一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法技術

本發明專利技術公開了一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法，包括：根據GN分裂算法擇取薄弱線路；切割支路所連接節點，按照一定原則從擇取該切割支路將其從所對應的子網絡內部遷移到協調網絡內部，即撕裂節點集合；定義分割目標條件函數

A node migration network block optimization method based on GN splitting algorithm

The invention discloses a block optimization method, node splitting algorithm based on GN migration network include: according to the GN algorithm selects the weak line; cutting branches connected nodes, according to certain principles, the cutting branches migrate from the sub network corresponding to the internal network from the selection of internal coordination, namely the tearing nodes; definition the target segmentation conditional function

【技術實現步驟摘要】
一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法
本專利技術涉及電力網絡分塊層面，具體涉及一種基于GN算法的節點遷移網絡分塊優化方法。
技術介紹
電力系統并行計算的基本思想是將電力網絡按照地理或網絡拓撲連接結構，分割成若干個子網絡和一個協調網絡，而子網絡彼此之間通過一組與協調網絡對應的邊界量進行聯系。此時，子網絡內部相關運算可實行并行化計算。其中，作為分割方法之一的節點分裂法在具有將電力系統網絡劃分，以實現并行計算優勢的同時，也會因無法客觀合理地確定分裂節點集，而出現無法擴展應用的瓶頸。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法，其應用于電力系統潮流的并行計算時，將變得更加完整、系統，即為節點分裂算法的割裂節點成員的確定提供一種客觀依據。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法，包括以下步驟：步驟1：根據GN分裂算法擇取薄弱線路，即：計算電力網絡中所有線路的邊介數；按邊介數對網絡所有線路進行降序排序，獲取當前邊介數最高的線路，記作curLine后并添加至薄弱線路集合中；從當前網絡中移除curLine，重復上述排序添加步驟，直至電力網絡所有節點均退化為一個獨立節點社團；步驟2：切割支路所連接節點，按照一定原則從擇取該切割支路將其所對應的子網絡內部遷移到協調網絡內部，即撕裂節點集合；所述原則包括：1)優先遷移鄰域連接度大的節點；2)優先遷移不增加以孤島形式存在節點的撕裂節點；3)若兩端節點鄰域連接度相同，且均不增加孤島節點，隨機選取節點作為撕裂節點；4)此前已作為撕裂節點的節點，均執行鎖定操作，且后續新增撕裂節點若被鎖定在撕裂節點集合中，則轉至下一薄弱線路的撕裂節點的擇取；5)每獲取一個撕裂節點時，需采用深度優先搜索算法判斷當前網絡分割格局，存儲當前各子網絡和協調網絡所包含節點編號和線路信息；步驟3：定義分割目標條件函數J：式中，符號“|”表征條件前提，該符號右邊為前提條件，左邊對應最終目標條件函數值；Vconet為協調網絡所包含的撕裂節點數目；Vnet_i、Vnet_j為劃分后的第i、j個子網絡內部所包含的節點數目。進一步的，在撕裂過程中，設定閾值thres，若低于此閾值的子網絡數目達到事先設定的比例系數，則終止撕裂過程。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：其應用于電力系統短路電流的并行計算時，將變得更加完整、系統，即為節點分裂算法的割裂節點成員的確定提供一種客觀依據。附圖說明圖1為支路切割-節點撕裂轉換示意圖。圖2為節點遷移網絡分塊優化流程圖。圖3系統分區格局示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。本專利技術方法首先以GN分裂算法確定電力網絡拓撲鏈接關系薄弱的線路集合；其次，引入“遷移”的概念，將該集合中薄弱線路轉換為分裂節點，以確定分裂節點集合和分割格局集合；最后，依據分割目標條件函數，擇取電力網絡最優分割格局。詳述如下：一、基于GN分裂算法的薄弱線路擇取復雜網絡理論在電力系統中的應用已日趨成熟，如電網結構辨識、電網無功分區、電網網絡動力學分析和500/220kV電磁環網解環等。其中，該理論中GN分裂算法作為社區發現方面的開創性算法，是一種典型的分裂算法。其基本思想是：如果一個網絡包含幾個社團且各個社團之間的所有最短路徑必然經過這些互聯的邊，從而這些邊則具有較高的邊介數。通過逐步移除這些邊的方式，可將隱藏在網絡中的不同社團劃分開。此部分邊即為所述薄弱線路。本專利技術結合GN分裂算法以獲取表征電力系統網絡拓撲聯系脆弱的薄弱線路集合，其步驟為：1)計算電力網絡中所有線路的邊介數。2)按邊介數對網絡所有線路進行降序排序，獲取當前邊介數最高的線路，記作curLine后并添加至薄弱線路集合中。