基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，尤其是涉及一種基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于大電網(wǎng)的時變性和復(fù)雜性，實時、準確地判定電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行往往具有一定難度。當發(fā)生嚴重過負荷、大規(guī)模甩負荷、局部電網(wǎng)解列等非正常狀態(tài)時，若無法迅速判斷電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，及時采取措施，極易給電力系統(tǒng)造成巨大的損失。
[0003]傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的判定往往通過對電網(wǎng)運行方式進行建模，然后對模型進行分析，判斷電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。這樣的判定方式需要對每一個運行狀態(tài)進行建模分析，程序非常復(fù)雜，計算時間較長，難以實現(xiàn)在復(fù)雜多變在線電網(wǎng)運行方式下，對電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行的快速判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，其判定時響應(yīng)速度快、適用于復(fù)雜多變在線電網(wǎng)運行方式的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定。
[0005]解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，其特征是包括以下步驟:
[0007]SI，收集實時電力系統(tǒng)拓撲數(shù)據(jù)和潮流數(shù)據(jù)，通過潮流計算(現(xiàn)有技術(shù))求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率P1和無功功率Q 1；
[0008]設(shè)在實時電力系統(tǒng)拓撲下，共有η條線路，通過潮流計算(現(xiàn)有技術(shù))，求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率P1和無功功率Q1U = [1，2，…，η]);
[0009]S2建立考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述
[0010]將考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述為一個2η維向量X，記為:
[0011 ] X= (P1, Q1, P2, Q2,...Pn, Qn)；
[0012]S3判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行
[0013]利用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定方法，對該電網(wǎng)運行方式進行分析，判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行；
[0014]若電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，設(shè)定標簽1，記為
[0015]y = I ；
[0016]若電力系統(tǒng)不能夠安全穩(wěn)定運行，設(shè)定標簽1，記為
[0017]y = -1 ；
[0018]本步驟并不需要在線進行，可以離線進行；
[0019]S4，重復(fù)步驟S1-S3，經(jīng)過一段較長時間(一個季度-三年)積累，得到m組樣本，包括電力系統(tǒng)的運行方式X](j = 1,2,...，!!!)及其該運行方式下電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行的標簽y.j(j = I, 2,…，m),記為:
[0020](Xj, Yj) j = 1，2，...，m ;
[0021]式中:
[0022]S5，利用S4中得到的m組樣本，建立非線性支持向量機模型(SVM)(現(xiàn)有技術(shù))，找到電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行與不能夠安全穩(wěn)定運行的分界面f(x)，(利用SVM找到，是現(xiàn)有技術(shù))該分界面的示意圖如圖2所示。(說明:圖2僅僅是示意圖，1、起始分界面不是直線；2允許異常點或者孤立點的分類錯誤。)
[0023]S6利用非線性支持向量機模型(SVM)對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線判定，判斷電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行:
[0024]S6-1對于實時電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，利用步驟S1-S2，得到考慮拓撲因素的實時電網(wǎng)運行方式描述X ;
[0025]S6-2利用非線性支持向量機模型(SVM)得到的邊界面f (X)，判斷該實時電力系統(tǒng)運行狀態(tài)下X，電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行(現(xiàn)有技術(shù)，利用SVM判斷)，并設(shè)定標簽y。
[0026]步驟S6“利用非線性支持向量機模型(SVM)對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線判定”，該步驟中，可以采用其他合適的非線性判別模型，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、貝葉斯決策模型等。
[0027]本方法利用海量歷史數(shù)據(jù)中的電網(wǎng)運行方式進行離線分析，然后在線應(yīng)用，響應(yīng)速度更快，更加適應(yīng)于復(fù)雜多變的在線電網(wǎng)運行方式。
[0028]首先建立在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的描述，具體由所有線路中有功功率和無功功率的2η(η為線路條數(shù))維向量構(gòu)成；接著以電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行為標簽，建議一個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的判別模型；最后利用該模型對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線判定，判斷電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行。本方法大大縮短了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性判定的時間，便于運行人員迅速發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的非正常狀態(tài)，并及時采取保護措施。
[0029]有益效果:本方法是一種基于海量數(shù)據(jù)、考慮電力系統(tǒng)拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定方法，本法大大縮短了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性判定的時間，便于運行人員迅速發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的非正常狀態(tài)，并及時采取保護措施，解決了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定建模判定方法中建模復(fù)雜、計算時間較長、響應(yīng)速度慢等問題。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明采用的技術(shù)方案流程圖；
[0031]圖2是非線性支持向量機模型分界面示意圖。
【具體實施方式】
[0032]—種基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，其特征是包括以下步驟:
[0033]SI，收集實時電力系統(tǒng)拓撲數(shù)據(jù)和潮流數(shù)據(jù)，通過潮流計算(現(xiàn)有技術(shù))求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率P1和無功功率Q 1；
[0034]設(shè)在實時電力系統(tǒng)拓撲下，共有η條線路，通過潮流計算，求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率P1和無功功率Q1U = [1，2，…，η]);
