CN116432443A - 一种电网仿真方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电网仿真方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括获取电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，预设时间段包括多个子时间段；基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；并对电网进行仿真，得到表征目标电网的运行稳定性的仿真结果。利用本发明公开实施例能够准确地描述变电设备的实际负荷特性，从而提升电网仿真分析的准确性，保证电网的稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力仿真技术领域，特别涉及一种电网仿真方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着电网规模的不断扩大，其复杂程度也越来越高，智能电网的建设和发展对电力系统实时仿真计算分析的准确性提出了更高的要求。为适应智能电网运行与控制要求，电力系统安全稳定分析需要更加准确地反映电网负荷实际特性，因此，明确电网中负荷功率与母线电压间的具体对应关系，对电力系统数字仿真及其安全稳定运行的影响也愈加显著。目前传统单一结构的对应关系已经不再能很好的描述电网负荷特性，无法准确反映实际情况，影响电力系统仿真分析的准确性，从而影响电力网络的安全稳定运行。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明公开提供一种电网仿真方法、装置、电子设备及存储介质，能够更准确地描述变电设备的实际负荷特性，从而提升电网仿真分析的准确性，保证电网的稳定运行。本发明公开的技术方案如下：
根据本发明公开的实施例的一方面，提供一种电网仿真方法，包括：
获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，所述预设时间段包括多个子时间段；
基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；
基于所述多个目标对应关系对所述目标电网进行仿真，得到仿真结果，所述仿真结果表征所述目标电网的运行稳定性。
可选的，所述基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系包括：
确定所述每个预设对应关系中的初始参数信息，所述初始参数信息为所述每个预设对应关系中的多项式系数；
基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息以及所述初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定所述每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息；
基于所述初始负荷功率信息和所述目标负荷功率信息中所述子电压信息对应的子负荷功率信息，确定所述每个预设对应关系对应的负荷功率损失信息；
基于所述负荷功率损失信息对所述每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系；
基于所述更新后的每个预设对应关系，重复所述基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息以及所述初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定所述每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息至基于所述负荷功率损失信息对所述每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系的步骤，直至满足预设收敛条件；
将满足所述预设收敛条件的多个预设对应关系作为所述多个目标对应关系。
可选的，所述确定所述每个预设对应关系中的初始参数信息包括：
基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息及所述每个预设对应关系，确定第一对应关系，所述第一对应关系表征负荷功率与所述每个预设对应关系中的多项式系数间的对应关系；
基于预设目标函数、所述第一对应关系及所述目标负荷功率信息中所述子电压信息对应的子负荷功率信息，确定所述初始参数信息。
可选的，在所述获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息之后，所述方法还包括：
对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息；
所述基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系包括：
基于所述更新负荷功率信息与所述更新电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到所述多个目标对应关系。
可选的，所述对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息包括：
确定所述目标负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与所述目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息间的多个初始相关系数，每个初始相关系数表征负荷功率与电压间的相关程度；
对所述多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数；
将所述目标负荷功率信息中所述目标相关系数对应的负荷功率信息作为所述更新负荷功率信息；
将所述目标电压信息中所述目标相关系数对应的电压信息作为所述更新电压信息。
可选的，在所述获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息之后，所述方法还包括：
对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行变化趋势分析，得到多个变化趋势数据；
