一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法

技术领域

本发明涉及电力系统安全技术领域，更具体地，涉及一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法。

背景技术

随着特高压直流工程相继投运，以及近年来华中区域新能源快速发展，电网的规划和运行同样也面临着很大的挑战。为保证电网安全、稳定运行，电网仿真计算及分析工作愈显重要、责任重大，对仿真计算的速度和精度提出了更高的要求。目前，华中电网潮流计算主要依靠经验丰富的专业人员进行，存在数据归集时间长、计算过程复杂、计算结果不容易查找、投入人力成本大等不足。因此，基于数据深度挖掘的华中电网智能仿真计算关键技术研究对于电网规划者、调度人员和运行工程师都具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法，包括：

基于数据挖掘技术，获取电网系统中各个设备的运行数据，所述各个设备的运行数据包括交流线、母线、电容、电抗、变压器、负荷的有功值、无功值以及机组的装机容量；

根据所述电网系统中各个设备的运行数据，进行N-1或N-2故障下的潮流计算，得到N-1或N-2故障下，其它各个设备的有功值、无功值、潮流的转移以及剩余线路承受能力；

根据其它各个设备的有功值、无功值、潮流的转移以及剩余线路承受能力，计算出不同第一设定规则和第一计算方案下的断面裕度指标；

根据所述断面裕度指标与对应的稳定限额裕度，分析各个设备的潮流越限和安全稳定问题。

根据本发明的第二方面，提供一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法，包括：

基于数据挖掘技术，获取电网系统中各个设备的历史运行数据，以及分析各个设备的潮流越限和安全稳定问题，所述各个设备的历史运行数据包括交流线、母线、电容、电抗、变压器、负荷的有功值、无功值以及机组的装机容量；

将各个设备的历史运行数据和各个设备的潮流越限和安全稳定问题作为训练样本集，基于训练样本训练电力运行状况预测模型；

采集电网系统中各个设备的实时运行数据，基于训练后的电力运行状况预测模型，获取各个设备的运行状况预测结果，所述各个设备的运行状况预测结果包括各个设备的潮流越限和安全稳定问题，所述分析各个设备的潮流越限和安全稳定问题为基于电网系统稳定性计算分析方法计算分析而来。

本发明提供的一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法，利用人工智能的技术优势以及数据挖掘技术，挖掘电网系统的历史运行数据，作为数据分析的结果，从运行方式的生成、计算过程的优化、结果的自动分析、电网特征的挖掘等方面以智能化方式提高华中电网仿真计算效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法的流程示意图；

图2为本发明一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法的流程示意图；

图3为基于电力运行状况预测模型的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1为本发明提供的一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法方法流程图，如图1所示，方法包括：

S1，基于数据挖掘技术，获取电网系统中各个设备的运行数据，所述各个设备的运行数据包括交流线、母线、电容、电抗、变压器、负荷的有功值、无功值以及机组的装机容量。

其中，大数据挖掘技术，实际就是一种针对特定范围内各项数据进行识别、检测、分类和归集，并实现数据规律以及内在关联有效分析的技术。其主要是由三部分内容构成，包括数据表达、数据规律以及数据准备等。具体而言，该项技术对于数据的挖掘主要是通过数据挖掘模式以及数据挖掘引擎的设计与应用来实现的，按照预设的挖掘模式促使数据挖掘引擎根据特定的要求对数据进行分类和归集，并对数据中的规律展开挖掘，进而明确数据间的潜在关系,为数据的有效分析提供支持。

随着大数据技术的发展，它的应用范围在不断扩大，应用效果也在不断提升，因此，将数据深度挖掘应用在电网的仿真计算中将会是一种必然趋势，以提高电网的稳定的分析效率、降低电网安全事件的发生率。电网仿真计算每天都会产生大量的数据，先通过本发明将产生的历史数据储存于历史库中，利用大数据技术进行全方位、深层次的数据挖掘和分析处理。将隐藏在数据中的潜在数据价值挖掘出来，形成电网典型运行方式，分析典型电网运行方式的安全稳定特征，探索电网稳定运行规律。

