基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法及电子设备与流程

本发明涉及电力系统与控制，特别涉及一种基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法及电子设备。

背景技术：

1、电力系统电压稳定评估是电网安全稳定计算分析中的重要部分。电压稳定计算分析的目的是校验电网的静态、暂态和长过程电压稳定性，研究确定电网的无功补偿设备配置方案、无功电压控制策略、低压减载方案等保证电压稳定性的安全稳定措施。电力系统的静态电压稳定是指在某一运行工况下，系统受到干扰后中能保持以当前电压水平稳定运行的能力。一旦电网发生电压失稳事件时，可能会引起电网中某些母线的电压值升高或降低，进一步导致发生电力系统负荷损失、传输线路发生跳闸、发电机失去同步等异常事件。

2、常规的静态电压稳定分析方法具有一定的局限性，这些方法不仅计算量大、计算耗时长，而且难以对实际电网的实时电压稳定性进行在线监测。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法及电子设备，以解决难以对实际电网的实时电压稳定性进行在线监测的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的第一方面，提供一种基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，包括以下步骤：

3、获取电网实时产生的各项运行数据，所述运行数据至少包括节点电压幅值；

4、基于所述节点电压幅值，利用随机矩阵理论评估电力系统实时态下的静态电压稳定性；

5、基于所述节点电压幅值，利用在线序列极限学习机对电力系统的节点电压幅值进行预测，并获得稳定指标对电网未来时刻下的电压稳定态势进行预判。

6、优选地，所述运行数据还包括电网运行时的电压相角、支路有功功率和支路无功功率。

7、优选地，获取所述节点电压幅值的步骤包括：选取电力系统一负荷节点增加负荷的有功功率，并进行潮流计算，获取预设采样时长内电力系统各节点电压幅值。

8、优选地，用随机矩阵理论评估电力系统实时态下的静态电压稳定性的步骤包括：对所述节点电压幅值进行预处理，构成电压幅值随机矩阵；根据单环定理获取所述电压幅值随机矩阵的特征值分布，计算电力系统各时刻下所述电压幅值随机矩阵的平均谱半径；根据所述平均谱半径的曲线变化趋势评估电网实时态下的静态电压稳定性。

9、优选地，利用在线序列极限学习机对电力系统的节点电压幅值进行预测的步骤包括：预处理所述节点电压幅值，并构建样本训练集和预测集；通过所述样本训练集初始化在线序列极限学习机模型，导入所述预测集并更新在线序列极限学习机模型中的实时数据，对未来时刻下的各节点电压幅值分别进行预测，获取节点电压轨迹曲线。

10、优选地，所述稳定指标包括各支路的电压稳定指标和电力系统的电压稳定指标。

11、优选地，所述各支路的电压稳定指标基于如下公式获得：

12、

13、其中，ij表示支路编号，zij为支路ij的阻抗值，xij为电抗值，ui为送端节点i的电压幅值，qj为受端节点j的无功功率。

14、优选地，所述电力系统的电压稳定指标基于如下公式获得：

15、

16、其中，为所有支路的电压稳定指标集合。

17、本发明还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信，所述存储器用于存放计算机程序；所述处理器用于执行存储器上所存放的程序时，实现如上所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法。

18、本发明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中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法。

19、在本发明提供的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，通过采用随机矩阵理论对电网实时运行产生的量测数据进行挖掘处理，基于电压幅值随机矩阵的特征值分布情况反映电力系统的运行状态，实现电力系统实时态下的静态电压稳定性评估；采用机器学习算法中的在线序列极限学习机对电压轨迹进行预测，并采用稳定指标对电力系统静态电压稳定情况做出预判，可以较为准确地预测各节点电压幅值。

技术特征：

1.一种基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，所述运行数据还包括电网运行时的电压相角、支路有功功率和支路无功功率。

3.如权利要求2所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，获取所述节点电压幅值的步骤包括：选取电力系统一负荷节点增加负荷的有功功率，并进行潮流计算，获取预设采样时长内电力系统各节点电压幅值。

4.如权利要求3所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，用随机矩阵理论评估电力系统实时态下的静态电压稳定性的步骤包括：对所述节点电压幅值进行预处理，构成电压幅值随机矩阵；根据单环定理获取所述电压幅值随机矩阵的特征值分布，计算电力系统各时刻下所述电压幅值随机矩阵的平均谱半径；根据所述平均谱半径的曲线变化趋势评估电网实时态下的静态电压稳定性。

5.如权利要求3所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，利用在线序列极限学习机对电力系统的节点电压幅值进行预测的步骤包括：预处理所述节点电压幅值，并构建样本训练集和预测集；通过所述样本训练集初始化在线序列极限学习机模型，导入所述预测集并更新在线序列极限学习机模型中的实时数据，对未来时刻下的各节点电压幅值分别进行预测，获取节点电压轨迹曲线。

6.如权利要求1所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，所述稳定指标包括各支路的电压稳定指标和电力系统的电压稳定指标。

7.如权利要求6所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，所述各支路的电压稳定指标基于如下公式获得：

8.如权利要求6所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，其特征在于，所述电力系统的电压稳定指标基于如下公式获得：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信，所述存储器用于存放计算机程序；所述处理器用于执行存储器上所存放的程序时，实现如权利要求1-8任一项所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述权利要求1-8中任一所述的基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法。

技术总结
本发明公开了一种基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法及电子设备，属于电力系统与控制技术领域。该基于态势感知的电网静态电压稳定性分析方法，包括以下步骤：获取电网实时产生的各项运行数据，运行数据至少包括节点电压幅值；基于节点电压幅值，利用随机矩阵理论评估电力系统实时态下的静态电压稳定性；基于节点电压幅值，利用在线序列极限学习机对电力系统的节点电压幅值进行预测，并获得稳定指标对电网未来时刻下的电压稳定态势进行预判。通过随机矩阵理论方法来分析电力系统的静态电压稳定性，有助于在线分析运行数据，还采用了在线序列极限学习机算法对系统节点电压幅值进行预测，可以较为准确地预测各节点电压幅值。

技术研发人员：曹亮,顾军,王璇
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15