CN112653131B - 暂态电压安全稳定裕度估算方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种暂态电压安全稳定裕度估算方法、装置及系统,方法包括基于预设的约束,通过优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,对用于聚类分析的样本进行样本组数最小化分组;通过优化各样本组基于暂态电压安全稳定特征量的方式距离模型的参数,确定各样本组以中心样本为基准的有效方式距离;针对新方式下特征量关联设备都处于投运状态的样本组,计算中心样本、新方式二者间方式距离与有效方式距离的比值,根据其中最小值对应的中心样本及其所属样本组裕度估算模型的参数优化值,估算新方式的暂态电压安全稳定裕度,大幅度提升了暂态电压安全稳定评估的计算速度。
Description
技术领域
本发明属于电网安全稳定分析技术领域,具体涉及一种暂态电压安全稳定裕度估算方法、装置及系统。
背景技术
随着电网规模增大,基于时域仿真的暂态安全稳定分析的计算量快速增加;随着电网的新能源装机占比持续升高和电力市场现货交易规模不断扩大,针对少量典型方式进行暂态安全稳定分析的电网调控模式已不适应电网运行方式灵活多变的实际需求;随着电网电力电子化特征的不断显现,电网的暂态安全稳定特性愈来愈复杂,仅通过人工设置少量预想故障对电网进行基于时域仿真的暂态安全稳定分析,已不能掌控电网运行的暂态安全稳定风险。为了全面掌握复杂大电网暂态安全稳定特性,充分挖掘大电网的输电潜力,需要研究的电网运行方式难以计数,仅N-1的预想故障数已上万个,采用基于时域仿真的暂态安全稳定分析单一手段已无法适应。
引入人工智能技术,研究暂态安全稳定裕度直接估算方法,只针对裕度估算值小的预想故障进行基于时域仿真的暂态安全稳定分析,大幅度提高电网暂态安全稳定分析的效率,才能适应复杂大电网暂态安全稳定分析的实际需要。目前在暂态电压安全稳定分析方面,已有不少引入人工智能技术的新方法,但在暂态电压安全稳定还是空白。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种暂态电压安全稳定裕度估算方法、装置及系统,能够克服依赖人工经验设置少量电网运行方式、少量预想故障集进行电网暂态电压安全稳定评估的缺陷,为全面深入掌握电网暂态电压安全稳定特性,保障电网安全稳定、经济高效、低碳环保运行提供技术手段。
为了实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
第一方面,本发明提供了一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,包括:
以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,基于预设的约束条件,优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值;
基于所述样本组集构建有效样本组集,针对所述有效样本组集中的各个样本组,分别计算出对应的有效方式距离;
基于所述有效样本组集构建估算样本组集,计算所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
计算出所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离与其有效方式距离之比,并筛选出最小比值;
当所述最小比值小于设定阈值时,将与该最小比值对应的样本组的中心样本作为用于新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算的基准样本,并根据暂态电压安全稳定裕度估算模型、基准样本及基准样本所属样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值,确定新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算值。
可选地,所述获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值的获取方法包括:
以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,计及样本组内各样本在预想故障下暂态电压安全稳定特征量满足差异要求约束,以及基于样本组的中心样本和暂态电压安全稳定裕度估算模型得到的样本组内其它样本在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值满足精度要求约束,通过优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,得到样本组集、样本组集中各样本组的中心样本和样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值。
可选地,所述预想故障下暂态电压安全稳定特征量包括:暂态电压安全稳定薄弱节点集A、A中各薄弱节点故障前电压标幺值、预想故障下A中各薄弱节点的暂态电压安全稳定裕度实际值、动态无功注入关键节点集B、B中各关键节点故障前动态无功最大上调量、预想故障发生后电网过渡到稳态时B中各关键节点对A中各薄弱节点的无功电压灵敏度;
其中,薄弱节点的暂态电压安全稳定裕度实际值取值范围为[-1,1],将预想故障下电网各节点暂态电压安全稳定裕度实际值中的最小值记为ηmin,薄弱节点是指预想故障下暂态电压安全稳定裕度实际值与ηmin之差小于设定的裕度增量参数的节点,将预想故障发生后电网过渡到稳态时各动态无功注入节点对A中各薄弱节点无功电压灵敏度的最大值记为 smax,动态无功注入关键节点是指预想故障发生后电网过渡到稳态时对A中各薄弱节点无功电压灵敏度的最大值与smax之比大于设定参数α的动态无功注入节点,0<α<1。