可理解的是，电力系统运行过程中，基于数据挖掘技术获取电力系统中各个设备的运行数据，主要包括电力系统中交流线、母线、电容、电抗、变压器、负荷等有功值和无功值以及机组的装机容量，将其读取到服务器的计算库中，并将其按照区域进行整合以及根据电压等级进行分类，可以更高效的帮助电网人员根据现实情况需求来查询掌握大电网不同地区的所有设备信息以及设备当前的运行状态。

S2，根据所述电网系统中各个设备的运行数据，进行N-1或N-2故障下的潮流计算，得到N-1或N-2故障下，其它各个设备的有功值、无功值、潮流的转移以及剩余线路承受能力。

作为实施例，所述N-1故障是指电网系统中出现一个设备发生故障，所述N-2故障是指电网系统中出现两个设备发生故障，根据所述电网系统中各个设备的运行数据，进行N-1或N-2故障下的潮流计算，得到N-1或N-2故障下，其它各个设备的有功值、无功值、潮流的转移以及剩余线路承受能力，包括：根据所述电网系统中各个设备的运行数据，基于第二设定规则和第二计算方案进行N-1或N-2故障下的潮流计算，得到N-1或N-2故障下，其它各个设备的有功值、无功值、潮流的转移以及剩余线路承受能力。

可理解的是，当进行某一地区或某一场站的安稳问题仿真计算时，将近区相关交流线、母线、电容、电抗、变压器、机组、负荷等设备的运行数据加入到潮流计算的相关设备页面。在此页面可以根据项目要求批量进行程序的自动N-1或N-2故障的潮流计算，其中，N-1故障是指电网系统中出现一个设备发生故障，N-2故障是指电网系统中出现两个设备发生故障，那么N-1故障的潮流计算是指假设电力系统中某一个设备发生故障后，其它设备的潮流相关值。N-2故障的潮流计算是指电力系统中某一个设备发生故障，其它各个设备的潮流相关值。其中，多情况的故障可同时计算，加快了故障计算分析的效率。

在具体计算其它各个设备的潮流相关值时，按照预先设定规则和计算方案自动调试潮流并进行各种计算潮流扫描计算。其中，设定规则包括机组有功无功调整控制、平衡机控制、用电负荷调整控制、电压水平控制等，计算方案包括开机方式的安排、电网接线方式安排、发电机负荷水平安排等。在不同设定规则和计算方案下，计算各个设备相应的潮流相关值，主要包括计算各个设备的有功值、无功值、潮流的转移比及剩余线路承受能力。

将计算结果显示出故障后其他设备的有功值、无功值、潮流的转移比及剩余线路承受能力，并可导出计算结果，以此判断当某处发生故障后对其他设备的影响，是否需要立即采取相应措施，并保存在历史库中，可以大大减少分析分析人员的手动的计算时间和工作量，并且提供的计算结果表可以更加直观方便的显示故障后其他设备的运行信息，更有效的为计算人员下一步决定作出更精确的指导。

对于每一个设备的计算结果数据，存储在历史库中并进行可视化的表格显示、查询、排序、统计、和分析的处理工具，以及对历史策略记录的功能。使用者可按照自己的需要对历史库数据进行深入的处理和分析，以掌握运行中的潮流各种分布情况，以及线路的载流裕度，并且将做出的策略进行存储，有利于使用者的。

S3，根据其它各个设备的有功值、无功值、潮流的转移以及剩余线路承受能力，计算出不同第一设定规则和第一计算方案下的断面裕度指标。

可理解的是，上述步骤计算出各个设备的潮流相关值，对各个设备的潮流相关值进行分析，可计算出各个设备的断面裕度指标。其中，按照电网规定的的稳定运行的潮流限额规则和计算方案自动进行稳定的扫描计算并得出断面裕度。该设定原则应为稳定判据(比如、电压、电流、频率等稳定判据)和稳定裕度控制等，计算方案为：故障点集合和故障类型集合等。按照使用者预先设定的输出格式，输出较严重的故障点和故障类型集合及其摇摆曲线，并提供稳定限额和稳定裕度。在实现上述功能后，可以实现稳定限额的快速可靠计算，在保证电网安全稳定运行的前提下，充分挖掘不同运行方式下稳定限额裕度。