3)從當前網絡中移除curLine，重復步驟2)，直至電力網絡所有節點均退化為一個獨立節點社團。二、節點撕裂分割轉換依據GN分裂算法所獲取的薄弱線路集合后，可將其逐步視作電力網絡初始支路切割對象。為得到撕裂節點法的分割，則需要將切割支路轉換為撕裂節點。轉換的基本思想為將切割支路所連接節點，按照一定的原則從擇取其一所對應的子網絡內部遷移到協調網絡內部，即撕裂節點集合。圖1表示一個簡單實例。圖1(a)是兩條支路切割分割的網絡，依據GN分裂算法可確定排序在前兩位的切割支路為(v2,v4)和(v5,v4)，邊介數分別為20和32。要將其轉換為節點撕裂分割需要的切割對象，有多種轉換方法。圖1顯示了可能的2種轉換，圖1(b)將子網絡1中的節點v2、v5遷移至撕裂節點集合中；類似地，圖1(c)將子網絡2中的節點v4遷移至撕裂節點集合中。兩者同為節點撕裂分割，且均將完整網絡劃分成子網絡1、2和協調網絡形式。其中，撕裂節點集合分別為{v4}、{v2、v5}。不同的轉換方法所形成的協調網絡和子網絡，所包含的節點成員各不相同。其中，按{v4}撕裂后的子網絡1、2和協調網絡所包含節點成員分別為{v1、v2、v3、v5}、{v6、v7、v8}和{v4}；按{v2、v5}撕裂后的子網絡1、2和協調網絡所包含節點成員分別為{v1、v3}、{v4、v6、v7、v8}和{v2、v5}。兩者撕裂的區別在于前者僅需遷移v4節點，而后者需遷移兩個節點，才實現網絡分塊的目的，顯然增加了操作的復雜性。為了得到最佳的遷移，必須在遷移過程中計及一定的原則，以此優化遷移組合，才能使分割目標函數最優。要達到表征網絡分割的合理性，進一步考慮五個原則，具體指在逐步將當前薄弱線路所對應兩端節點分別作為撕裂節點時：1)優先遷移鄰域連接度大的節點。鄰域連接度判斷的前提為薄弱線路k、k+1條的逐步遍歷；2)優先遷移不增加以孤島形式存在節點的撕裂節點；3)若兩端節點鄰域連接度相同，且均不增加孤島節點，隨機選取節點作為撕裂節點；4)此前已作為撕裂節點的節點，均執行鎖定操作，且后續新增撕裂節點若被鎖定在撕裂節點集合中，則轉至下一薄弱線路的撕裂節點的擇取；5)每獲取一個撕裂節點時，需采用深度優先搜索算法判斷當前網絡分割格局，存儲當前各子網絡和協調網絡所包含節點編號和線路信息。另外，在撕裂過程中，需設定一閾值thres，若低于此閾值的子網絡數目達到事先設定的比例系數，則終止撕裂過程。閾值的設定依據網絡規模而定。原則2)在于考慮到電力網絡分塊成子網絡集合和協調網絡的形式，是為了實現類似短路電流并行計算的目的。新增孤島節點作為一個子網絡，其內部僅有一個獨立節點，該節點相對于短路節點的自阻抗或互阻抗元素的計算量顯然很小，而且相比孤島節點，其它子網絡的規模仍會很大，而此時的計算速度仍取決于大規模子網絡的自阻抗、互阻抗相關變量的計算。因此，增加孤島節點顯然不合適。原則4)的目的在于：即將研究電力網絡適當劃分成若干個中小等網絡和一個協調網絡，以實現若短路電流計算時各網絡內部節點成員相對與短路節點的自阻抗或互阻抗元素獨立計算的目的。在于若添加鎖定節點所在線路中未鎖定節點為撕裂節點，則可能會增加過多過小規模網絡的數目，此時將因各子網絡數據的處理而顯得繁瑣、冗余，且浪費計算資源。三、分割優化目標條件函數分割優化目標是使與短路電流計算中各子網絡所對應的子任務計算量盡量均衡，記作Task本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：根據GN分裂算法擇取薄弱線路，即：計算電力網絡中所有線路的邊介數；按邊介數對網絡所有線路進行降序排序，獲取當前邊介數最高的線路，記作curLine后并添加至薄弱線路集合中；從當前網絡中移除curLine，重復上述排序添加步驟，直至電力網絡所有節點均退化為一個獨立節點社團；步驟2：切割支路所連接節點，按照一定原則從擇取該切割支路將其從所對應的子網絡內部遷移到協調網絡內部，即撕裂節點集合；所述原則包括：1)優先遷移鄰域連接度大的節點；2)優先遷移不增加以孤島形式存在節點的撕裂節點；3)若兩端節點鄰域連接度相同，且均不增加孤島節點，隨機選取節點作為撕裂節點；4)此前已作為撕裂節點的節點，均執行鎖定操作，且后續新增撕裂節點若被鎖定在撕裂節點集合中，則轉至下一薄弱線路的撕裂節點的擇取；5)每獲取一個撕裂節點時，需采用深度優先搜索算法判斷當前網絡分割格局，存儲當前各子網絡和協調網絡所包含節點編號和線路信息；步驟3：定義分割目標條件函數J：

【技術特征摘要】
1.一種基于GN分裂算法的節點遷移網絡分塊優化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：根據GN分裂算法擇取薄弱線路，即：計算電力網絡中所有線路的邊介數；按邊介數對網絡所有線路進行降序排序，獲取當前邊介數最高的線路，記作curLine后并添加至薄弱線路集合中；從當前網絡中移除curLine，重復上述排序添加步驟，直至電力網絡所有節點均退化為一個獨立節點社團；步驟2：切割支路所連接節點，按照一定原則從擇取該切割支路將其從所對應的子網絡內部遷移到協調網絡內部，即撕裂節點集合；所述原則包括：1)優先遷移鄰域連接度大的節點；2)優先遷移不增加以孤島形式存在節點的撕裂節點；3)若兩端節點鄰域連接度相同，且均不增加孤島節點，隨機選取節點作為撕裂節點；4)此前已作為撕裂節點的節點，均執行鎖定操作，且后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉天琪，蘇學能，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：四川,51