一种分布式电源动态分群的区域划分方法

技术领域

本发明涉及分布式电源分群方法领域，尤其涉及一种分布式电源动态分群的区域划分方法。

背景技术

分布式电源出力受环境影响比较明显，当某个区域内分布式电源渗透率比较高时，大幅度的分布式电源出力变化将会严重影响功率平衡，从而导致母线电压大幅度波动。

分布式电源的管理控制方法主要有分散控制或者集中控制，其中，分散控制是利用各个控制器获取本地信息，独立的控制本地电压水平，这样的分散控制速度快，不依赖于调度中心，但由于控制器之间无法协调无功分布、电压水平产生不利的影响。集中控制需要系统范围内的各个节点的信息，由调度中心产生控制信号，这种控制方式对测量精度和数据通信有较高的要求，实施起来有一定的难度。为了提高分布式电源的可控性，需要对分布式电源进行区域划分集群，集群对外等值为统一的特性，实现多个集群间协同，集群内具有相应的控制策略，实现群内分布式电源的协调控制。常规的划分方法包括1)按照地域分布或者行政划分，这种划分方法没有考虑到网络拓扑结构以及电气特性，对于控制有很大的局限性。2)采取规则式的方法，配电网多为辐射式和链式，同一条馈线下节点的耦合性比较大，不同馈线上的节点耦合性小，利用配电网的这一特性根据配电网馈线进行划分，这种划分方法缺陷在于区域内各个节点可能无法代表整个区域电压水平，增加可控制的复杂性。先将电气距离接近、调控能力相似、控制方式相同的分布式电源整合为满足实际控制需求的虚拟集群。

发明内容

为解决上述的问题本申请提供一种分布式电源动态分群的区域划分方法，包括：

S01，计算各个分布式电源节点之间的电气距离；

S02，标定待分类的分布式电源节点为分类对象，获取每个所述分类对象与其他分布式电源节点的电气距离组成电气距离特征矩阵；

S03，利用所述电气距离特征矩阵根据模糊聚类法得到动态聚类结果；

S04，确定动态聚类结果中的最佳聚类结果，根据实际位置区域情况对最佳聚类结果修正。

更进一步地，将分布式电源节点电压变化简化为线性变化；统计各个分布式电源节点的电压幅值变化；计算各个分布式电源节点之间电压幅值变化的比例关系：V

利用所述比例系数计算分布式电源节点ij之间所述电气距离

更进一步地，记录所述分类对象中的每个所述分布式电源节点与其他分布式电源节点之间的电气距离形成一个n×m阶的所述电气距离特征矩阵，其中n为分类对象中分布式电源节点总数，m为m个电气距离特征。

更进一步地，利用所述电气距离特征矩阵根据模糊聚类法得到动态聚类结果包括：

通过绝对值减数法计算各个分布式电源节点之间的相似度R，其公式为

由所述相似度R构成所述分类对象的模糊相似度矩阵；

对模糊相似度矩阵进行逐次平方得到模糊相似度矩阵的传递闭包阵，其传递闭包阵为模糊相似度矩阵的等价矩阵；

选取适当的阈值，按所述阈值对传递闭包阵进行截隔，得到动态聚类结果。

更进一步地，所述阈值由1至0逐渐降低，形成动态聚类图。

更进一步地，确定动态聚类结果中的最佳聚类结果包括：

计算聚类结果中任意组的各个电气距离特征的平均值

计算分类对象整体的各个电气距离特征的平均值

引入统计量F，

计算所有聚类结果的统计量F，取F值最大的聚类结果为最佳聚类结果。

更进一步地，根据实际位置区域情况对最佳聚类结果修正包括按照分布式电源节点实际距离关系，或者按照分布式电源节点的归属关系，或者考虑规则式方法对最佳聚类结果进行修正。

本申请提出的一种分布式电源动态分群的区域划分方法具体有以下有益效果：

本发明提供的分布式电源动态分群的区域划分方法通过选取分布式电源节点之间电压幅度变化的比例关系计算电气距离，并根据电气距离特征矩阵进行模糊聚类得到分布式电源节点的动态聚类结果，通过所述统计量F确定动态聚类结果中的最佳聚类结果。而且，对最佳聚类结果按照实际位置区域情况对最佳聚类结果修正使得获取的最终聚类分组结果能够避免脱离实际距离、脱离实际走线导致控制系统建设成本增加的问题。通过本申请的分布式电源动态分群的区域划分方法分组的分布式电源节点分组内电气距离接近，电压一致性较强，调控能力相似，控制方式相同，使得控制系统的控制策略能够得到大大的简化，降低控制的复杂性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例中分布式电源动态分群的区域划分方法的流程图；

图2是本发明实施例中的动态聚类图；

图3是本发明实施例中利用所述电气距离特征矩阵根据模糊聚类法得到动态聚类结果的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明进行说明，其中，图1是本发明实施例中分布式电源动态分群的区域划分方法的流程图；图2是本发明实施例中的动态聚类图；