可选地,所述样本组内各样本在预想故障下暂态电压安全稳定特征量满足差异要求约束,具体包括:
1)样本组内任意两个样本的ηmin之差的绝对值小于安全稳定裕度差异要求参数;
2)样本组内各样本A的交集A0中至少包含各样本ηmin对应的薄弱节点;
3)样本组内各样本B的交集B0中至少包含各样本smax对应的关键节点;
4)样本组内任意两个样本之间的安全稳定模态差异指标小于安全稳定模态差异要求参数,其中,安全稳定模态差异指标通过公式(1)计算;
式中,γi.j为样本组内样本i与样本j之间的安全稳定模态差异指标,ηi.a、ηj.a分别为样本i、样本j的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,si.a.b、sj.a.b分别为样本i、样本j的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi.b、Qj.b分别为样本i、样本j的关键节点b故障前动态无功最大上调量,β为设定参数,大于0;
5)样本组内任意两个样本的A0中各薄弱节点故障前电压标幺值之间的差异满足公式 (2):
|Vi.a-Vj.a|<Vcr,a∈A0 (2)
式中,Vi.a、Vj.a分别为样本i、样本j的薄弱节点a故障前电压标幺值,Vcr为电压差异要求参数。
可选地,所述样本组的中心样本是指与样本组内其它样本之间的安全稳定模态差异指标之和最小的样本。
可选地,所述暂态电压安全稳定裕度估算模型为:
式中,η′i.a为样本i的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度估算值,为中心样本i0的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,Vi0.a为中心样本i0的薄弱节点a故障前电压标幺值,si0.a.b为中心样本i0的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi0.b为中心样本i0 的关键节点b故障前动态无功最大上调量,cV.a、cQ.a分别为中心样本i0的薄弱节点a对应的暂态电压安全稳定裕度估算模型的电压参数和动态无功参数,A0表示样本组内各样本A 的交集。
可选地,若η′i.a小于-1,则令η′i.a=-1;若η′i.a大于1,则令η′i.a=1。
可选地,所述基于样本组的中心样本和暂态电压安全稳定裕度估算模型得到的样本组内其它样本在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值满足精度要求约束,包括:
式中,η′i.a为样本i的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度估算值,ηi.a为样本i的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,ηcr、r为设定的裕度估算精度参数。
可选地,所述暂态电压安全稳定特征量差异要求参数包括:安全稳定裕度差异要求参数、安全稳定模态差异要求参数和电压差异要求参数。
可选地,所述有效方式距离的计算方法包括:
从所述样本组集中筛选出样本数大于设定的组内样本数门槛值的所有样本组构成有效样本组集S0;
若所述有效样本组集S0非空,则分别根据有效样本组集S0中各样本组内样本的暂态电压安全稳定特征量,通过优化各样本组的方式距离模型的参数,计算各样本组的中心样本与组内其它样本的方式距离,将其中最大值作为各样本组的有效方式距离。
可选地,所述样本组的方式距离模型为:
式中,X为S0中某个样本组内所有样本组成的集合,k0为X对应的样本组的中心样本,A1为X中各样本A的交集,Dk为样本k与中心样本k0的方式距离,Vk.a1、V分别为样本k、中心样本k0的薄弱节点a1故障前电压标幺值,B1为X中各样本B的交集,Qk.b1、分别为样本k、中心样本k0的关键节点b1故障前动态无功最大上调量,dV、dQ为X 对应的样本组方式距离模型的参数。
可选地,所述优化各样本组的方式距离模型的参数,具体为:通过公式(6)对各样本组的方式距离模型的参数进行优化:
可选地,所述最小比值的计算方法包括:
从有效样本组集S0中筛选出中心样本的暂态电压安全稳定特征量关联设备在新运行方式下都处于投运状态的所有样本组,构成估算样本组集S1;
若所述估算样本组集S1非空,则分别根据估算样本组集S1中各样本组的方式距离模型的参数优化值及其中心样本的暂态电压安全稳定特征量,计算各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
计算各样本组的方式距离与有效方式距离之比,并筛选出最小比值。
可选地,所述中心样本的暂态电压安全稳定特征量关联设备是指中心样本所属样本组对应的A0中所有薄弱节点和B0中所有关键节点,其中,A0表示样本组内各样本A的交集,B0表示样本组内各样本B的交集。
可选地,各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离的计算公式为:
式中,in为新运行方式,为估算样本组集S1中某个样本组的中心样本l0与in的方式距离,A2为中心样本l0所属样本组中各样本A的交集,为in下中心样本l0的薄弱节点 a2的电压标幺值,为中心样本l0的薄弱节点a2故障前电压标幺值,B2为中心样本l0所属样本组中各样本B的交集,为in下中心样本l0的关键节点b2的动态有功最大上调量,为中心样本l0的关键节点b2故障前动态有功最大上调量,dV0、dQ0分别为中心样本l0所属样本组的方式距离模型的参数dV、dQ的优化值。
可选地,所述新运行方式在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值的计算公式为:
式中,in为新运行方式,A3为基准样本所属样本组中各样本A的交集,为in下预想故障发生后薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度估算值,η0.a3为预想故障下基准样本的薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度实际值,为in下薄弱节点a3的电压标幺值,V0.a3为基准样本的薄弱节点a3故障前电压标幺值,B3为基准样本所属样本组中各样本B 的交集,为in下预想故障发生后电网过渡到稳态时关键节点b3对薄弱节点a3的无功电压灵敏度,s0.a3.b3为基准样本的关键节点b3对薄弱节点a3的无功电压灵敏度,为in下关键节点b3的动态无功最大上调量,Q0.b3为基准样本的关键节点b3故障前动态无功最大上调量,cV0.a3、cQ0.a3分别为基准样本的薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度估算模型中电压参数和动态无功参数的优化值。
第二方面,本发明提供了一种暂态电压安全稳定裕度估算装置,包括:
第一计算模块,用于以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,基于预设的约束条件,优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值;
第二计算模块,用于基于所述样本组集构建有效样本组集,针对所述有效样本组集中的各个样本组,分别计算出对应的有效方式距离;
第三计算模块,用于基于所述有效样本组集构建估算样本组集,计算所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
筛选模块,用于计算出所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离与其有效方式距离之比,并筛选出最小比值;
第四计算模块,用于当所述最小比值小于设定阈值时,将与该最小比值对应的样本组的中心样本作为用于新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算的基准样本,并根据暂态电压安全稳定裕度估算模型、基准样本及基准样本所属样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值,确定新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算值。
第三方面,本发明提供了一种暂态电压安全稳定裕度估算系统,包括:包括存储介质和处理器;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明以暂态电压安全稳定裕度估算模型的估算精度满足要求为约束,通过优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,对基于时域仿真的暂态电压安全稳定评估、用于聚类分析的样本进行样本组数最小化分组,保障了各样本组内基于中心样本和暂态电压安全稳定特征量的裕度估算精度;通过优化基于暂态电压安全稳定特征量的方式距离模型的参数,计算各样本组以中心样本为基准的有效方式距离,明确了各样本组的裕度估算有效范围;通过计算新运行方式与各样本组中心样本的方式距离,根据该方式距离与有效方式距离之比最小值来判断新运行方式是否在裕度估算有效范围内;基于相应样本组的中心样本进行新运行方式暂态电压安全稳定裕度估算,实现了不依赖时域仿真的暂态电压安全稳定裕度直接计算,大幅度提高了暂态电压安全稳定评估的计算速度,可用于预想故障筛选,只需对裕度估算值较小的预想故障进行基于时域仿真的暂态电压安全稳定评估,克服了凭人工经验设置少量运行方式、少量预想故障进行暂态电压安全稳定评估的缺陷。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中:
图1为本发明一种实施例的暂态电压安全稳定裕度估算方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。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的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明实施例中提供了一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,如图1所示,包括:
(1)以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,基于预设的约束条件,优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值;
(2)基于所述样本组集构建有效样本组集,针对所述有效样本组集中的各个样本组,分别计算出对应的有效方式距离;
(3)基于所述有效样本组集构建估算样本组集,计算所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
(4)计算出所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离与其有效方式距离之比,并筛选出最小比值;
