电力系统暂态稳定预测方法、装置和计算机设备

本技术涉及电力系统暂态稳定分析，特别是涉及一种电力系统暂态稳定预测方法、装置和计算机设备。

背景技术：

1、暂态稳定是指电力系统受到大扰动后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力。电力系统的长期运行实践表明：大面积停电事故的发生，往往始自于电力系统暂态稳定性的失去。因此，研究快速可靠的暂态稳定分析方法、实时准确的识别电网的暂态稳定趋势，始终是电力系统在线安全分析的重要环节。

2、传统的暂态稳定分析方法是通过使用时域等面积准则作为局部发电机失步保护可以预测系统范围的不稳定性，将该方法扩展到多机系统的失步检测，从而进行暂态稳定分析。但是该方式无法实现暂态稳定的预测，该方式通常在系统已经发生暂态失步后判别系统失稳的原因，从而导致对电力系统的暂态稳定的预测效果较差。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电力系统暂态稳定预测方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种电力系统暂态稳定预测方法。所述方法包括：

3、获取目标电力系统在受扰后目标时段的各运行参数、以及所述目标电力系统的系统结构参数，并基于所述系统结构参数，生成所述目标电力系统的等效单机无穷大系统；

4、基于所述等效单机无穷大系统、以及所述运行参数，确定所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹，并识别所述时域不平衡功率轨迹的加速区段、以及所述时域不平衡轨迹的减速区段；

5、采集所述目标电力系统的当前运行时刻，并基于所述加速区段、以及所述减速区段，判断所述当前运行时刻的电力系统是否存在暂态失稳趋势信息；

6、在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息的情况下，基于所述加速区段、以及所述减速区段，预测所述当前运行时刻的暂态稳定性状态，并在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，计算所述当前运行时刻的暂态稳定控制量；

7、基于所述当前运行时刻的暂态稳定性状态、以及所述当前运行时刻的暂态稳定控制量，确定所述目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息。

8、可选的，所述系统结构参数包括所述目标电力系统中的各同步机组的机组参数，所述基于所述系统结构参数，生成所述目标电力系统的等效单机无穷大系统，包括：

9、基于所述系统结构参数，识别所述目标电力系统中的同步机组之间的同调程度信息，并基于各所述同步机组之间的同调程度信息，将各所述同步机组划分为超前机群、以及滞后机群；

10、基于保稳变换策略、所述超前机群中的各同步机组的机组参数、以及所述滞后机群中的各同步机组的机组参数，将所述超前集群变换为第一等效同步机，并将所述滞后集群变换为第二等效同步机；

11、基于所述第一等效同步机、以及第二等效同步机，确定所述目标电力系统的等效单机无穷大系统。

12、可选的，所述基于所述等效单机无穷大系统、以及所述运行参数，确定所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹，包括：

13、将各所述运行参数转化为所述等效单机无穷大系统的模拟运行参数，并基于各所述模拟运行参数在所述等效单机无穷大系统中的运行状态，确定所述目标电力系统的运行进程；

14、在获取到所述等效单机无穷大系统的不平衡功率时，获取所述等效单机无穷大系统在各预测时间点的不平衡功率；

15、在不能获取到所述等效单机无穷大系统的不平衡功率时，获取所述等效单机无穷大系统在各所述预测时间点的惯量时间常数，以及各所述预测时间点的转子角速度，并基于各所述预测时间点的惯量时间常数，以及各所述预测时间点的转子角速度，通过转子运动方程，计算各所述预测时间点的不平衡功率；

16、按照各所述预测时间点的时间顺序对各所述预测时间点的不平衡功率进行分布排序处理，得到所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹。

17、可选的，所述识别所述时域不平衡功率轨迹的加速区段、以及所述时域不平衡轨迹的减速区段，包括：

18、在所述时域不平衡功率轨迹中，筛选所述等效单机无穷大系统受扰后的各不平衡功率组成的轨迹作为目标不平衡功率轨迹；

19、识别所述目标不平衡功率轨迹中大于预设不平衡功率阈值的各不平衡功率对应的轨迹区段，作为所述时域不平衡功率轨迹的加速区段；

20、识别所述目标不平衡功率轨迹小于预设不平衡功率阈值的各不平衡功率对应的轨迹区段，作为所述时域不平衡功率轨迹的减速区段。

21、可选的，所述基于所述加速区段、以及所述减速区段，判断所述当前运行时刻的电力系统是否存在暂态失稳趋势信息，包括：

22、识别所述当前运行时刻对应的所述时域不平衡轨迹的目标轨迹观测点；

23、基于所述加速区段，计算所述加速区段对应的加速面积，并基于所述减速区段对应的轨迹区段的切线、以及所述目标轨迹观测点，计算所述减速区段对应的第一预测扩展减速面积、以及所述减速区段对应的第二预测扩展减速面积；