基于所述目标电压信息中对应的变化趋势数据大于预设变化阈值的电压信息，构建所述多个预设对应关系各自对应的电压范围。
可选的，所述方法还包括：
在每个变化趋势数据均不大于所述预设变化阈值的情况下，获取所述目标电压信息的波动数据；
根据所述波动数据确定所述多个预设对应关系各自对应的电压范围。
根据本发明公开实施例的另一方面，提供一种电网仿真装置，包括：
获取模块，用于获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，所述预设时间段包括多个子时间段；
拟合处理模块，用于基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；
仿真模块，用于基于所述多个目标对应关系对所述目标电网进行仿真，得到仿真结果，所述仿真结果表征所述目标电网的运行稳定性。
根据本发明公开实施例的另一方面，提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上述任一项所述的电网仿真方法。
根据本发明公开实施例的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行本发明公开实施例的任一项所述的电网仿真方法。
根据本发明公开实施例的另一方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本发明公开实施例的任一项所述的电网仿真方法。
本发明公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本发明提供的电网仿真方法获取电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，预设时间段包括多个子时间段；基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系，能够更准确地描述变电设备的实际负荷特性；并基于多个目标对应关系对电网进行仿真，得到表征目标电网的运行稳定性的仿真结果，基于更准确的负荷功率与电压间的对应关系对电网进行仿真，能够提升电网仿真分析的准确性，保证电网的稳定运行。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本发明公开的不当限定。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电网仿真方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系的流程图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种对目标负荷功率信息及目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息的流程图；
图4是根据一示例性实施例示出的某电网中某变电设备正常运行期间的负荷功率和电压间的相关系数随时间变化的示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种电网仿真装置框图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种用于电网仿真的终端电子设备的框图；
图7是根据一示例性实施例示出的一种用于电网仿真的服务器电子设备的框图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本发明公开的技术方案，下面将结合附图，对本发明公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
电气系统的每个变电站为大量用户提供服务，在计算和分析电气系统时通常表示为一个等值负载，这种等值负载称为综合负荷。综合负荷通常包括不同类型的负载，如照明装置、大量不同容量的异步电动机、同步电动机、各种整流设备、电加热器以及电网的有功和无功功率的损耗负荷等。随着经济的快速发展，对电能的需求不断增加，电力系统面临越来越多的稳定性问题，电气系统需要对电网进行更详细的建模仿真，特别是需要开发和使用更符合实际情况的负荷模型，也即负荷功率与电压间的对应关系，该对应关系的准确描述对电网的运行起着重要作用，如在微电网中，分布式电源需要根据负荷灵活地调节各微电源的有功出力，使得供需平衡。当系统的电压或频率发生显著变化时，负荷的组成发生显著变化，如热带地区的夏季高峰出现大量制冷负荷，负荷的特性也发生变化，这种负荷在正常或临界条件下组成的变化称为负荷的变结构特性。对于负荷的变结构特性，传统的单一结构的负荷功率与电压间的对应关系无法准确描述，会导致据此进行电网仿真分析的结果不准确，无法保证电网的稳定运行。
以下介绍本申请一种电网仿真方法，图1是根据一示例性实施例示出的一种电网仿真方法的流程图，如图1所示，该电网仿真方法包括以下步骤。
S101：获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息。
在一个具体实施例中，目标电网可以为需要进行仿真分析的电网，变电设备可以为电网中对电压和电流进行变换、接受电能及分配电能的设备，例如变电站；上述预设时间段可以包括多个子时间段，在预设时间段内，目标电压信息均有对应的目标负荷功率信息，具体的，目标电压信息可以为预设时间段内每一时刻的变电设备的母线电压信息(母线电压值)，目标负荷功率信息可以为预设时间段内每一时刻的变电设备的负荷功率信息(负荷功率值)，任一时刻的负荷功率信息可以由该时刻的阻抗恒定情况下的负荷功率信息、该时刻的电流恒定情况下的负荷功率信息和该时刻的功率恒定情况下的负荷功率信息组成，预设时间段可以根据实际应用需求进行设置。
在一个可选的实施例中，在上述获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息之后，上述方法还可以包括：
对目标负荷功率信息及目标电压信息进行变化趋势分析，得到多个变化趋势数据；
基于目标电压信息中对应的变化趋势数据大于预设变化阈值的电压信息，构建多个预设对应关系各自对应的电压范围。
在一个具体的实施例中，变化趋势数据可以表征负荷功率随电压变化的变化程度，预设变化阈值可以根据实际应用需求进行设置；对目标负荷功率信息及目标电压信息进行变化趋势分析，得到多个变化趋势数据可以包括基于目标负荷功率信息及目标电压信息绘制图象，将图象中每个点对应斜率与相邻点对应斜率间的变化数据作为每个变化趋势数据。