(5)当所述最小比值小于设定阈值(通常设置为0.9)时,将与该最小比值对应的样本组的中心样本作为用于新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算的基准样本,并根据暂态电压安全稳定裕度估算模型、基准样本及基准样本所属样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值,确定新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算值。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述步骤(1)中的获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值的获取方法包括:
以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,计及样本组内各样本在预想故障下暂态电压安全稳定特征量满足差异要求约束,以及基于样本组的中心样本和暂态电压安全稳定裕度估算模型得到的样本组内其它样本在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值满足精度要求约束,通过优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,得到样本组集、样本组集中各样本组的中心样本和样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值。
其中,所述预想故障下暂态电压安全稳定特征量包括:暂态电压安全稳定薄弱节点集A、A中各薄弱节点故障前电压标幺值、预想故障下A中各薄弱节点的暂态电压安全稳定裕度实际值、动态无功注入关键节点集B、B中各关键节点故障前动态无功最大上调量、预想故障发生后电网过渡到稳态时B中各关键节点对A中各薄弱节点的无功电压灵敏度;薄弱节点的暂态电压安全稳定裕度实际值取值范围为[-1,1],将预想故障下电网各节点暂态电压安全稳定裕度实际值中的最小值记为ηmin,薄弱节点是指预想故障下暂态电压安全稳定裕度实际值与ηmin之差小于设定的裕度增量参数(通常设置为0.15)的节点,将预想故障发生后电网过渡到稳态时各动态无功注入节点对A中各薄弱节点无功电压灵敏度的最大值记为smax,动态无功注入关键节点是指预想故障发生后电网过渡到稳态时对A中各薄弱节点无功电压灵敏度的最大值与smax之比大于设定参数α的动态无功注入节点,0<α<1,通常设置为0.8。
所述样本组内各样本在预想故障下暂态电压安全稳定特征量满足差异要求约束,具体包括:
1)样本组内任意两个样本的ηmin之差的绝对值小于安全稳定裕度差异要求参数;
2)样本组内各样本A的交集A0中至少包含各样本ηmin对应的薄弱节点;
3)样本组内各样本B的交集B0中至少包含各样本Smax对应的关键节点;
4)样本组内任意两个样本之间的安全稳定模态差异指标小于安全稳定模态差异要求参数,其中,安全稳定模态差异指标通过公式(1)计算;
式中,γi.j为样本组内样本i与样本j之间的安全稳定模态差异指标,ηi.a、ηj.a分别为样本i、样本j的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,si.a.b、sj.a.b分别为样本i、样本j的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi.b、Qj.b分别为样本i、样本j的关键节点b故障前动态无功最大上调量,β为设定参数,大于0,通常设置为2;
5)样本组内任意两个样本的A0中各薄弱节点故障前电压标幺值之间的差异满足公式 (2):
|Vi.a-Vj.a|<Vcr,a∈A0 (2)
式中,Vi.a、Vj.a分别为样本i、样本j的薄弱节点a故障前电压标幺值,Vcr为电压差异要求参数。
所述样本组的中心样本是指与样本组内其它样本之间的安全稳定模态差异指标之和最小的样本。所述暂态电压安全稳定特征量差异要求参数包括:安全稳定裕度差异要求参数、安全稳定模态差异要求参数和电压差异要求参数。
所述暂态电压安全稳定裕度估算模型为:
式中,η′i.a为样本i的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度估算值,为中心样本i0的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,Vi0.a为中心样本i0的薄弱节点a故障前电压标幺值,si0.a.b为中心样本i0的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi0.b为中心样本i0 的关键节点b故障前动态无功最大上调量,cV.a、cQ.a分别为中心样本i0的薄弱节点a对应的暂态电压安全稳定裕度估算模型的电压参数和动态无功参数。其中,若η′i.a小于-1,则令η′i.a=-1;若η′i.a大于1,则令η′i.a=1。
所述基于样本组的中心样本和暂态电压安全稳定裕度估算模型得到的样本组内其它样本在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值满足精度要求约束,包括:
式中,ηcr、r为设定的裕度估算精度参数(ηcr通常设置为0.1,r通常设置为0.15)。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述步骤(2)中的有效方式距离的计算方法包括:
从所述样本组集中筛选出样本数大于设定的组内样本数门槛值(通常设置为20)的所有样本组构成有效样本组集S0;
若所述有效样本组集S0非空,则分别根据有效样本组集S0中各样本组内样本的暂态电压安全稳定特征量,通过优化各样本组的方式距离模型的参数,计算各样本组的中心样本与组内其它样本的方式距离,将其中最大值作为各样本组的有效方式距离。
所述样本组的方式距离模型为:
式中,X为S0中某个样本组内所有样本组成的集合,k0为X对应的样本组的中心样本, A1为X中各样本A的交集,Dk为样本k与中心样本k0的方式距离,Vk.a1、分别为样本k、中心样本k0的薄弱节点a1故障前电压标幺值,B1为X中各样本B的交集,Qk.b1、分别为样本k、中心样本k0的关键节点b1故障前动态无功最大上调量,dV、dQ为 X对应的样本组方式距离模型的参数。
所述优化各样本组的方式距离模型的参数,具体为:通过公式(6)对各样本组的方式距离模型的参数进行优化:
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述步骤(3)中的各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离的计算公式为:
式中,in为新运行方式,为估算样本组集S1中某个样本组的中心样本l0与in的方式距离,A2为中心样本l0所属样本组中各样本A的交集,为in下中心样本l0的薄弱节点 a2的电压标幺值,为中心样本l0的薄弱节点a2故障前电压标幺值,B2为中心样本l0所属样本组中各样本B的交集,为in下中心样本l0的关键节点b2的动态有功最大上调量,为中心样本l0的关键节点b2故障前动态有功最大上调量,dV0、dQ0分别为中心样本l0所属样本组的方式距离模型的参数dV、dQ的优化值。
所述步骤(4)中的最小比值的计算方法包括:
从有效样本组集S0中筛选出中心样本的暂态电压安全稳定特征量关联设备在新运行方式下都处于投运状态的所有样本组,构成估算样本组集S1;其中,所述中心样本的暂态电压安全稳定特征量关联设备是指中心样本所属样本组对应的A0中所有薄弱节点和B0中所有关键节点,其中,A0表示样本组内各样本A的交集,B0表示样本组内各样本B的交集;
若所述估算样本组集S1非空,则分别根据估算样本组集S1中各样本组的方式距离模型的参数优化值及其中心样本的暂态电压安全稳定特征量,计算各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
计算各样本组的方式距离与有效方式距离之比,并筛选出最小比值。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述步骤(5)中的新运行方式在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值,公式为:
式中,in为新运行方式,A3为基准样本所属样本组中各样本A的交集,为in下预想故障发生后薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度估算值,η0.a3为预想故障下基准样本的薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度实际值,为in下薄弱节点a3的电压标幺值,V0.a3为基准样本的薄弱节点a3故障前电压标幺值,B3为基准样本所属样本组中各样本B 的交集,为in下预想故障发生后电网过渡到稳态时关键节点b3对薄弱节点a3的无功电压灵敏度,s0.a3.b3为基准样本的关键节点b3对薄弱节点a3的无功电压灵敏度,为in下关键节点b3的动态无功最大上调量,Q0.b3为基准样本的关键节点b3故障前动态无功最大上调量,cV0.a3、cQ0.a3分别为基准样本的薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度估算模型中电压参数和动态无功参数的优化值。
实施例2
基于与实施例1相同的发明构思,本发明实施例中提供了一种暂态电压安全稳定裕度估算装置,包括:
第一计算模块,用于以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,基于预设的约束条件,优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值;
第二计算模块,用于基于所述样本组集构建有效样本组集,针对所述有效样本组集中的各个样本组,分别计算出对应的有效方式距离;
第三计算模块,用于基于所述有效样本组集构建估算样本组集,计算所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
筛选模块,用于计算出所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离与其有效方式距离之比,并筛选出最小比值;
第四计算模块,用于当所述最小比值小于设定阈值时,将与该最小比值对应的样本组的中心样本作为用于新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算的基准样本,并根据暂态电压安全稳定裕度估算模型、基准样本及基准样本所属样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值,确定新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算值。
其余部分均与实施例1相同。
实施例3
基于与实施例1相同的发明构思,本发明实施例中提供了一种暂态电压安全稳定裕度估算系统,包括:包括存储介质和处理器;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (16)
1.一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于,包括:
以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,基于预设的约束条件,优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值;
基于所述样本组集构建有效样本组集,针对所述有效样本组集中的各个样本组,分别计算出对应的有效方式距离;
基于所述有效样本组集构建估算样本组集,计算所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
