一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，出现了仿真技术，仿真技术能够应用仿真硬件和仿真软件通过仿真实验，借助某些数值计算和问题求解，反映系统行为或过程。针对目前电力系统中，常用的仿真技术对应的模型分别为物理模型、数学模型、物理－数学模型，而结合仿真模型用到的计算机的类型分别为模拟计算机、数字计算机、混合计算机。

传统技术中，使用仿真技术需要对对描述整个发电力系统的状态参量与运行参量的微分-代数方程组进行分析，能够求出系统中各变量的时域解，但基于数学模型的方法在仿真计算过程需要系统中各发电机准确可靠的模型及结构参数。然而，对于微分代数方程组的求解，无论是交替法还是联立法，即使是传统的同步发电机，其大部分内部结构参数也为未知或与铭牌标示不同；并且随着以新能源为主体的新型电力系统建设，大量风、光发电机组接入电力系统，其模型与结构参数对电网几乎为未知。因此，在存在未知模型或参数元件的系统中的暂态仿真显得极为困难，导致仿真结果与实际测量结果偏差较大。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高仿真结果的精确度的基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

第一方面，本申请提供了一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法。所述方法包括：获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据所述下一时刻的电流值，确定所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在所述校正后电压值与所述下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将所述校正后电压值作为所述下一时刻的电压值，并返回执行所述对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至所述校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足所述预设收敛条件；在所述下一时刻未达到针对所述数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将所述校正后电压值作为所述当前时刻的电压值，返回执行所述将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到所述下一时刻达到所述仿真终止时刻，输出所述数据驱动虚拟发电机在所述仿真终止时刻的电压值。

第二方面，本申请还提供了一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真装置。所述装置包括：数据获取模块，用于获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；数据计算模块，用于将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据所述下一时刻的电流值，确定所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；数据校正模块，用于对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在所述校正后电压值与所述下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将所述校正后电压值作为所述下一时刻的电压值，并返回执行所述对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至所述校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足所述预设收敛条件；数据判断模块，用于在所述下一时刻未达到针对所述数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将所述校正后电压值作为所述当前时刻的电压值，返回执行所述将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到所述下一时刻达到所述仿真终止时刻，输出所述数据驱动虚拟发电机在所述仿真终止时刻的电压值。

第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据所述下一时刻的电流值，确定所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在所述校正后电压值与所述下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将所述校正后电压值作为所述下一时刻的电压值，并返回执行所述对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至所述校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足所述预设收敛条件；在所述下一时刻未达到针对所述数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将所述校正后电压值作为所述当前时刻的电压值，返回执行所述将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到所述下一时刻达到所述仿真终止时刻，输出所述数据驱动虚拟发电机在所述仿真终止时刻的电压值。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据所述下一时刻的电流值，确定所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在所述校正后电压值与所述下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将所述校正后电压值作为所述下一时刻的电压值，并返回执行所述对所述下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至所述校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足所述预设收敛条件；在所述下一时刻未达到针对所述数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将所述校正后电压值作为所述当前时刻的电压值，返回执行所述将所述当前时刻的电压值输入至所述数据驱动虚拟发电机，得到所述数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到所述下一时刻达到所述仿真终止时刻，输出所述数据驱动虚拟发电机在所述仿真终止时刻的电压值。

上述一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据下一时刻的电流值，确定数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在校正后电压值与下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将校正后电压值作为下一时刻的电压值，并返回执行对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足预设收敛条件；在下一时刻未达到针对数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将校正后电压值作为当前时刻的电压值，返回执行将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到下一时刻达到仿真终止时刻，输出数据驱动虚拟发电机在仿真终止时刻的电压值。

通过基于机器学习对电力系统中发电机建立了数据驱动模型，将机电暂态过程中系统部分或全部发电机物理模型替换为数据驱动模型，基于暂态仿真的交替法，并通过引入电压处理矩阵，保证了暂态仿真求解的收敛性。能够实现不依赖于发电机具体的物理模型与结构参数，通过发电机的数据驱动建模以及电压处理矩阵的引入，在提高仿真高准确性的基础上，同时保证了仿真良好的收敛性。