24、基于所述第一预测扩展减速面积、与所述加速面积之间的大小关系，判断所述当前运行时刻的电力系统是否存在暂态失稳趋势信息。

25、可选的，所述在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息的情况下，基于所述加速区段、以及所述减速区段，预测所述当前运行时刻的暂态稳定性状态，并在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，计算所述当前运行时刻的暂态稳定控制量，包括：

26、在所述加速面积不大于所述第一预测扩展减速面积的情况下，确定所述当前运行时刻的电力系统不存在暂态失稳趋势信息，并在所述加速面积大于所述第一预测扩展减速面积的情况下，确定所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息；

27、在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息的情况下，计算所述加速面积与所述第二预测扩展减速面积的面积差；

28、在所述面积差为负数的情况下，确定所述当前运行时刻的暂态稳定性状态为稳定状态，并在所述面积差为正数的情况下，确定所述当前运行时刻的暂态稳定性状态为失稳状态；

29、在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，基于所述加速面积、以及所述第一预测扩展减速面积，通过暂态稳定控制量算法，计算所述当前运行时刻的暂态稳定控制量。

30、可选的，所述基于所述减速区段对应的轨迹区段的切线、以及所述目标轨迹观测点，计算所述减速区段对应的第一预测扩展减速面积、以及所述减速区段对应的第二预测扩展减速面积，包括：

31、计算所述轨迹区段的起始点到所述目标轨迹观测点之间的减速区段的减速面积，并基于所述目标轨迹观测点，构建所述轨迹区段的切线；

32、识别所述切线与不平衡功率为零的水平直线的相交点，并将经过目标轨迹观测点的竖直直线、所述不平衡功率为零的水平直线、以及所述切线所围成的面积，作为第一预测减速面积；

33、构建所述目标轨迹观测点与所述相交点为对角线、所述不平衡功率为零的水平直线为一条边的矩形面积，作为第二预测减速面积；

34、将所述减速面积与所述第一预测减速面积之和，作为第一预测扩展减速面积，并将所述减速面积与所述第二预测减速面积之和，作为第二预测扩展减速面积。

35、可选的，所述基于所述当前运行时刻的暂态稳定性状态、以及所述当前运行时刻的暂态稳定控制量，确定所述目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息，包括：

36、在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息、且所述暂态稳定性状态为稳定状态的情况下，确定所述当前运行时刻的电力系统暂态稳定；

37、在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，将所述当前运行时刻的暂态稳定控制量、以及所述失稳状态，作为所述目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息。

38、第二方面，本技术还提供了一种电力系统暂态稳定预测装置。所述装置包括：

39、获取模块，用于获取目标电力系统在受扰后目标时段的各运行参数、以及所述目标电力系统的系统结构参数，并基于所述系统结构参数，生成所述目标电力系统的等效单机无穷大系统；

40、识别模块，用于基于所述等效单机无穷大系统、以及所述运行参数，确定所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹，并识别所述时域不平衡功率轨迹的加速区段、以及所述时域不平衡轨迹的减速区段；

41、采集模块，用于采集所述目标电力系统的当前运行时刻，并基于所述加速区段、以及所述减速区段，判断所述当前运行时刻的电力系统是否存在暂态失稳趋势信息；

42、预测模块，用于在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息的情况下，基于所述加速区段、以及所述减速区段，预测所述当前运行时刻的暂态稳定性状态，并在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，计算所述当前运行时刻的暂态稳定控制量；

43、确定模块，用于基于所述当前运行时刻的暂态稳定性状态、以及所述当前运行时刻的暂态稳定控制量，确定所述目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息。

44、可选的，所述系统结构参数包括所述目标电力系统中的各同步机组的机组参数，所述获取模块，具体用于：

45、基于所述系统结构参数，识别所述目标电力系统中的同步机组之间的同调程度信息，并基于各所述同步机组之间的同调程度信息，将各所述同步机组划分为超前机群、以及滞后机群；