计算出所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离与其有效方式距离之比,并筛选出最小比值;
当所述最小比值小于设定阈值时,将与该最小比值对应的样本组的中心样本作为用于新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算的基准样本,并根据暂态电压安全稳定裕度估算模型、基准样本及基准样本所属样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值,确定新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算值;
所述暂态电压安全稳定裕度估算模型为:
η′i.a=ηi0.a+V.a(Vi.a-Vi0.a)+cQ.a∑b∈B0[(si.a.b+si0.a.b)(Qi.b-Qi0.b)],a∈A0 (3)
式中,η′i.a为样本i的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度估算值,ηi0.a为中心样本i0的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,Vi0.a为中心样本i0的薄弱节点a故障前电压标幺值,si0.a.b为中心样本i0的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi0.b为中心样本i0的关键节点b故障前动态无功最大上调量,cV.a、cQ.a分别为中心样本i0的薄弱节点a对应的暂态电压安全稳定裕度估算模型的电压参数和动态无功参数,A0表示样本组内各样本A的交集;
所述暂态电压安全稳定特征量差异要求参数包括:安全稳定裕度差异要求参数、安全稳定模态差异要求参数和电压差异要求参数。
2.根据权利要求1所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于,所述获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值的获取方法包括:
以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,计及样本组内各样本在预想故障下暂态电压安全稳定特征量满足差异要求约束,以及基于样本组的中心样本和暂态电压安全稳定裕度估算模型得到的样本组内其它样本在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值满足精度要求约束,通过优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,得到样本组集、样本组集中各样本组的中心样本和样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值。
3.根据权利要求2所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于,所述预想故障下暂态电压安全稳定特征量包括:暂态电压安全稳定薄弱节点集A、A中各薄弱节点故障前电压标幺值、预想故障下A中各薄弱节点的暂态电压安全稳定裕度实际值、动态无功注入关键节点集B、B中各关键节点故障前动态无功最大上调量、预想故障发生后电网过渡到稳态时B中各关键节点对A中各薄弱节点的无功电压灵敏度;
其中,薄弱节点的暂态电压安全稳定裕度实际值取值范围为[-1,1],将预想故障下电网各节点暂态电压安全稳定裕度实际值中的最小值记为ηmin,薄弱节点是指预想故障下暂态电压安全稳定裕度实际值与ηmin之差小于设定的裕度增量参数的节点,将预想故障发生后电网过渡到稳态时各动态无功注入节点对A中各薄弱节点无功电压灵敏度的最大值记为smax,动态无功注入关键节点是指预想故障发生后电网过渡到稳态时对A中各薄弱节点无功电压灵敏度的最大值与smax之比大于设定参数α的动态无功注入节点,0<α<1。
4.根据权利要求2所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于,所述样本组内各样本在预想故障下暂态电压安全稳定特征量满足差异要求约束,具体包括:
1)样本组内任意两个样本的ηmin之差的绝对值小于安全稳定裕度差异要求参数;
2)样本组内各样本A的交集A0中至少包含各样本ηmin对应的薄弱节点;
3)样本组内各样本B的交集B0中至少包含各样本smax对应的关键节点;
4)样本组内任意两个样本之间的安全稳定模态差异指标小于安全稳定模态差异要求参数,其中,安全稳定模态差异指标通过公式(1)计算;
式中,γi.j为样本组内样本i与样本j之间的安全稳定模态差异指标,ηi.a、ηj.a分别为样本i、样本j的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,si.a.b、sj.a.b分别为样本i、样本j的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi.b、Qj.b分别为样本i、样本j的关键节点b故障前动态无功最大上调量,β为设定参数,大于0;
5)样本组内任意两个样本的A0中各薄弱节点故障前电压标幺值之间的差异满足公式(2):
|Vi.a-Vj.a|<Vcr,a∈A0 (2)
式中,Vi.a、Vj.a分别为样本i、样本j的薄弱节点a故障前电压标幺值,Vcr为电压差异要求参数。
5.根据权利要求1所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于:所述样本组的中心样本是指与样本组内其它样本之间的安全稳定模态差异指标之和最小的样本。