附图说明

图1为一个实施例中一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法的应用环境图；

图2为一个实施例中一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法的流程示意图；

图3为一个实施例中得到校正后电压值方法的流程示意图；

图4为一个实施例中判断校正后电压值是否满足预设收敛条件方法的流程示意图；

图5为一个实施例中得到下一时刻的电压值方法的流程示意图；

图6为另一个实施例中得到下一时刻的电压值方法的流程示意图；

图7为一个实施例中构建电压值处理矩阵方法的流程示意图；

图8为一个实施例中得到物理机校正后电压值方法的流程示意图；

图9为一个实施例中一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法的逻辑框图；

图10为一个实施例中IEEE-9节点系统中的测试结果示意图；

图11为另一个实施例中IEEE-9节点系统中的测试结果示意图；

图12为一个实施例中一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真装置的结构框图；

图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。终端102获取数据，服务器104响应终端102的指令接收终端102的数据，并且对获取得到的数据进行计算，服务器104将数据的计算结果传输回终端102，并且由终端102进行显示。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。数据存储系统可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。服务器104从终端102获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据下一时刻的电流值，确定数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在校正后电压值与下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将校正后电压值作为下一时刻的电压值，并返回执行对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足允许的校正误差；在下一时刻未达到针对数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将校正后电压值作为当前时刻的电压值，返回执行将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到下一时刻达到仿真终止时刻，输出数据驱动虚拟发电机在仿真终止时刻的电压值。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括以下步骤：

步骤202，获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值。

其中，数据驱动虚拟发电机可以是基于长短期记忆网络(Long Short-TermMemory)构建以人工智能为基础的数据驱动模型，以节点电压x，y轴分量Ux，Uy为输入，节点注入电流x，y轴分量Ix，Iy，功角δ，角速度ω为输出。

其中，当前时刻的电压值可以是数据驱动虚拟发电机的初始输入值，也就是给定数据驱动虚拟发电机一个初始输入电压值，记为当前时刻（t

具体地，服务器响应终端的指令，从终端处获取数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值，并且将获取到的当前时刻的电压值存储到存储单元中，当服务器需要对当前时刻的电压值中的任意数据记录进行处理时，则从存储单元中调取至易失性存储资源以供中央处理器进行计算。其中，在获取数据驱动虚拟发电机之前，需要训练长短期记忆网络以得到数据驱动虚拟发电机，对于数据驱动虚拟发电机训练所需的训练集、验证集，是通过暂态仿真软件或者实际系统数据获得的，为保证数据驱动虚拟发电机的泛化性能，训练集，验证集的生成需要以系统中不同故障线路，不同故障时长，不同故障接地电阻，不同初始稳态值等作为形成条件范围。最终训练得到数据驱动虚拟发电机N，数据驱动虚拟发电机输入和输出之间的关系可以表示为：

其中，节点电压x，y轴分量Ux，Uy为输入，节点注入电流x，y轴分量Ix，Iy，功角δ，角速度ω为输出。

步骤204，将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据下一时刻的电流值，确定数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值。

其中，下一时刻的电流值可以是数据驱动虚拟发电机根据当前时刻的电压值进行计算而得到的电流值，同时增加了一个时间步长，也就是数据驱动虚拟发电机根据输入电压值计算后输出一个下一时刻的电流值，记为下一时刻（t

其中，下一时刻的电压值可以是数据驱动虚拟发电机根据下一时刻的电流值进行计算而得到的电压值，但是没有增加了一个时间步长，也就是数据驱动虚拟发电机根据输入电流值计算后输出一个同一时刻的电压值，记为下一时刻（t

具体地，第一步：根据稳态潮流获得各状态变量与节点注入电流初值计算。为了能够实现数据-模型混合驱动的电力系统暂态仿真，需要计算开始0时刻的各状态变量与运行变量值。对于采用数据驱动虚拟发电机，通过输入稳态时的发电机节点电压U

