[发明专利]一种主动配电网的无功电压分区方法及系统

权利要求书

1.一种主动配电网的无功电压分区方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：根据基于网络拓扑结构的节点度中心性和节点介数中心性两个评价指标和基于网络动力学的失同步扩散时间和临界同步耦合强度两个评价指标构建包含4个评价指标的决策矩阵，将决策矩阵线性化得到规范决策矩阵；根据基于网络拓扑结构的节点度中心性和节点介数中心性两个评价指标和基于网络动力学的失同步扩散时间和临界同步耦合强度两个评价指标构造比较矩阵，基于比较矩阵构建判断矩阵，利用判断矩阵得到主观法的层次分析法的权重；基于规范决策矩阵得到客观法的熵权法的权重；结合主观法的层次分析法的权重和客观法的熵权法的权重，得到综合权重；结合综合权重和规范决策矩阵构建加权决策矩阵，根据加权决策矩阵得到综合评价指标，再利用综合评价指标从负荷节点中选取关键节点；

具体包括：

1)基于网络拓扑的评价指标，包括节点度的中心性和节点介数中心性；

将任意节点v_i与复杂网络G(V,E)内其他节点连接的边的个数设为v_i的节点度k_i；节点v_i的节点度k_i越大，则表示其在复杂网络G(V,E)中的重要性或影响力就越大；邻接矩阵二次幂A_N×N⁽²⁾的对角元素等于v_i的节点度k_i，即：

将节点度k_i进行归一化计算，得到节点度中心性C_D(v_i)，节点度中心性C_D(v_i)反应任意节点v_i与其连接的各节点中的中心程度，所述归一化计算方法为：

C_D(v_i)＝k_i/N-1

式中，N为复杂网络G(V,E)中的节点的个数；

复杂网络G(V,E)中任意不相邻的节点v_j和v_k之间的最短路径途经有可能经过节点v_l，经过节点v_i的最短途径越多，则表示节点v_i在复杂网络G(V,E)中的重要性或影响力就越大；这种重要性或影响力可用节点v_i的节点介数B_i来表示，节点介数B_i定义为：

其中，n_jk为任意不相邻的节点v_j和v_k之间的最短路径的个数；n_jk(i)为v_j和v_k之间的最短路径经过节点v_i的个数；N为复杂网络G(V,E)中的节点的个数；由此可见，节点介数B_i就是复杂网络G(V,E)中所有最短路径中经过节点v_i的数量比例；

将节点介数B_i进行归一化计算，得到节点介数中心性C_B(v_i)，即：

C_B(v_i)＝2B_i/[(N-1)(N-2)]；

2)基于网络动力学的评价指标，包括失同步扩散时间和临界同步耦合强度；

构造含有上述2个评价指标的决策矩阵依次存放节点度中心性、节点介数中心性、失同步扩散时间和临界同步耦合强度；

式中，为第l_i个负荷节点的第m个评价指标的值，N_L为负荷节点个数，M为评价指标个数；

为了消除指标的类型和量纲不同，需要对决策矩阵进行标准化处理，采用线性比例变换法构造规范决策矩阵经过线性比例变换之后，正向、负向指标均化为正向指标，而且考虑到指标值的差异性，其中为如下：

式中，为标准化处理后的第l_i个负荷节点的第m个评价指标的值；

采用三标度法，对基于网络拓扑的评价指标、基于网络动力学的评价指标、失同步扩散时间、临界同步耦合强度进行两两比较，构建比较矩阵B，比较矩阵B如下所示：

B＝[b_uv]_4×4

其中，b_uv为第u个评价指标相对第v个评价指标的重要度；

其中，u,v＝1,2,3,4；

采用极差法构造判断矩阵C，判断矩阵C如下所示：

C＝[c_uv]_4×4

其中，c_uv为极差法构造后的第u个评价指标相对第v个评价指标的重要度，c_b为按某种标准预先给定的极差元素对的相对重要度，取一常数，

则主观法的层次分析法的权重w₁(m)如下所示：

其中，m分别取1,2,3,4；

熵权法是根据各指标所包含的信息量的大小来确定指标权重的客观赋权法，第m个评价指标的熵值e_m为如下所示：

式中，y＝1/lnN_L，是中间变量；

客观法的熵权法的权重w₂(m)如下所示：

其中，m分别取1，2，3，4；

结合主观法的层次分析法的权重w₁(m)和客观法的熵权法的权重w₂(m)，得到综合权重w_eq(m)如下所示：

将规范决策矩阵和综合权重w_eq(m)结合，构成加权的决策矩阵其中为考虑综合权重后的第l_i个负荷节点的第m个评价指标的值，加权的决策矩阵Q如下所示：

根据加权决策矩阵Q计算不同指标到正、负理想决策方案的距离如下所示：

其中，

则关键节点的综合评价指标

步骤2：按照综合评价指标对负荷节点进行大小排序，选取综合评价指标最大的若干负荷节点作为关键节点且与电源节点相同个数，并构建关键节点坐标空间；

利用潮流雅可比矩阵表征负荷节点l_i和l_j之间的电压灵敏度α_ij，电压灵敏度α_ij如下所示：

其中，分别为节点l_j对节点l_i的和节点l_j对自身的电压-无功灵敏度，均可以由雅可比矩阵获得；

设电网中有N_G个电源节点，有N_L个负荷节点，故选取关键节点的个数为N_C，N_C的取值等于电源节点N_G的值，关键节点空间坐标的构建过程如下所示：

(1)计算关键节点分别对N_L个负荷节点的电压灵敏度在电压灵敏度计算过程中，其余N_C-1个关键节点视为负荷节点，直至N_C个关键节点对负荷节点的灵敏度计算完毕结束；

(2)将每个关键节点对负荷节点的电压灵敏度看作坐标空间中的一维，这样就可以构建出一个N_C维的空间坐标，形成关键节点空间坐标，在空间坐标中，使用N_C维的坐标来表征负荷节点l_i所包含的信息，为了使物理意义更加明显，故对电压灵敏度进行对数变换，来拉大坐标之间的差异，则第n_c个坐标分量为

步骤3：利用Kohonen神经网络自动分区算法对负荷节点进行分区；

步骤4：计算电源节点对各个负荷节点分区的电压控制灵敏度，首先依次遍历负荷节点分区，在保证连通性的情况下，使得负荷节点分区选择最大的电压控制灵敏度的电源节点归并，剩余的电源节点选择对各个负荷节点分区最大的电压控制灵敏度并归并于该负荷节点分区，最后实现电源节点的归并，进而完成对整个主动配电网的分区；

步骤5：为了保证分区结果的有效性和可行性，对分区结果的每一个子区域进行校验，校验包括子区域中负荷节点和电源节点最低个数校验、子区域连通性校验、子区域无功平衡与无功储备校验。