在一个具体实施例中，可以将目标电压信息中对应的变化趋势数据大于预设变化阈值的电压信息以及目标电压信息中的最小电压信息和最大电压信息作为电压范围的临界电压值，构建多个预设对应关系各自对应的电压范围。
上述实施例中，可以对负荷功率信息及电压信息进行变化趋势分析，得到多个变化趋势数据，将电压信息中对应的变化趋势数据大于预设变化阈值的电压信息以及目标电压信息中的最小电压信息和最大电压信息作为电压范围的电压临界值，能够在负荷功率的变化程度明显的情况下，准确地确定多个预设对应关系各自对应的电压范围。
在一个可选的实施例中，上述方法还可以包括：
在每个变化趋势数据均不大于预设变化阈值的情况下，获取目标电压信息的波动数据；
根据波动数据确定多个预设对应关系各自对应的电压范围。
在一个具体的实施例中，波动数据可以表征预设时间段内的目标电压信息的随时间变化曲线的波动情况，在上述波动数据大于预设波动阈值的情况下，将目标电压信息分为第一预设数量个电压范围，在上述波动数据不大于预设波动阈值的情况下，将目标电压信息分为第二预设数量个电压范围，具体的，第一预设数量及第二预设数量可以根据实际应用需求进行设置，例如第一预设数量可以为4个，第二预设数量可以为2个，预设波动阈值可以根据实际应用需求进行设置，例如0.1基准电压；将较大的波动数据对应的电压信息以及目标电压信息中的最小电压信息和最大电压信息作为电压范围的电压临界值，构建多个预设对应关系各自对应的电压范围。
上述实施例中，在每个变化趋势数据均不大于预设变化阈值的情况下，根据电压数据的波动数据确定多个预设对应关系各自对应的电压范围，能够在负荷功率的变化程度不明显的情况下确定多个预设对应关系各自对应的电压范围。
S103：基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系。
在一个具体实施例中，每个预设对应关系可以对应一个子时间段，每个预设对应关系可以用多项式表示；具体的，以有三个预设对应关系，每个预设对应关系用二次多项式表示为例，三个预设对应关系可以用如下公式表示：
其中，
其中，y1(x)、y2(x)及y3(x)分别表示对应的子时间段内任一时刻的负荷功率，x表示电压，x1、x2、x3及x4分别表示多个预设对应关系各自对应的电压范围的电压临界值，a1、b1及c1分别表示在电压范围为[x1,x2]所对应的子时间段中，任一时刻的阻抗恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例、任一时刻的电流恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例及任一时刻的功率恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例，a2、b2及c2分别表示在电压范围为(x2,x3]所对应的子时间段中，任一时刻的阻抗恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例、任一时刻的电流恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例及任一时刻的功率恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例，a2、b3及c3分别表示在电压范围为(x3,x4]所对应的子时间段中，任一时刻的阻抗恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例、任一时刻的电流恒定情况下负荷功率信息的占该时刻的负荷功率信息的比例及任一时刻的功率恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例。
在一个具体实施例中，每个目标对应关系可以表征负荷功率与电压间的对应关系，每个目标对应关系可以包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；具体的，在每个目标对应关系为二次多项式的情况下，二次项可以表征阻抗恒定情况下的负荷功率与电压间的对应关系，二次项的系数可以表征预设时间段内任一时刻的阻抗恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例，一次项可以表征电流恒定情况下的负荷功率与电压间的对应关系，一次项的系数可以表征预设时间段内任一时刻的电流恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例，常数项可以表征功率恒定情况下的负荷功率与电压间的对应关系，也可以表征预设时间段内任一时刻的功率恒定情况下的负荷功率信息占该时刻的负荷功率信息的比例。
在一个可选的实施例中，如图2所示，图2是根据一示例性实施例示出的一种基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系的流程图，上述基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系可以包括：
S201：确定每个预设对应关系中的初始参数信息。
在一个具体实施例中，初始参数信息可以为每个预设对应关系中的多项式系数。
S203：基于目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息以及初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息。
在一个具体实施例中，可以将目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息代入初始参数信息对应的每个预设对应关系的多项式中进行计算，得到每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息。
S205：基于初始负荷功率信息和目标负荷功率信息中子电压信息对应的子负荷功率信息，确定每个预设对应关系对应的负荷功率损失信息。
在一个具体实施例中，上述负荷功率损失信息可以表示为
其中，3表示负荷功率损失信息，Pm()表示第k个初始负荷功率信息，P(k)表示第k个子负荷功率信息，N表示每个预设对应关系对应的子电压信息或子负荷功率信息的数量。
