一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法

技术领域

本发明涉及一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

近年来，随着出力随机波动的新能源发电占比提升，电力系统呈现强随机性、强不确定性，安全稳定特性日趋复杂多变。因此，发展安全域边界辨识技术，构造覆盖各类安全风险的运行方式，对确保电力系统安全稳定运行具有重大意义。

传统电力系统通过常规发电机的出力调整来跟踪系统负荷的变化，发电和负荷的功率调整方式是确定的。高比例新能源电力系统供需双侧不确定性增加导致电网未来运行状态可预见性降低，增加了电力系统安全稳定边界识别的难度。以运行经验和人工分析为主的构造典型运行方式分析传统手段在高比例新能源电网复杂安全稳定性分析与处置方面越发不足。现有技术多依靠人工智能方法实现对历史运行方式的补充和增强，这类方法在可解释性和准确性方面存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法，解决历史运行方式分布不均匀和风险遗漏的问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法，包括：

获取电力系统的历史运行方式，根据电网拓扑变化把历史运行方式分为N组；

根据组i(i＝1,…,N)内运行方式j下所有预想故障的静态安全裕度确定样本的关键故障、关键设备和安全状态；

根据关键故障类型把组内运行方式分为L

对组k中的运行方式对集合进行分析并拓展，使安全运行方式和不安全运行方式数量均衡，且拓展得到新运行方式达到组k对应的安全域的有效边界。

进一步的，所述根据电网拓扑变化把历史运行方式分为N组，包括：

将具有相同网络拓扑的电网历史运行方式分为N组，针对组i(i＝1,…,N)内的M

其中，网络拓扑包括变压器、交流线路、直流、开关刀闸的投停状态；

其中，特征向量V

进一步的，所述关键故障是静态安全裕度最小的故障；关键设备是关键故障下静态安全裕度最小的设备；关键设备的静态安全裕度大于0的运行方式安全状态为安全，记为j

进一步的，所述运行方式对集合[j

进一步的，所述对组k中的运行方式对集合进行分析并拓展的方法，包括：

步骤1：在功率注入空间中基于插值法构造新的运行方式，拉近运行方式对特征向量的欧式距离，使其小于阈值E；

其中，阈值E(E＜＜D)根据需求设置，代表分辨安全状态的功率注入最大误差值；

其中，二分法构造新运行方式c的特征向量计算公式如下：

步骤2：根据运行方式特征向量之间的距离，用最短距离聚类法分别对安全运行方式j

对

其中，等距离插入运行方式c

该步骤插入的运行方式在安全域边界附近，且若不发生安全状态变化，该运行方式在注入空间中半径为E范围内唯一；

步骤3：对所有安全运行方式j

其中，第n个值的最大和最小切向量通过计算现有的安全运行方式j

其中，新的运行方式

该步骤向外拓展运行方式在功率注入空间的覆盖区域；

步骤4：对于安全运行方式j

其中，法向量Λ通过对所有安全运行方式做主成分分析得到；

其中，修正运行方式参数计算公式为：

进一步的，所述步骤2中，用最短距离聚类法分别对安全运行方式j

步骤21：把筛选出的运行方式对按安全状态分为两组，包含p个安全运行方式和q个不安全运行方式，分别进行以下聚类分析步骤；

步骤22：对安全运行方式构造特征向量距离矩阵Ω

步骤23：计算M和其他聚类J的欧式距离d

步骤24：重复步骤22直到所有样本合并为一个聚类，对安全运行方式组和不安全运行方式组分别可得α

进一步的，所述步骤4中，安全域边界法向量的计算方法包括：

步骤41：M个运行方式的特征向量K

步骤42：计算K

步骤43：计算Σ

第二方面，本发明提供一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成装置，包括：

历史运行方式分组模块，用于获取电力系统的历史运行方式，根据电网拓扑变化把历史运行方式分为N组；

关键故障确定模块，用于根据组i(i＝1,…,N)内运行方式j下所有预想故障的静态安全裕度确定样本的关键故障、关键设备和安全状态；

运行方式对集合构建模块，用于根据关键故障类型把组内运行方式分为L

分析扩展模块，用于对组k中的运行方式对集合进行分析并拓展，使安全运行方式和不安全运行方式数量均衡，且拓展得到新运行方式达到组k对应的安全域的有效边界。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器及存储介质；