6.根据权利要求1所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于:若η′i.a小于-1,则令η′i.a=-1;若η′i.a大于1,则令η′i.a=1。
8.根据权利要求1所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于:所述有效方式距离的计算方法包括:
从所述样本组集中筛选出样本数大于设定的组内样本数门槛值的所有样本组构成有效样本组集S0;
若所述有效样本组集S0非空,则分别根据有效样本组集S0中各样本组内样本的暂态电压安全稳定特征量,通过优化各样本组的方式距离模型的参数,计算各样本组的中心样本与组内其它样本的方式距离,将其中最大值作为各样本组的有效方式距离。
11.根据权利要求1所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于:所述最小比值的计算方法包括:
从有效样本组集S0中筛选出中心样本的暂态电压安全稳定特征量关联设备在新运行方式下都处于投运状态的所有样本组,构成估算样本组集S1;
若所述估算样本组集S1非空,则分别根据估算样本组集S1中各样本组的方式距离模型的参数优化值及其中心样本的暂态电压安全稳定特征量,计算各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
计算各样本组的方式距离与有效方式距离之比,并筛选出最小比值。
12.根据权利要求11所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于:所述中心样本的暂态电压安全稳定特征量关联设备是指中心样本所属样本组对应的A0中所有薄弱节点和B0中所有关键节点,其中,A0表示样本组内各样本A的交集,B0表示样本组内各样本B的交集。
14.根据权利要求1所述的一种暂态电压安全稳定裕度估算方法,其特征在于:所述新运行方式在预想故障下暂态电压安全稳定裕度估算值的计算公式为:
式中,in为新运行方式,A3为基准样本所属样本组中各样本A的交集,为in下预想故障发生后薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度估算值,η0.a3为预想故障下基准样本的薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度实际值,为in下薄弱节点a3的电压标幺值,V0.a3为基准样本的薄弱节点a3故障前电压标幺值,B3为基准样本所属样本组中各样本B的交集,为in下预想故障发生后电网过渡到稳态时关键节点b3对薄弱节点a3的无功电压灵敏度,s0.a3.b3为基准样本的关键节点b3对薄弱节点a3的无功电压灵敏度,为in下关键节点b3的动态无功最大上调量,Q0.b3为基准样本的关键节点b3故障前动态无功最大上调量,cV0.a3、cQ0.a3分别为基准样本的薄弱节点a3的暂态电压安全稳定裕度估算模型中电压参数和动态无功参数的优化值。
15.一种暂态电压安全稳定裕度估算装置,其特征在于,包括:
第一计算模块,用于以聚类分析样本的分组数最小为优化目标,基于预设的约束条件,优化暂态电压安全稳定特征量差异要求参数和暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数,获得样本组集、样本组集中各样本组的中心样本,以及样本组集中各样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值;
第二计算模块,用于基于所述样本组集构建有效样本组集,针对所述有效样本组集中的各个样本组,分别计算出对应的有效方式距离;
第三计算模块,用于基于所述有效样本组集构建估算样本组集,计算所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离;
筛选模块,用于计算出所述估算样本组集中各样本组的中心样本与新运行方式之间的方式距离与其有效方式距离之比,并筛选出最小比值;
第四计算模块,用于当所述最小比值小于设定阈值时,将与该最小比值对应的样本组的中心样本作为用于新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算的基准样本,并根据暂态电压安全稳定裕度估算模型、基准样本及基准样本所属样本组暂态电压安全稳定裕度估算模型的参数优化值,确定新运行方式下暂态电压安全稳定裕度估算值;
所述暂态电压安全稳定裕度估算模型为:
η′i.a=ηi0.a+cV.a(Vi.a-Vi0.a)+cQ.a∑b∈B0[(si.a.b+si0.a.b)(Qi.b-Qi0.b)],a∈A0 (3)
式中,η′i.a为样本i的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度估算值,ηi0.a为中心样本i0的薄弱节点a的暂态电压安全稳定裕度实际值,Vi0.a为中心样本i0的薄弱节点a故障前电压标幺值,si0.a.b为中心样本i0的关键节点b对薄弱节点a的无功电压灵敏度,Qi0.b为中心样本i0的关键节点b故障前动态无功最大上调量,cV.a、cQ.a分别为中心样本i0的薄弱节点a对应的暂态电压安全稳定裕度估算模型的电压参数和动态无功参数,A0表示样本组内各样本A的交集;
所述暂态电压安全稳定特征量差异要求参数包括:安全稳定裕度差异要求参数、安全稳定模态差异要求参数和电压差异要求参数。
16.一种暂态电压安全稳定裕度估算系统,其特征在于,包括:包括存储介质和处理器;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1~14中任一项所述方法的步骤。
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