S207：基于负荷功率损失信息对每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系。
S209：基于更新后的每个预设对应关系，重复基于目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息以及初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息至基于负荷功率损失信息对每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系的步骤，直至满足预设收敛条件。
在一个具体实施例中，预设收敛条件可以根据实际应用需求进行设置，具体的，预设收敛条件可以为负荷功率损失信息小于等于预设损失阈值，或更新重复步骤的次数达到预设次数等，具体的，预设损失阈值和预设次数可以结合实际应用需求进行设置。
S211：将满足预设收敛条件的多个预设对应关系作为多个目标对应关系。
上述实施例中，根据获取的实际电压信息代入预设对应关系中所得到的负荷功率信息和该实际电压信息对应的实际负荷功率信息确定负荷功率损失信息，并根据该负荷功率损失信息对预设对应关系中的参数信息进行不断更新，将满足收敛条件的多个预设对应关系作为多个目标对应关系，能够得到更准确的负荷功率与电压间的对应关系，准确描述实际负荷特性，从而能够提升后续电网仿真分析的准确性。
在一个可选的实施例中，确定每个预设对应关系中的初始参数信息可以包括：
基于目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息及每个预设对应关系，确定第一对应关系；
基于预设目标函数、第一对应关系及目标负荷功率信息中子电压信息对应的子负荷功率信息，确定初始参数信息。
在一个具体实施例中，上述第一对应关系可以表征负荷功率与每个预设对应关系中的多项式系数间的对应关系，具体的，第一对应关系可以为将目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息代入对应的预设对应关系的多项式中得到的。
在一个具体实施例中，可以将第一对应关系与目标负荷功率信息中子电压信息对应的子负荷功率信息代入预设目标函数中，并求解所得到的关于多项式系数的函数的驻点，得到初始参数信息；具体的，预设目标函数可以用以下公式表示
其中，L表示预设目标函数值，P(k)表示第k个子负荷功率信息，(ix(k)2+ix(k)+ci)表示上述第一对应关系，x(k)表示第k个子电压信息，i、bi及ci分别表示在第i个预设对应关系中，阻抗恒定情况下的负荷功率占总负荷功率的比例、电流恒定情况下的负荷功率占总负荷功率的比例及功率恒定情况下的负荷功率占总负荷功率的比例，N表示每个预设对应关系对应的子电压信息或子负荷功率信息的数量，λ表示拉格朗日乘子。
在一个可选的实施例中，在上述获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息之后，上述方法还可以包括：
对目标负荷功率信息及目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息；
相应的，上述基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系可以包括：
基于更新负荷功率信息与更新电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系。
在一个可选的实施例中，如图3所示，图3是根据一示例性实施例示出的一种对目标负荷功率信息及目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息的流程图，上述对目标负荷功率信息及目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息可以包括：
S301：确定目标负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息间的多个初始相关系数。
在一个具体实施例中，每个初始相关系数可以表征负荷功率与电压间的相关程度，具体的，可以根据目标负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息，计算皮尔逊相关系数。
S303：对多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数。
在一个具体实施例中，对多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数可以包括将大于预设系数阈值的初始相关系数作为目标相关系数，具体的，预设系数阈值可以根据实际应用需求进行设置，例如预设系数阈值可以为0.3。
S305：将目标负荷功率信息中目标相关系数对应的负荷功率信息作为更新负荷功率信息。
S307：将目标电压信息中目标相关系数对应的电压信息作为更新电压信息。
上述实施例中，确定负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息间的多个初始相关系数，对多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数；并将负荷功率信息中目标相关系数对应的负荷功率信息作为更新负荷功率信息，将电压信息中目标相关系数对应的电压信息作为更新电压信息，能够根据负荷功率与电压间的相关程度对获取的负荷功率信息和电压信息进行筛选，得到更有效的负荷功率信息和电压信息，从而据此对预设对应关系的参数进行拟合能够使得到的对应关系更加准确。