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前述任一项所述方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明提供一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法，通过对历史数据进行分析和处理，按历史运行方式特征向量距离从历史运行方式中筛选出描述不同失稳模式安全域边界的运行方式对，并基于插值法构造新运行方式，使补充后的运行方式更加贴近安全域边界、在场景空间中分布更加均匀、覆盖更多的场景空间，解决历史运行方式分布不均匀和风险遗漏的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的对运行方式对集合进行分析并拓展的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例介绍一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法，包括：

获取电力系统的历史运行方式，根据电网拓扑变化把历史运行方式分为N组；

根据组i(i＝1,…,N)内运行方式j下所有预想故障的静态安全裕度确定样本的关键故障、关键设备和安全状态；

根据关键故障类型把组内运行方式分为L

对组k中的运行方式对集合进行分析并拓展，使安全运行方式和不安全运行方式数量均衡，且拓展得到新运行方式达到组k对应的安全域的有效边界。

本实施例提供的用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成方法，其应用过程具体涉及如下步骤：

步骤1：将具有相同网络拓扑的电网历史运行方式分为N组，针对组i(i＝1,…,N)内的M

其中，网络拓扑包括变压器、交流线路、直流、开关刀闸的投停状态；

其中，特征向量V

步骤2：根据组i内运行方式j下所有预想故障的静态安全裕度确定样本的关键故障、关键设备和安全状态；

其中，关键故障是静态安全裕度最小的故障；关键设备是关键故障下静态安全裕度最小的设备；关键设备的静态安全裕度大于0的运行方式安全状态为安全记为j

步骤3：根据组i内具有相同关键故障类型的运行方式分为L

其中，构成运行方式对[j

步骤4：对组k中的运行方式对[j

所述步骤4中特定拓扑结构下对特定关键故障对应安全域在功率注入空间内的运行方式对分析和扩展方法，所述方法包括以下步骤：

1)在功率注入空间中基于插值法构造新的运行方式，拉近运行方式对特征向量的欧式距离，使其小于阈值E；

其中，基于插值法构造新运行方式的方法为：对满足

其中，阈值E(E＜＜D)根据需求设置，代表分辨安全状态的功率注入最大误差值；

其中，二分法构造新运行方式c的特征向量计算公式如下：

2)根据运行方式特征向量之间的距离，用最短距离聚类法分别对安全运行方式j

其中，等距离插入运行方式c

该步骤插入的运行方式在安全域边界附近，且若不发生安全状态变化，该运行方式在注入空间中半径为E范围内是唯一的，能提高运行方式的在功率注入空间的覆盖率

3)对所有安全运行方式j

其中，第n个值的最大和最小切向量通过计算现有的安全运行方式j

其中，新的运行方式

该步骤向外拓展运行方式在功率注入空间的覆盖区域；

4)对于安全运行方式j

其中，法向量Λ通过对所有安全运行方式做主成分分析得到；

其中，修正运行方式参数计算公式为：

所述步骤2)中用最短距离聚类得到相邻运行方式的方法，具体步骤如下：

21)把筛选出的运行方式对按安全状态分为两组，包含p个安全运行方式和q个不安全运行方式，分别进行以下聚类分析步骤；

22)对安全运行方式构造特征向量距离矩阵Ω

23)计算M和其他聚类J的欧式距离d

24)重复步骤22)直到所有样本合并为一个聚类。对安全运行方式组和不安全运行方式组分别可得α

所述步骤4)中安全域边界法向量计算方法，具体步骤如下：

41)M个运行方式的特征向量K

42)计算K

43)计算Σ

实施例2

本实施例提供一种用于电力系统安全域边界辨识的运行方式生成装置，包括：

历史运行方式分组模块，用于获取电力系统的历史运行方式，根据电网拓扑变化把历史运行方式分为N组；

关键故障确定模块，用于根据组i(i＝1,…,N)内运行方式j下所有预想故障的静态安全裕度确定样本的关键故障、关键设备和安全状态；

运行方式对集合构建模块，用于根据关键故障类型把组内运行方式分为L

分析扩展模块，用于对组k中的运行方式对集合进行分析并拓展，使安全运行方式和不安全运行方式数量均衡，且拓展得到新运行方式达到组k对应的安全域的有效边界。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，包括处理器及存储介质；

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。

实施例4

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例1中任一项所述方法的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。