第二步：仿真时间加1个步长，校正次数置0。已知t

第三步：发电机状态变量与节点注入电流求解。对于采用数据驱动模型的发电机，在通过输入发电机节点电压U

第四步：节点电压求解。为了能够保证仿真计算的收敛性，在进行网络代数方程求 解节点电压时，需要引入电压处理矩阵

其中，对于电压处理矩阵的评估与计算的方法的具体实现步骤，在实现数据-模型 混合驱动的电力系统机电暂态仿真过程中，为了保证仿真的收敛性，需要在网络代数方程 的求解中引入电压处理矩阵

步骤206，对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在校正后电压值与下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将校正后电压值作为下一时刻的电压值，并返回执行对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足允许的校正误差。

其中，校正后电压值可以是对同一个时刻的电压值进行校正后所对应的电压，矫正过程为下一个校正后电压值减去上一个校正后电压值之后的结果满足预设的条件。

具体地，已知t

其中，U

进一步，收敛性判断。在时刻t

ε为允许的校正误差。若仿真收敛，则进入步骤208，否则仿真校正次数

其中，U

进一步，收敛性判断。在时刻t

ε为允许的校正误差。直至校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足允许的校正误差ε。

步骤208，在下一时刻未达到针对数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将校正后电压值作为当前时刻的电压值，返回执行将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到下一时刻达到仿真终止时刻，输出数据驱动虚拟发电机在仿真终止时刻的电压值。

其中，仿真终止时刻可以是用于判断数据驱动虚拟发电机所执行的仿真测试是否达到预设的次数，数据驱动虚拟发电机的仿真每循环执行一次，则对电压值或者电流值的时间步长增加1。

具体地，仿真终止判断。判断当前仿真时刻是否达到仿真终止时刻t

上述一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法中，通过获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据下一时刻的电流值，确定数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在校正后电压值与下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将校正后电压值作为下一时刻的电压值，并返回执行对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足预设收敛条件；在下一时刻未达到针对数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将校正后电压值作为当前时刻的电压值，返回执行将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到下一时刻达到仿真终止时刻，输出数据驱动虚拟发电机在仿真终止时刻的电压值。

通过基于机器学习对电力系统中发电机建立了数据驱动模型，将机电暂态过程中系统部分或全部发电机物理模型替换为数据驱动模型，基于暂态仿真的交替法，并通过引入电压处理矩阵，保证了暂态仿真求解的收敛性。能够实现不依赖于发电机具体的物理模型与结构参数，通过发电机的数据驱动建模以及电压处理矩阵的引入，在提高仿真高准确性的基础上，同时保证了仿真良好的收敛性。

在一个实施例中，如图3所示，对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值，包括：

步骤302，将下一时刻的电压值作为初始校正电压值 ，并将初始校正电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到校正后电流值。

其中，初始校正电压值可以是未经过任何校正处理的下一个时刻的电压值，对于下一个时刻的电压值与初始校正电压值，其不同之处为初始校正电压值相对于下一个时刻的电压值增加了校正循环次数的信息。

其中，校正后电流值可以是通过对同一个时刻的电压值进行校正计算后所对应的中间量电流值，校正后电流值可进一步用来计算同一个时刻且同一次校正对应的校正后电压值。

具体地，已知t

步骤304，将校正后电流值输入至数据驱动虚拟发电机，得到校正后电压值。

具体地，把第一次校正后电流值输入至数据驱动虚拟发电机，得到第一次校正后电压值，校正的公式如下式所示：

其中，U

本实施例中，通过初始校正电压值计算得到校正后电流值，并进一步根据校正后电流值得到校正后电压值，能够对下一时刻的电压值通过多次输入至数据驱动虚拟发电机中进行计算，保证校正后电压值与初始校正电压值具有同样的前提条件，保证数据的可用性，提高了仿真的效率。