在实际应用中，负荷功率与电压间的关系一般有两种变化情况，一种为负荷功率导致的电压变化，例如负荷随机功率波动引起潮流变化，影响线路压降，进而导致电压变化；另一种为电压导致的负荷功率变化，例如由于故障或有载调压变压器(OLTC，On-LoadTap Changer)等动作，系统电压主动变化，继而引起负荷功率变化，需要从实际获取的电网中变电设备的负荷功率信息和电压信息中筛选提取出能够反映电压导致的负荷功率变化的部分有效数据，用于对预设对应关系中的参数进行拟合处理。对于负荷功率导致的电压变化这一过程，电压与负荷功率为负相关关系，对于电压导致的负荷功率变化这一过程，负荷功率与电压为正相关关系，在实际处理中可以利用皮尔逊相关系数来区分以上两种情形，皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)可以用来反映两个随机变量之间的相关程度，如图4所示，图4是根据一示例性实施例示出的某电网中某变电设备正常运行期间的负荷功率和电压间的相关系数随时间变化的示意图，其中，皮尔逊相关系数大于零表示负荷功率和电压之间为正相关关系，皮尔逊相关系数小于零表示负荷功率和电压之间为负相关关系，并且皮尔逊相关系数的绝对值小于0.3表示负荷功率和电压之间基本不相关，皮尔逊相关系数的绝对值在0.3至0.8之间表示负荷功率和电压之间具有一定的相关性，且数值越大相关性越强。若皮尔逊相关系数指示负荷功率和电压间的相关性较弱的情况下，一般采用主动施加电压扰动来激发电压导致的负荷功率变化的过程，以获取有效的负荷功率信息和电压信息，对预设对应关系中的参数进行拟合，从而得到更加准确的负荷功率与电压间的对应关系，更准确地描述实际负荷特性。
S107：基于多个目标对应关系对目标电网进行仿真，得到仿真结果。
在一个具体实施例中，上述仿真结果可以表征目标电网的运行稳定性。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书中获取电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，预设时间段包括多个子时间段；基于目标负荷功率信息与目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系，能够更准确地描述变电设备的实际负荷特性；并基于多个目标对应关系对电网进行仿真，得到表征目标电网的运行稳定性的仿真结果，基于更准确的负荷功率与电压间的对应关系对电网进行仿真，能够提升电网仿真分析的准确性，保证电网的稳定运行。另外，确定负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息间的多个初始相关系数，对多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数；并将负荷功率信息中目标相关系数对应的负荷功率信息作为更新负荷功率信息，将电压信息中目标相关系数对应的电压信息作为更新电压信息，能够根据负荷功率与电压间的相关程度对获取的负荷功率信息和电压信息进行筛选，得到更有效的负荷功率信息和电压信息，从而据此对预设对应关系的参数进行拟合能够使得到的对应关系更加准确。
以下根据电网实际数据，来验证本申请实施例中的负荷功率与电压间的对应关系对实际负荷特性的描述能力。该验证过程针对现有技术中的一个对应关系及本申请实施例所提供的多个对应关系，通过对基于上述两种对应关系所得到的负荷功率信息各自与实际获取的负荷功率信息间的误差信息进行比较，来验证本申请的负荷功率与电压间的多个对应关系能够更准确地描述电网中变电设备的实际负荷特性。
采用某电网中某变电站的2019年7月15日12:00至14:00时间段内的负荷功率信息及电压信息进行验证，每个预设对应关系均用二次多项式表示。首先基于负荷功率信息与电压信息间的相关程度，对负荷功率信息及电压信息进行筛选，筛选后的更新电压信息的范围为[10.3,10.6]；接着，对更新负荷功率信息及更新电压信息进行变化趋势分析，每个变化趋势数据均不大于预设变化阈值，且更新电压信息的波动程度较小，将更新电压信息分为2个电压范围，取对应的波动程度较大的电压信息10.4、更新电压信息中的最小电压值10.4及更新电压信息中的最大电压值10.6作为电压范围的电压临界值，确定多个预设对应关系各自对应的电压范围分别为[10.3,10.4]和[10.4,10.6]，相应的，预设对应关系的数量为2个；之后，基于更新电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息及每个预设对应关系，确定第一对应关系，基于预设目标函数、第一对应关系及更新负荷功率信息中子电压信息对应的子负荷功率信息，确定预设对应关系中的初始参数信息，接着，基于更新电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息以及初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息，基于初始负荷功率信息和更新负荷功率信息中子电压信息对应的子负荷功率信息，确定每个预设对应关系对应的负荷功率损失信息，并基于负荷功率损失信息对每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系，基于更新后的每个预设对应关系，重复基于更新电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息以及初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息至基于负荷功率损失信息对每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系的步骤，直至满足预设收敛条件，并将满足预设收敛条件的2个预设对应关系作为2个目标对应关系，其中，电压范围为[10.3,10.4]所对应的对应关系为y1(x)＝6.911×10-5x2+1.876×10-4x+0.9997，电压范围为[10.4,10.6]所对应的对应关系为y2(x)＝9.189×10-6x2+2.505×10-5x+0.9998；接着，将获取的实际电压信息分别代入对应的目标对应关系的多项式中，计算得到负荷功率信息，并与获取的实际负荷功率信息计算误差信息，其中，电压范围为[10.3,10.4]所对应的对应关系对应的误差信息为0.0204，电压范围为[10.4,10.6]所对应的对应关系对应的误差信息为0.0245；与采用现有技术中一个二次多项式表示的对应关系y(x)＝5.023×10-5x2+1.365×10-4x+0.9998所对应的误差信息0.0494进行比较。由此可以得出，采用本申请实施例中的对应关系所对应的误差更小，更符合实际情况，能更好地反映实际负荷特性，从而能够提升电网仿真分析的准确性，保证电网的稳定运行。
本申请实施例中所涉及的公式均以负荷功率中的负荷有功功率对应的公式为例进行描述，负荷无功功率对应的公式与负荷有功功率结构一致，在此不再赘述。
图5是根据一示例性实施例示出的一种电网仿真装置框图。参照图5，该装置包括：