图3是本发明实施例中利用所述电气距离特征矩阵根据模糊聚类法得到动态聚类结果的流程图。

参阅图1所示，本发明提供一种分布式电源动态分群的区域划分方法，包括：

S01，计算各个分布式电源节点之间的电气距离。本申请中电气距离表示分布式电源节点之间电压幅值变化的耦合。具体实施过程中，在分布式电源节点集群优化控制中，电压调节比较缓慢，系统中各个分布式电源节点电压幅值变化的范围比较小，本申请将分布式电源节点电压变化简化为线性变化。基于此，计算各个分布式电源节点之间的电气距离包括：

统计各个分布式电源节点的电压幅值变化；

计算各个分布式电源节点之间电压幅值变化的比例关系：V

利用所述比例系数计算分布式电源节点ij之间所述电气距离

S02，标定待分类的分布式电源节点为分类对象，获取每个所述分类对象与其他分布式电源节点的电气距离组成电气距离特征矩阵；所述分类对象为包含n个待分类的分布式电源节点的集合X，每个待分类的分布式电源节点用m个电器距离特征来描述，所述电器距离特征为所述分类对象中的每个所述分布式电源节点与其他分布式电源节点之间的电气距离。因此对集合X形成一个n×m阶的电气距离特征矩阵来表征。

S03，利用所述电气距离特征矩阵根据模糊聚类法得到动态聚类结果；

具体实施过程中，参阅图3所示，通过绝对值减数法计算各个分布式电源节点之间的相似度R，其公式为

通过所述分类对象中分布式电源节点之间的相似度R构建n×n阶的模糊相似度矩阵；

对模糊相似度矩阵进行逐次平方得到模糊相似度矩阵的传递闭包阵，其传递闭包阵为模糊相似度矩阵的等价矩阵；

选取适当的阈值，按所述阈值对传递闭包阵进行截隔，得到动态聚类结果。参阅图2所示，当所述阈值由1至0逐渐降低时，分布式电源节点的分组由细变粗逐渐归并，形成动态聚类图。

S04，确定动态聚类结果中的最佳聚类结果，根据实际位置区域情况对最佳聚类结果修正。

其中，确定动态聚类结果中的最佳聚类结果包括：

计算聚类结果中任意分组的各个电气距离特征的平均值

计算分类对象整体的各个电气距离特征的平均值

引入统计量F，

计算所有聚类结果的统计量F，取F值最大的聚类结果为最佳聚类结果。

其中，根据实际位置区域情况对最佳聚类结果修正包括按照分布式电源节点实际距离关系，或者按照分布式电源节点的归属关系，或者考虑规则式方法对最佳聚类结果进行修正。

在具体实施过程中，可以按实际距离关系往往对控制系统建设的成本有着直接的影响，可以设定一个距离阈值，当分类对象中超出距离阈值的分布式电源节点，分配到距离阈值符合要求且相似度最接近的其他分组。距离阈值视分布式电源节点的拓扑关系具体定义，如：分布式电源节点呈块状，以分类对象中任一分布式电源节点与该分类对象中其他分布式电源节点的几何中心的距离作为距离阈值。

在具体实施过程中，当需要考虑分布式电源节点的归属关系时，可以在归属关系的基础上应用本申请方案，使分布式电源节点的分组满足归属关系的要求。

在具体实施过程中，配电网多为辐射式和链式，同一条馈线下节点的耦合性比较大，不同馈线上的节点耦合性小，利用配电网的这一特性根据配电网馈线进行划分，这种划分方法缺陷在于区域内各个分布式电源节点可能无法代表整个区域电压水平，但是应当考虑到的情况是，如果整条馈线上大部分分布式电源节点电压水平相似度十分接近，但最佳聚类结果将与整体有差异的几个分布式电源节点分到其他分组，那么按照最佳聚类结果分组涂增控制系统成本，这样可以将相似度近似的分布式电源节点分到对应馈线。

本发明提供的分布式电源动态分群的区域划分方法通过选取分布式电源节点之间电压幅度变化的比例关系计算电气距离，并根据电气距离特征矩阵进行模糊聚类得到分布式电源节点的动态聚类结果，通过所述统计量F确定动态聚类结果中的最佳聚类结果。而且，对最佳聚类结果按照实际位置区域情况对最佳聚类结果修正使得获取的最终聚类分组结果能够避免脱离实际距离、脱离实际走线导致控制系统建设成本增加的问题。通过本申请的分布式电源动态分群的区域划分方法分组的分布式电源节点分组内电气距离接近，电压一致性较强，调控能力相似，控制方式相同，使得控制系统的控制策略能够得到大大的简化，降低控制的复杂性。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明区域的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和区域。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的区域之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。