在一个实施例中，如图4所示，方法还包括：

步骤402，将校正后电压值与初始校正电压值进行相减，得到相邻循环次数电压差值。

其中，相邻循环次数电压差值可以是第

具体地，将第

步骤404，在相邻循环次数电压差值为负值的情况下，取相邻循环次数电压差值的绝对值作为相邻循环次数电压差值。

具体地，如果两个相邻循环次数电压差值ΔU

步骤406，在相邻循环次数电压差值小于预设收敛条件的情况下，表示校正后电压值满足预设收敛条件。

具体地，在时刻t

ε为允许的校正误差。若上述的判断标准成立，则表示校正后电压值满足预设收敛条件。

本实施例中，通过使用校正后电压值与初始校正电压值之间的关系，判断校正后电压值是否满足预设的收敛条件，能够保证仿真的结果的精度符合业务要求，提高电力系统中的数据驱动虚拟发电机对数据的仿真精度。

在一个实施例中，如图5所示，将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据下一时刻的电流值，确定数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值，包括：

步骤502，将当前时刻的电压值按照第一节点电压轴和第二节点电压轴进行分解，得到第一当前时刻的子电压值以及第二当前时刻的子电压值。

其中，第一节点电压轴可以是由于发电机磁场不对称，发电机大轴被磁化，静电充电等原因在发电机轴上感应出的关于x方向上面的电压的轴。

其中，第二节点电压轴可以是由于发电机磁场不对称，发电机大轴被磁化，静电充电等原因在发电机轴上感应出的关于y方向上面的电压的轴。

其中，第一当前时刻的子电压值可以是根据第一节点电压轴的方向对当前时刻的电压值进行分解后的电压值分量。

其中，第二当前时刻的子电压值可以是根据第二节点电压轴的方向对当前时刻的电压值进行分解后的电压值分量。

具体地，按照第一节点电压轴（x方向的节点电压轴）和第二节点电压轴（y方向的节点电压轴）对当前时刻的电压值进行分解，其中第一节点电压轴（x方向的节点电压轴）和第二节点电压轴（y方向的节点电压轴）的夹角可以为90度，得到第一节点电压轴（x方向的节点电压轴）对应的第一当前时刻的子电压值Ux和第二节点电压轴（y方向的节点电压轴）对应的第二当前时刻的子电压值Uy。

步骤504，将第一当前时刻的子电压值以及第二当前时刻的子电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到第一当前时刻的子电压值对应的第一下一时刻的子电流值以及第二当前时刻的子电压值对应的第二下一时刻的子电流值。

其中，第一下一时刻的子电流值可以是第一当前时刻的子电压值通过数据驱动虚拟发电机进行计算而得到的电流值，第一下一时刻的子电流值和第一当前时刻的子电压值不位于同一个时刻上。

其中，第二下一时刻的子电流值可以是第二当前时刻的子电压值通过数据驱动虚拟发电机进行计算而得到的电流值，第二下一时刻的子电流值和第二当前时刻的子电压值不位于同一个时刻上。

具体地，第一步：根据稳态潮流获得各状态变量与节点注入电流初值计算。为了能够实现数据-模型混合驱动的电力系统暂态仿真，需要计算开始0时刻的各状态变量与运行变量值。对于采用数据驱动虚拟发电机，通过输入稳态时的发电机节点电压U

第二步：仿真时间加1个步长，迭代次数置0。已知t

第三步：发电机状态变量与节点注入电流求解。对于采用数据驱动模型的发电机，在通过输入发电机节点电压U

步骤506，根据第一下一时刻的子电流值、第二下一时刻的子电流值以及电压处理矩阵，得到下一时刻的电压值。

其中，电压处理矩阵可以是为了保证使用数据驱动虚拟发电机进行仿真时候能够获得理想的仿真结果所引入的矩阵。

具体地，节点电压求解。为了能够保证仿真计算的收敛性，在进行网络代数方程求 解节点电压时，需要引入电压处理矩阵

其中，上式中的

其中，电压处理矩阵的评估与计算的方法的具体实现步骤，在实现数据-模型混合 驱动的电力系统机电暂态仿真过程中，为了保证仿真的收敛性，需要在网络代数方程的求 解中引入电压处理矩阵