[0035]S2建立考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述
[0036]將考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述為一個2η維向量X，記為:
[0037]X = (P1, Q1, P2, Q2,...Pn, Qn)；
[0038]S3判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行
[0039]利用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定方法，對該電網(wǎng)運行方式進行分析，判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行；
[0040]若電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，設(shè)定標簽1，記為[0041 ] y = I ；
[0042]若電力系統(tǒng)不能夠安全穩(wěn)定運行，設(shè)定標簽1，記為
[0043]y = -1 ；
[0044]本步驟并不需要在線進行，可以離線進行；
[0045]S4，重復(fù)步驟S1-S3，經(jīng)過一段較長時間(至少為一個季度，至多兩到三年)積累，得到m組樣本，包括電力系統(tǒng)的運行方式Xj (j = 1,2，…，m)及其該運行方式下電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行的標簽y.j (j = I, 2,…，m),記為:
[0046](Xj, Yj) j = 1，2，...，m ;
[0047]S5，利用S4中得到的m組樣本，建立非線性支持向量機模型(SVM)，找到電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行與不能夠安全穩(wěn)定運行的分界面f(x)，(利用SVM找到，是現(xiàn)有技術(shù))該分界面的示意圖如圖2所示。(說明:圖2僅僅是示意圖，1、起始分界面不是直線；2允許異常點或者孤立點的分類錯誤。)S6利用非線性支持向量機模型(SVM)對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線判定，判斷電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行:
[0048]S6-1對于實時電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，利用步驟S1-S2，得到考慮拓撲因素的實時電網(wǎng)運行方式描述X ;
[0049]S6-2利用非線性支持向量機模型(SVM)得到的邊界面f (X)，判斷該實時電力系統(tǒng)運行狀態(tài)下X，電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行(現(xiàn)有技術(shù)，利用SVM判斷)，并設(shè)定標簽y。
[0050]本案需要保護的要點。
[0051](I)建立考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述，如步驟S2所述；
[0052](2)建立非線性支持向量機模型(SVM)，找到電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行與不能夠安全穩(wěn)定運行的分界面，如步驟S5所述；
[0053](3)利用非線性支持向量機模型(SVM)對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線判定，判斷電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行，如步驟S6所述。
【主權(quán)項】
1.一種基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，其特征是包括以下步驟: S1，求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率Pi和無功功率Q , 收集實時電力系統(tǒng)拓撲數(shù)據(jù)，設(shè)在實時電力系統(tǒng)拓撲下，共有η條線路；通過潮流計算，求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率Pi和無功功率Qji = [1，2，…，η]); S2建立考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述 將考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述為一個2η維向量X，記為: X = (Pi, Ql, P2, Qz,...Pn, Qn)； S3判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行 利用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定方法，對該電網(wǎng)運行方式進行分析，判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行； 若電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，設(shè)定標簽y，記為 y = 1 ； 若電力系統(tǒng)不能夠安全穩(wěn)定運行，設(shè)定標簽y，記為 y = -1 ； S4，重復(fù)步驟S1-S3，經(jīng)過一個季度至三年這樣一段時間的積累，得到m組樣本，包括電力系統(tǒng)的運行方式Xj(j = 1,2,...，!!!)及其該運行方式下電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行的標簽 y.j (j = 1，2,…，m),記為: (xj, y.j) j = 1，2，...，m ; S5，利用S4中得到的m組樣本，建立SVM，找到電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行與不能夠安全穩(wěn)定運行的分界面f(x); S6利用非線性判別模型對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線判定，判斷電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行: S6-1對于實時電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，利用步驟S1-S2，得到考慮拓撲因素的實時電網(wǎng)運行方式描述X ; S6-2利用非線性判別模型得到的邊界面f(x)，判斷該實時電力系統(tǒng)運行狀態(tài)下X，電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行，并設(shè)定標簽1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，其特征是:所述步驟S6的非線性判別模型包括:SVM、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或貝葉斯決策模型。
【專利摘要】一種基于海量數(shù)據(jù)并考慮拓撲因素的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定法，包括步驟：S1，求取電力系統(tǒng)中流經(jīng)各線路的有功功率Pi和無功功率Qi；S2建立考慮拓撲因素的電網(wǎng)運行方式描述；S3判定電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運行；S4，重復(fù)步驟S1-S3，經(jīng)過一段時間積累，得到m組樣本，包括電力系統(tǒng)的運行方式xj(j＝1,2，…，m)及其該運行方式下電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行的標簽yj(j＝1,2，…，m)；S5，利用S4中得到的m組樣本，建立非線性支持向量機模型(SVM)，找到電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行與不能夠安全穩(wěn)定運行的分界面f(x)；S6利用非線性支持向量機模型(SVM)對在線電力系統(tǒng)運行狀態(tài)判定能否安全穩(wěn)定運行。本發(fā)明判定時響應(yīng)速度快、適用于復(fù)雜多變在線電網(wǎng)運行方式的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定判定。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號】CN105354765
【申請?zhí)枴緾N201510789550
【發(fā)明人】溫柏堅, 孫宏斌, 郭文鑫, 郭慶來, 王彬, 余志文, 黃天恩, 劉林
【申請人】廣東電網(wǎng)有限責任公司電力調(diào)度控制中心, 清華大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月17日