛的需求值，并将每个孤岛的需求值之和作为总需求；
12、若当前电网中所述孤岛的数量小于一个，将平衡节点的容量作为总供给值；若当前电网中所述孤岛的数量大于等于一个，将所有平衡节点的容量之和作为总供给值；
13、根据所述总供给和所述总需求的大小关系，按照预设比例提高或降低发电机的输出，平衡总供给和总需求。
14、进一步地，所述根据所述总供给和所述总需求的大小关系，按照预设比例提高或降低发电机的输出，平衡总供给和总需求，具体包括：
15、若所述总供给大于所述总需求，根据预设第一比例降低发电机的输出，平衡总供给和总需求；
16、若所述总供给小于等于所述总需求，根据预设第二比例提高发电机的输出，平衡总供给和总需求；其中，若提高后的发电机的输出达到发电机的最大容量时总供给和总需求仍未平衡，则将总需求按照预设第三比例降低，平衡总供给和总需求。
17、可以理解的是，本专利技术提供的方法提供的调度和减载算法是通过扩大/缩小发电机的输出或根据供需不平衡缩小需求来保持平衡，是降低电网不稳定性的初始操作纠正措施。选择容量最大的发电机作为平衡节点，即功率输出可以从零调整到发电机容量的发电机以应用直流潮流模型。
18、进一步地，所述通过约束频谱聚类算法，将总电网拆分成多个子电网,具体包括：
19、根据直流功率模型，计算总电网中各节点之间输电线路的潮流；
20、根据所述各节点之间输电线路的潮流，为每条输电线路分配权重，得到加权网络邻接矩阵；
21、根据所述加权网络邻接矩阵，确定归一化拉普拉斯矩阵的所有特征向量和归一化约束矩阵；
22、删除所述所有特征向量中与负特征值相关的特征向量，并归一化所有特征向量；
23、结合所述归一化约束矩阵，分别计算所述特征向量的成本，得到以最小潮流中断的方式对各节点进行聚类所需的最佳特征向量；
24、根据所述最佳特征向量，将总电网拆分成多个子电网。
25、可以理解的是，本专利技术提供的方法通过将约束频谱聚类算法作为i c i解决方案，利用电网网络的特征值和特征向量来以最小的潮流中断来分割电网网络。相较于其余的ic i解决方案，约束频谱聚类算法可通过复杂的网络理论技术来保证解决方案是全局最小值而不是局部最小值，同时还能在多项式时间内提供确定性的解决方案。
26、进一步地，所述所有子电网中不存在过载线路之后，还包括：
27、根据失效传输线路占所有传输线路的百分比，计算级联大小基于拓扑；
28、根据需求负载损失和网络原始负载的百分比，计算级联大小基于潮流；
29、根据所述级联大小基于拓扑和所述级联大小基于潮流，确定本次级联失效引起的损失。
30、可以理解的是，本专利技术提供的方法通过约束频谱聚类找到将总电网划分为稳定且功能正常的子电网的最佳方式，并测试了这种算法在动态级联失效模型中缓解级联失效传播的能力，通过计算级联大小基于拓扑和级联大小基于潮流，确定级联失效带来的损失，从而更直观地量化在使用约束频谱聚类和调度减载算法后电网因级联失效造成损失的降低。
31、相应地，本专利技术实施例还提供了一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解系统，包括：
32、电网数据获取模块，用于获取总电网的网格状态和总电网中的各线路容量；所述网格状态包括各节点的运行数据和各节点之间的连接关系；
33、级联失效模块，用于分配级联失效事件，通过调度和减载算法，平衡总电网中的电力需求和电力供给，并通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述通过调度和减载算法，平衡总电网中的电力需求和电力供给或通过调度和减载算法，平衡各所述子电网中的电力需求和电力供给，具体包括：
3.如权利要求2所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述根据所述总供给和所述总需求的大小关系，按照预设比例提高或降低发电机的输出，平衡总供给和总需求，具体包括：
4.如权利要求1所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述通过约束频谱聚类算法，将总电网拆分成多个子电网,具体包括：
5.如权利要求1所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述所有子电网中不存在过载线路之后，还包括：
6.一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解系统，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解系统，其特征在于，所述通过调度和减载算法，平衡总电网中的电力需求和电力供给或通过调度
8.如权利要求7所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解系统，其特征在于，所述供需平衡子模块，具体包括：
9.如权利要求6所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解系统，其特征在于，所述通过约束频谱聚类算法，将总电网拆分成多个子电网,具体包括：
10.如权利要求6所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解系统，其特征在于，所述过载线路移除模块之后，还包括：损失量化模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述通过调度和减载算法，平衡总电网中的电力需求和电力供给或通过调度和减载算法，平衡各所述子电网中的电力需求和电力供给，具体包括：
3.如权利要求2所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述根据所述总供给和所述总需求的大小关系，按照预设比例提高或降低发电机的输出，平衡总供给和总需求，具体包括：
4.如权利要求1所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述通过约束频谱聚类算法，将总电网拆分成多个子电网,具体包括：
5.如权利要求1所述的基于约束频谱聚类的电网级联故障缓解方法，其特征在于，所述所有子电网中...
【专利技术属性】
技术研发人员：段秦尉，左剑，潮铸，付聪，钟雅珊，陈卉灿，包博，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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