本实施例中，通过按照第一节点电压轴以及第二节点电压轴将当前时刻的电压值进行分解，并通过分解后的结果对下一时刻的电压值进行计算，能够顾及不同方向的电压值对仿真的过程中的影响，细化仿真过程中的电压轴所引入的问题，提高数据驱动虚拟发电机对数据的仿真精度。

在一个实施例中，如图6所示，根据第一下一时刻的子电流值、第二下一时刻的子电流值以及电压处理矩阵，得到下一时刻的电压值，包括：

步骤602，将校正后电压值的以及初始校正电压值分别与电压处理矩阵进行结合，得到校正后结合矩阵以及初始校正结合矩阵。

其中，校正后结合矩阵可以是校正后电压值与电压处理矩阵进行相乘后得到的矩阵，其中校正后电压值可以用矩阵进行表示。

其中，初始校正结合矩阵可以是初始校正电压值与电压处理矩阵进行相乘后得到的矩阵，其中初始校正电压值可以用矩阵进行表示。

具体地，将校正后电压值与电压处理矩阵进行相乘，即U

步骤604，根据第一下一时刻的子电流值、第二下一时刻的子电流值、校正后结合矩阵以及初始校正结合矩阵，得到下一时刻的电压值。

具体地，节点电压求解。为了能够保证仿真计算的收敛性，在进行网络代数方程求 解节点电压时，需要引入电压处理矩阵

其中，电压处理矩阵的评估与计算的方法的具体实现步骤，在实现数据-模型混合 驱动的电力系统机电暂态仿真过程中，为了保证仿真的收敛性，需要在网络代数方程的求 解中引入电压处理矩阵

本实施例中，通过校正后电压值和初始校正电压值分别与电压处理矩阵进行相乘而得到下一时刻的电压值，能够解决在仿真过程中出现的不收敛问题，保证仿真的收敛性，提高仿真的效率。

在一个实施例中，如图7所示，在获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值步骤之后，还包括：

步骤702，获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机对应的当前时刻的功率值。

其中，当前时刻的功率值可以是数据驱动虚拟发电机初始给定的参数，与当前时刻的电压值类似，当前时刻的功率值根据具体的情况进行设定，通过当前时刻的功率值以及当前时刻的电压值，能够计算出当前时刻的电流值。

具体地，服务器响应终端的指令，从终端处获取数据驱动虚拟发电机对应的当前时刻的功率值，并且将获取到的当前时刻的功率值存储到存储单元中，当服务器需要对当前时刻的功率值中的任意数据记录进行处理时，则从存储单元中调取至易失性存储资源以供中央处理器进行计算。其中，当前时刻的功率值、当前时刻的电压值以及当前时刻的电流值为同一时刻下的三个不同的物理量。

步骤704，根据当前时刻的功率值以及当前时刻的电压值，得到数据驱动虚拟发电机对应的当前时刻的电流值。

具体地，根据功率计算公式P=W/t，进一步得到电功率计算公式，即等于导体两端电压与通过导体电流的乘积（P=U·I），可以得到当前时刻的电流值可以通过当前时刻的功率值除以当前时刻的电压值得到。

步骤706，根据当前时刻的电压值以及当前时刻的电压值对应的电压增加值，得到当前时刻的增量电压值，并根据当前时刻的增量电压值，得到当前时刻的增量电压值对应的当前时刻的增量电流值。

其中，当前时刻的增量电压值可以是相对于当前时刻的电压值增加符合业务需求的增量而得到的新的电压值。

其中，当前时刻的增量电流值可以是相对于当前时刻的电流值增加符合业务需求的增量而得到的新的电流值。

具体地，根据也无需求，确定相对与当前时刻的电压值对应的电压增加量，然后根据当前时刻的电压值，将电压增加量叠加上去，得到了当前时刻的增量电压值；同理可得，使用相同的办法可以得到当前时刻的增量功率值；根据电功率的计算公式，使用当前时刻的增量功率值除以当前时刻的增量电压值，可以得到当前时刻的增量电压值对应的当前时刻的增量电流值。

