基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力系统安全稳定判定法，尤其是涉及一种基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法。
【背景技术】
[0002]由于大电网的时变性和复杂性，实时、准确地判定电力系统能否安全稳定运行往往具有一定难度。当发生严重过负荷、大规模甩负荷、局部电网解列等非正常状态时，若无法迅速判断电力系统安全稳定性，及时采取措施，极易给电力系统造成巨大的损失。
[0003]传统电力系统安全稳定的判定往往通过对电网运行方式进行建模，然后对模型进行分析，判断电力系统的安全性和稳定性。这样的判定方式需要对每一个运行状态进行建模分析，程序非常复杂，计算时间较长，难以实现在复杂多变在线电网运行方式下，对电力系统能否安全稳定运行的快速判断。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法，其判定时响应速度快、适用于复杂多变在线电网运行方式的电力系统安全稳定判定。
[0005]解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法，其特征是包括以下步骤:
[0007]SI，收集实时电力系统拓扑数据和潮流数据，通过潮流计算(现有技术)求取电力系统中流经各线路的有功功率P1和无功功率Q 1；
[0008]设在实时电力系统拓扑下，共有η条线路，通过潮流计算(现有技术)，求取电力系统中流经各线路的有功功率P1和无功功率Q1U = [1，2，…，η]);
[0009]S2建立考虑拓扑因素的电网运行方式描述
[0010]将考虑拓扑因素的电网运行方式描述为一个2η维向量X，记为:
[0011 ] X= (P1, Q1, P2, Q2,...Pn, Qn)；
[0012]S3判定电力系统是否安全稳定运行
[0013]利用传统电力系统安全稳定方法，对该电网运行方式进行分析，判定电力系统是否安全稳定运行；
[0014]若电力系统能够安全稳定运行，设定标签1，记为
[0015]y = I ；
[0016]若电力系统不能够安全稳定运行，设定标签1，记为
[0017]y = -1 ；
[0018]本步骤并不需要在线进行，可以离线进行；
[0019]S4，重复步骤S1-S3，经过一段较长时间(一个季度-三年)积累，得到m组样本，包括电力系统的运行方式X](j = 1,2,...，!!!)及其该运行方式下电力系统能否安全稳定运行的标签y.j(j = I, 2,…，m),记为:
[0020](Xj, Yj) j = 1，2，...，m ;
[0021]式中:
[0022]S5，利用S4中得到的m组样本，建立非线性支持向量机模型(SVM)(现有技术)，找到电力系统能够安全稳定运行与不能够安全稳定运行的分界面f(x)，(利用SVM找到，是现有技术)该分界面的示意图如图2所示。(说明:图2仅仅是示意图，1、起始分界面不是直线；2允许异常点或者孤立点的分类错误。)
[0023]S6利用非线性支持向量机模型(SVM)对在线电力系统运行状态进行在线判定，判断电力系统能否安全稳定运行:
[0024]S6-1对于实时电力系统运行状态，利用步骤S1-S2，得到考虑拓扑因素的实时电网运行方式描述X ;
[0025]S6-2利用非线性支持向量机模型(SVM)得到的边界面f (X)，判断该实时电力系统运行状态下X，电力系统能否安全稳定运行(现有技术，利用SVM判断)，并设定标签y。
[0026]步骤S6“利用非线性支持向量机模型(SVM)对在线电力系统运行状态进行在线判定”，该步骤中，可以采用其他合适的非线性判别模型，例如神经网络模型、贝叶斯决策模型等。
[0027]本方法利用海量历史数据中的电网运行方式进行离线分析，然后在线应用，响应速度更快，更加适应于复杂多变的在线电网运行方式。
[0028]首先建立在线电力系统运行状态的描述，具体由所有线路中有功功率和无功功率的2η(η为线路条数)维向量构成；接着以电力系统是否安全稳定运行为标签，建议一个电力系统安全稳定的判别模型；最后利用该模型对在线电力系统运行状态进行在线判定，判断电力系统能否安全稳定运行。本方法大大缩短了电力系统安全稳定性判定的时间，便于运行人员迅速发现电力系统的非正常状态，并及时采取保护措施。
[0029]有益效果:本方法是一种基于海量数据、考虑电力系统拓扑因素的电力系统安全稳定判定方法，本法大大缩短了电力系统安全稳定性判定的时间，便于运行人员迅速发现电力系统的非正常状态，并及时采取保护措施，解决了传统电力系统安全稳定建模判定方法中建模复杂、计算时间较长、响应速度慢等问题。
【附图说明】
[0030]图1是本发明采用的技术方案流程图；
[0031]图2是非线性支持向量机模型分界面示意图。
【具体实施方式】
[0032]—种基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法，其特征是包括以下步骤:
[0033]SI，收集实时电力系统拓扑数据和潮流数据，通过潮流计算(现有技术)求取电力系统中流经各线路的有功功率P1和无功功率Q 1；
[0034]设在实时电力系统拓扑下，共有η条线路，通过潮流计算，求取电力系统中流经各线路的有功功率P1和无功功率Q1U = [1，2，…，η]);
[0035]S2建立考虑拓扑因素的电网运行方式描述