其中，断面裕度指标包括断面潮流裕度、剩余线路承受能力、断面重要线路载流，其中：

断面潮流裕度S

式中：P

剩余线路承受能力S

式中：P

重要线路载流裕度S

式中：I

S4，根据所述断面裕度指标与对应的稳定限额裕度，分析各个设备的潮流越限和安全稳定问题。

可理解的是，根据计算的各个设备的断面裕度指标，根据断面裕度指标与对应的稳定限额裕度之间的大小关系，分析各个设备的运行状况，比如，各个设备是否潮流越限和安全稳定问题。

其中，根据所述断面裕度指标与对应的稳定限额裕度，计算元件重载裕度、母线电压越限裕度、短路电流越限、小干扰稳定、功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性，其中：

元件重载裕度S

S

式中：I

母线电压越限裕度S

式中：

小干扰稳定S

功角稳定性S

S

式中：Δδ

短路电流越限S

式中：n

电压稳定性S

式中：V

频率稳定性S

式中:f

当所述元件重载裕度、母线电压越限裕度、短路电流越限、小干扰稳定、功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性超过对应的稳定限额裕度时，相应设备出现潮流越限和安全稳定问题。

参见图2，为本发明的一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法，该方法主要包括：

S1’，基于数据挖掘技术，获取电网系统中各个设备的历史运行数据，以及分析各个设备的潮流越限和安全稳定问题，所述各个设备的历史运行数据包括交流线、母线、电容、电抗、变压器、负荷的有功值、无功值以及机组的装机容量；

S2’，将各个设备的历史运行数据和各个设备的潮流越限和安全稳定问题作为训练样本集，基于训练样本训练电力运行状况预测模型；

S3’，采集电网系统中各个设备的实时运行数据，基于训练后的电力运行状况预测模型，获取各个设备的运行状况预测结果，所述各个设备的运行状况预测结果包括各个设备的潮流越限和安全稳定问题，所述分析各个设备的潮流越限和安全稳定问题为基于电网系统稳定性计算分析方法计算分析而来。

参见图3，为电网稳定计算大数据深度挖掘方法的流程图，首先，获取电网系统中各个设备的历史运行数据，并使用上述对电力系统稳定性计算分析的方法对各个设备的历史运行数据进行分析，得到电力系统的运行状况。然后，将电力系统中各个设备的历史运行数据和对应的运行状况作为训练样本对电力运行状况预测模型进行训练，得到训练后的电力运行状况预测模型。最后，通过训练后的电力运行状况预测模型对电力系统各个设备的实时运行数据进行预测，得到电力系统实时的运行状况。

为了使得训练后的电力运行状况预测模型更加准确，可以将预测得到的电力系统实时的运行状况数据加入训练样本集中对电力运行状况预测模型进行循环训练。

本发明实施例提供的一种电网稳定计算大数据深度挖掘方法，具有以下有益效果：

利用人工智能的技术优势，从运行方式的生成、计算过程的优化、结果的自动分析、电网特征的挖掘等方面以智能化方式提高华中电网仿真计算效率。同时，通过识别筛选具有代表性的电网典型运行方式，分析典型电网运行方式的安全稳定特征，深度挖掘数据关系价值，探索电网稳定规律。从工程实用化的角度，以仿真计算所关注的实时电网运行裕度和对电网运行及故障演变至关重要电网结构因素为考虑重点，兼顾影响电网运行的外部环境因素、电网状态表征参量以及电网稳定性分析等相关方面，采用满足仿真计算人员操作需求的简化模型和可视化人机界面，自动调整运行方式、边界条件、进行自动计算并形成海量数据得以实时、高效的进行对电网安全运行状况进行评估和预判,从而实现对复杂电网安全稳定运行水平的掌控,而且将极大地有利于复杂电网的安全稳定运行。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。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、嵌入式计算机或者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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。