步骤708，根据当前时刻的增量电压值以及当前时刻的增量电流值，构建数据驱动虚拟发电机对应的电压值处理矩阵。

具体地，电压处理矩阵的评估与计算的方法的具体实现步骤，在实现数据-模型混 合驱动的电力系统机电暂态仿真过程中，为了保证仿真的收敛性，需要在网络代数方程的 求解中引入电压处理矩阵

本实施例中，通过使用当前时刻的增量电压值以及当前时刻的增量电流值构建对应的电压处理矩阵，能够为保证后续的仿真模拟的时候能够收敛，提高瘦脸的速度，并提高仿真的效率。

在一个实施例中，如图8所示，在获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机对应的当前时刻的电压值步骤之前，还包括：

步骤802，在电力系统中包括物理模型发电机以及数据驱动虚拟发电机的情况下，获取物理模型发电机对应的物理机当前时刻的电压值。

其中，物理模型发电机可以是现实存在的发电机，是可以将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

其中，物理机当前时刻的电压值可以是初始时刻输入至物理发电机的电压值，也就是对物理发电机进行参数计算的初始值。

具体地，服务器对电力系统中各个不同的发电机进行遍历，得到关于发电机类型的遍历结果，从遍历结果中判断组成电力系统的发电机类型的组合情况。如果组合情况为单纯数据驱动虚拟发电机，则不获取物理模型发电机对应的物理机当前时刻的电压值；如果组合情况为单纯物理模型发电机，则不获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值，如果组合情况为物理模型发电机和数据驱动虚拟发电机结合，则同时执行获取物理模型发电机对应的物理机当前时刻的电压值以及获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值。

步骤804，将物理机当前时刻的电压值输入至物理模型发电机对应的物理机仿真模型，得到物理模型发电机对应的物理机校正后电压值。

其中，物理机仿真模型可以是发电机经典二阶模型，用于对物理发电机的参数进行仿真，并得到仿真结果对应的电压值。

其中，物理机校正后电压值可以是经过物理机仿真模型至少一次校正后，得到满足物理发电机对应的收敛条件所对应的电压值，用于表示物理发电机的具体参数。

具体地，第一步：根据稳态潮流获得各状态变量与节点注入电流初值计算。将物理机当前时刻的电压值输入至物理模型发电机，根据物理机仿真模型（物理经典二阶模型），其状态变量功角初值δ

第二步：仿真时间加1个步长，校正次数置0。已知t

第三步：发电机状态变量与节点注入电流求解。其状态变量与节点注入电流计算方法如下：

第四步：节点电压求解。为了能够保证仿真计算的收敛性，在进行网络代数方程求 解节点电压时，需要引入电压处理矩阵

其中，电压处理矩阵的评估与计算的方法的具体实现步骤，为了保证仿真的收敛 性，需要在网络代数方程的求解中引入电压处理矩阵

其中，

第五步：已知t

进一步，收敛性判断。在时刻t

ε为允许的校正误差。若仿真收敛，则进入步骤208，否则仿真校正次数

本实施例中，通过物理模型发电机与数据驱动虚拟发电机的结合类型的判断，能够融合多种仿真的情形，避免使用单独使用数据驱动虚拟发电机或者单独使用物理模型发电机的误差，同时也能适应更多的应用场景，提高仿真的适用面。

在一个实施例中，描述电力系统机电暂态仿真的微分-代数方程组可以为：

x表示微分方程中描述系统动态特性的状态变量如功角δ，转速ω；y表示代数方程组中系统的运行参量如节点电压U，节点注入电流I。其中微分方程主要包括描述功角δ，转速ω，而代数方程部分主要包括网络节点电压与节点注入电流计算和坐标转换方程。

在一个实施例中，一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法的逻辑框图如图9所示，在IEEE-9节点系统中的测试结果如图10所示以及如图11所示。