[0036]将考虑拓扑因素的电网运行方式描述为一个2η维向量X，记为:
[0037]X = (P1, Q1, P2, Q2,...Pn, Qn)；
[0038]S3判定电力系统是否安全稳定运行
[0039]利用传统电力系统安全稳定方法，对该电网运行方式进行分析，判定电力系统是否安全稳定运行；
[0040]若电力系统能够安全稳定运行，设定标签1，记为[0041 ] y = I ；
[0042]若电力系统不能够安全稳定运行，设定标签1，记为
[0043]y = -1 ；
[0044]本步骤并不需要在线进行，可以离线进行；
[0045]S4，重复步骤S1-S3，经过一段较长时间(至少为一个季度，至多两到三年)积累，得到m组样本，包括电力系统的运行方式Xj (j = 1,2，…，m)及其该运行方式下电力系统能否安全稳定运行的标签y.j (j = I, 2,…，m),记为:
[0046](Xj, Yj) j = 1，2，...，m ;
[0047]S5，利用S4中得到的m组样本，建立非线性支持向量机模型(SVM)，找到电力系统能够安全稳定运行与不能够安全稳定运行的分界面f(x)，(利用SVM找到，是现有技术)该分界面的示意图如图2所示。(说明:图2仅仅是示意图，1、起始分界面不是直线；2允许异常点或者孤立点的分类错误。)S6利用非线性支持向量机模型(SVM)对在线电力系统运行状态进行在线判定，判断电力系统能否安全稳定运行:
[0048]S6-1对于实时电力系统运行状态，利用步骤S1-S2，得到考虑拓扑因素的实时电网运行方式描述X ;
[0049]S6-2利用非线性支持向量机模型(SVM)得到的边界面f (X)，判断该实时电力系统运行状态下X，电力系统能否安全稳定运行(现有技术，利用SVM判断)，并设定标签y。
[0050]本案需要保护的要点。
[0051](I)建立考虑拓扑因素的电网运行方式描述，如步骤S2所述；
[0052](2)建立非线性支持向量机模型(SVM)，找到电力系统能够安全稳定运行与不能够安全稳定运行的分界面，如步骤S5所述；
[0053](3)利用非线性支持向量机模型(SVM)对在线电力系统运行状态进行在线判定，判断电力系统能否安全稳定运行，如步骤S6所述。
【主权项】
1.一种基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法，其特征是包括以下步骤: S1，求取电力系统中流经各线路的有功功率Pi和无功功率Q , 收集实时电力系统拓扑数据，设在实时电力系统拓扑下，共有η条线路；通过潮流计算，求取电力系统中流经各线路的有功功率Pi和无功功率Qji = [1，2，…，η]); S2建立考虑拓扑因素的电网运行方式描述 将考虑拓扑因素的电网运行方式描述为一个2η维向量X，记为: X = (Pi, Ql, P2, Qz,...Pn, Qn)； S3判定电力系统是否安全稳定运行 利用传统电力系统安全稳定方法，对该电网运行方式进行分析，判定电力系统是否安全稳定运行； 若电力系统能够安全稳定运行，设定标签y，记为 y = 1 ； 若电力系统不能够安全稳定运行，设定标签y，记为 y = -1 ； S4，重复步骤S1-S3，经过一个季度至三年这样一段时间的积累，得到m组样本，包括电力系统的运行方式Xj(j = 1,2,...，!!!)及其该运行方式下电力系统能否安全稳定运行的标签 y.j (j = 1，2,…，m),记为: (xj, y.j) j = 1，2，...，m ; S5，利用S4中得到的m组样本，建立SVM，找到电力系统能够安全稳定运行与不能够安全稳定运行的分界面f(x); S6利用非线性判别模型对在线电力系统运行状态进行在线判定，判断电力系统能否安全稳定运行: S6-1对于实时电力系统运行状态，利用步骤S1-S2，得到考虑拓扑因素的实时电网运行方式描述X ; S6-2利用非线性判别模型得到的边界面f(x)，判断该实时电力系统运行状态下X，电力系统能否安全稳定运行，并设定标签1。2.根据权利要求1所述的基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法，其特征是:所述步骤S6的非线性判别模型包括:SVM、神经网络模型或贝叶斯决策模型。
【专利摘要】一种基于海量数据并考虑拓扑因素的电力系统安全稳定判定法，包括步骤：S1，求取电力系统中流经各线路的有功功率Pi和无功功率Qi；S2建立考虑拓扑因素的电网运行方式描述；S3判定电力系统是否安全稳定运行；S4，重复步骤S1-S3，经过一段时间积累，得到m组样本，包括电力系统的运行方式xj(j＝1,2，…，m)及其该运行方式下电力系统能否安全稳定运行的标签yj(j＝1,2，…，m)；S5，利用S4中得到的m组样本，建立非线性支持向量机模型(SVM)，找到电力系统能够安全稳定运行与不能够安全稳定运行的分界面f(x)；S6利用非线性支持向量机模型(SVM)对在线电力系统运行状态判定能否安全稳定运行。本发明判定时响应速度快、适用于复杂多变在线电网运行方式的电力系统安全稳定判定。
【IPC分类】G06Q50/06
【公开号】CN105354765
【申请号】CN201510789550
【发明人】温柏坚, 孙宏斌, 郭文鑫, 郭庆来, 王彬, 余志文, 黄天恩, 刘林
【申请人】广东电网有限责任公司电力调度控制中心, 清华大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月17日