获取模块510，用于获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，所述预设时间段包括多个子时间段；
拟合处理模块520，用于基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；
仿真模块530，用于基于所述多个目标对应关系对所述目标电网进行仿真，得到仿真结果，所述仿真结果表征所述目标电网的运行稳定性。
可选的，拟合处理模块520可以包括：
初始参数信息确定单元，用于确定所述每个预设对应关系中的初始参数信息，所述初始参数信息为所述每个预设对应关系中的多项式系数；
初始负荷功率信息确定单元，用于基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息以及所述初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定所述每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息；
负荷功率损失信息确定单元，用于基于所述初始负荷功率信息和所述目标负荷功率信息中所述子电压信息对应的子负荷功率信息，确定所述每个预设对应关系对应的负荷功率损失信息；
更新单元，用于基于所述负荷功率损失信息对所述每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系；
重复单元，用于基于所述更新后的每个预设对应关系，重复所述基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息以及所述初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定所述每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息至基于所述负荷功率损失信息对所述每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系的步骤，直至满足预设收敛条件；
目标对应关系确定单元，用于将满足所述预设收敛条件的多个预设对应关系作为所述多个目标对应关系。
可选的，初始参数信息确定单元可以包括：
第一对应关系确定单元，用于基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息及所述每个预设对应关系，确定第一对应关系，所述第一对应关系表征负荷功率与所述每个预设对应关系中的多项式系数间的对应关系；
初始参数信息确定子单元，用于基于预设目标函数、所述第一对应关系及所述目标负荷功率信息中所述子电压信息对应的子负荷功率信息，确定所述初始参数信息。
可选的，在获取模块510之后，所述装置还可以包括：
筛选模块，用于对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息；
相应的，所述拟合处理模块包括：
拟合处理单元，用于基于所述更新负荷功率信息与所述更新电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到所述多个目标对应关系。
可选的，筛选模块可以包括：
初始相关系数确定单元，用于确定所述目标负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与所述目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息间的多个初始相关系数，每个初始相关系数表征负荷功率与电压间的相关程度；
筛选单元，用于对所述多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数；
更新负荷功率信息确定单元，用于将所述目标负荷功率信息中所述目标相关系数对应的负荷功率信息作为所述更新负荷功率信息；
更新电压信息确定单元，用于将所述目标电压信息中所述目标相关系数对应的电压信息作为所述更新电压信息。
可选的，在获取模块510之后，所述装置还可以包括：
变化趋势分析模块，用于对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行变化趋势分析，得到多个变化趋势数据；
电压范围构建模块，用于基于所述目标电压信息中对应的变化趋势数据大于预设变化阈值的电压信息，构建所述多个预设对应关系各自对应的电压范围。
可选的，所述装置还可以包括：
波动数据获取模块，用于在每个变化趋势数据均不大于所述预设变化阈值的情况下，获取所述目标电压信息的波动数据；
电压范围确定模块，用于根据所述波动数据确定所述多个预设对应关系各自对应的电压范围。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图6是根据一示例性实施例示出的一种用于电网仿真的电子设备的框图，该电子设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电网仿真方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
图7是根据一示例性实施例示出的一种用于电网仿真的电子设备的框图，该电子设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电网仿真方法。
本领域技术人员可以理解，图6或图7中示出的结构，仅仅是与本发明公开方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明公开方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在示例性实施例中，还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储该处理器可执行指令的存储器；其中，该处理器被配置为执行该指令，以实现如本发明公开实施例中的电网仿真方法。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，当该存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行本发明公开实施例中的电网仿真方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本发明公开实施例中的电网仿真方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率
SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明公开的一般性原理并包括本发明公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种电网仿真方法，其特征在于，包括：
获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，所述预设时间段包括多个子时间段；
基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；
基于所述多个目标对应关系对所述目标电网进行仿真，得到仿真结果，所述仿真结果表征所述目标电网的运行稳定性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系包括：
确定所述每个预设对应关系中的初始参数信息，所述初始参数信息为所述每个预设对应关系中的多项式系数；
基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息以及所述初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定所述每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息；
基于所述初始负荷功率信息和所述目标负荷功率信息中所述子电压信息对应的子负荷功率信息，确定所述每个预设对应关系对应的负荷功率损失信息；
基于所述负荷功率损失信息对所述每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系；
基于所述更新后的每个预设对应关系，重复所述基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息以及所述初始参数信息对应的每个预设对应关系，确定所述每个预设对应关系对应的初始负荷功率信息至基于所述负荷功率损失信息对所述每个预设对应关系中的初始参数信息进行更新，得到更新后的每个预设对应关系的步骤，直至满足预设收敛条件；
将满足所述预设收敛条件的多个预设对应关系作为所述多个目标对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述每个预设对应关系中的初始参数信息包括：
基于所述目标电压信息中所述每个预设对应关系对应的子电压信息及所述每个预设对应关系，确定第一对应关系，所述第一对应关系表征负荷功率与所述每个预设对应关系中的多项式系数间的对应关系；
基于预设目标函数、所述第一对应关系及所述目标负荷功率信息中所述子电压信息对应的子负荷功率信息，确定所述初始参数信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息之后，所述方法还包括：
对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息；
所述基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系包括：
基于所述更新负荷功率信息与所述更新电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到所述多个目标对应关系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行筛选，得到更新负荷功率信息及更新电压信息包括：
确定所述目标负荷功率信息中每个预设对应关系对应的子负荷功率信息与所述目标电压信息中每个预设对应关系对应的子电压信息间的多个初始相关系数，每个初始相关系数表征负荷功率与电压间的相关程度；
对所述多个初始相关系数进行筛选，得到目标相关系数；
将所述目标负荷功率信息中所述目标相关系数对应的负荷功率信息作为所述更新负荷功率信息；
将所述目标电压信息中所述目标相关系数对应的电压信息作为所述更新电压信息。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，在所述获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息之后，所述方法还包括：
对所述目标负荷功率信息及所述目标电压信息进行变化趋势分析，得到多个变化趋势数据；
基于所述目标电压信息中对应的变化趋势数据大于预设变化阈值的电压信息，构建所述多个预设对应关系各自对应的电压范围。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在每个变化趋势数据均不大于所述预设变化阈值的情况下，获取所述目标电压信息的波动数据；
根据所述波动数据确定所述多个预设对应关系各自对应的电压范围。
8.一种电网仿真装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标电网中变电设备在预设时间段内的目标负荷功率信息及目标电压信息，所述预设时间段包括多个子时间段；
拟合处理模块，用于基于所述目标负荷功率信息与所述目标电压信息对多个预设对应关系的参数进行拟合处理，得到多个目标对应关系，每个预设对应关系对应一个子时间段，每个目标对应关系包括阻抗恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系、电流恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系以及功率恒定情况下负荷功率与电压间的对应关系；
仿真模块，用于基于所述多个目标对应关系对所述目标电网进行仿真，得到仿真结果，所述仿真结果表征所述目标电网的运行稳定性。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1至7中任一项所述的电网仿真方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如权利要求1至7中任一项所述的电网仿真方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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