应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法的一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图12所示，提供了一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真装置，包括：数据获取模块1202、数据计算模块1204、数据校正模块1206和数据判断模块1208，其中：

数据获取模块1202，用于获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机在当前时刻的电压值；

数据计算模块1204，用于将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值；并根据下一时刻的电流值，确定数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电压值；

数据校正模块1206，用于对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值；在校正后电压值与下一时刻的电压值之间的差异未满足预设收敛条件的情况下，则将校正后电压值作为下一时刻的电压值，并返回执行对下一时刻的电压值进行校正处理，得到校正后电压值的步骤，直至校正后电压值与上一次校正处理得到的校正后电压值之间的差异满足允许的校正误差；

数据判断模块1208，用于在下一时刻未达到针对数据驱动虚拟发电机的仿真终止时刻的情况下，将校正后电压值作为当前时刻的电压值，返回执行将当前时刻的电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到数据驱动虚拟发电机在下一时刻的电流值的步骤，直到下一时刻达到仿真终止时刻，输出数据驱动虚拟发电机在仿真终止时刻的电压值。

在其中一个实施例中，数据校正模块1206，还用于：将下一时刻的电压值作为初始校正电压值 ，并将初始校正电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到校正后电流值；将校正后电流值输入至数据驱动虚拟发电机，得到校正后电压值；校正后电流值与初始校正电压值为同一个时刻下的不同电压值。

在其中一个实施例中，数据校正模块1206，还用于：将校正后电压值与初始校正电压值进行相减，得到相邻循环次数电压差值；在相邻循环次数电压差值为负值的情况下，取相邻循环次数电压差值的绝对值作为相邻循环次数电压差值；在相邻循环次数电压差值小于预设收敛条件的情况下，表示校正后电压值满足预设收敛条件。

在其中一个实施例中，数据计算模块1204，还用于：将当前时刻的电压值按照第一节点电压轴和第二节点电压轴进行分解，得到第一当前时刻的子电压值以及第二当前时刻的子电压值；将第一当前时刻的子电压值以及第二当前时刻的子电压值输入至数据驱动虚拟发电机，得到第一当前时刻的子电压值对应的第一下一时刻的子电流值以及第二当前时刻的子电压值对应的第二下一时刻的子电流值；根据第一下一时刻的子电流值、第二下一时刻的子电流值以及电压处理矩阵，得到下一时刻的电压值。

在其中一个实施例中，数据计算模块1204，还用于：将校正后电压值的以及初始校正电压值分别与电压处理矩阵进行结合，得到校正后结合矩阵以及初始校正结合矩阵；根据第一下一时刻的子电流值、第二下一时刻的子电流值、校正后结合矩阵以及初始校正结合矩阵，得到下一时刻的电压值。

在其中一个实施例中，数据获取模块1202，还用于：获取电力系统中的数据驱动虚拟发电机对应的当前时刻的功率值；根据当前时刻的功率值以及当前时刻的电压值，得到数据驱动虚拟发电机对应的当前时刻的电流值；根据当前时刻的电压值以及当前时刻的电压值对应的电压增加值，得到当前时刻的增量电压值，并根据当前时刻的增量电压值，得到当前时刻的增量电压值对应的当前时刻的增量电流值；根据当前时刻的增量电压值以及当前时刻的增量电流值，构建数据驱动虚拟发电机对应的电压值处理矩阵。

在其中一个实施例中，数据获取模块1202，还用于：在电力系统中包括物理模型发电机以及数据驱动虚拟发电机的情况下，获取物理模型发电机对应的物理机当前时刻的电压值；将物理机当前时刻的电压值输入至物理模型发电机对应的物理机仿真模型，得到物理模型发电机对应的物理机校正后电压值。

上述一种基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图13所示。该计算机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，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。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。该计算机设备的数据库用于存储服务器数据。该计算机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基于数据模型混合驱动的电力系统暂态仿真方法。

本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机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。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

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，所述的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，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。