46、基于保稳变换策略、所述超前机群中的各同步机组的机组参数、以及所述滞后机群中的各同步机组的机组参数，将所述超前集群变换为第一等效同步机，并将所述滞后集群变换为第二等效同步机；

47、基于所述第一等效同步机、以及第二等效同步机，确定所述目标电力系统的等效单机无穷大系统。

48、可选的，所述识别模块，具体用于：

49、将各所述运行参数转化为所述等效单机无穷大系统的模拟运行参数，并基于各所述模拟运行参数在所述等效单机无穷大系统中的运行状态，确定所述目标电力系统的运行进程；

50、在获取到所述等效单机无穷大系统的不平衡功率时，获取所述等效单机无穷大系统在各预测时间点的不平衡功率；

51、在不能获取到所述等效单机无穷大系统的不平衡功率时，获取所述等效单机无穷大系统在各所述预测时间点的惯量时间常数，以及各所述预测时间点的转子角速度，并基于各所述预测时间点的惯量时间常数，以及各所述预测时间点的转子角速度，通过转子运动方程，计算各所述预测时间点的不平衡功率；

52、按照各所述预测时间点的时间顺序对各所述预测时间点的不平衡功率进行分布排序处理，得到所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹。

53、可选的，所述识别模块，具体用于：

54、在所述时域不平衡功率轨迹中，筛选所述等效单机无穷大系统受扰后的各不平衡功率组成的轨迹作为目标不平衡功率轨迹；

55、识别所述目标不平衡功率轨迹中大于预设不平衡功率阈值的各不平衡功率对应的轨迹区段，作为所述时域不平衡功率轨迹的加速区段；

56、识别所述目标不平衡功率轨迹小于预设不平衡功率阈值的各不平衡功率对应的轨迹区段，作为所述时域不平衡功率轨迹的减速区段。

57、可选的，所述采集模块，具体用于：

58、识别所述当前运行时刻对应的所述时域不平衡轨迹的目标轨迹观测点；

59、基于所述加速区段，计算所述加速区段对应的加速面积，并基于所述减速区段对应的轨迹区段的切线、以及所述目标轨迹观测点，计算所述减速区段对应的第一预测扩展减速面积、以及所述减速区段对应的第二预测扩展减速面积；

60、基于所述第一预测扩展减速面积、与所述加速面积之间的大小关系，判断所述当前运行时刻的电力系统是否存在暂态失稳趋势信息。

61、可选的，所述预测模块，具体用于：

62、在所述加速面积不大于所述第一预测扩展减速面积的情况下，确定所述当前运行时刻的电力系统不存在暂态失稳趋势信息，并在所述加速面积大于所述第一预测扩展减速面积的情况下，确定所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息；

63、在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息的情况下，计算所述加速面积与所述第二预测扩展减速面积的面积差；

64、在所述面积差为负数的情况下，确定所述当前运行时刻的暂态稳定性状态为稳定状态，并在所述面积差为正数的情况下，确定所述当前运行时刻的暂态稳定性状态为失稳状态；

65、在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，基于所述加速面积、以及所述第一预测扩展减速面积，通过暂态稳定控制量算法，计算所述当前运行时刻的暂态稳定控制量。

66、可选的，所述采集模块，具体用于：

67、计算所述轨迹区段的起始点到所述目标轨迹观测点之间的减速区段的减速面积，并基于所述目标轨迹观测点，构建所述轨迹区段的切线；

68、识别所述切线与不平衡功率为零的水平直线的相交点，并将经过目标轨迹观测点的竖直直线、所述不平衡功率为零的水平直线、以及所述切线所围成的面积，作为第一预测减速面积；

69、构建所述目标轨迹观测点与所述相交点为对角线、所述不平衡功率为零的水平直线为一条边的矩形面积，作为第二预测减速面积；

70、将所述减速面积与所述第一预测减速面积之和，作为第一预测扩展减速面积，并将所述减速面积与所述第二预测减速面积之和，作为第二预测扩展减速面积。

71、可选的，所述确定模块，具体用于：

72、在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息、且所述暂态稳定性状态为稳定状态的情况下，确定所述当前运行时刻的电力系统暂态稳定；

73、在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，将所述当前运行时刻的暂态稳定控制量、以及所述失稳状态，作为所述目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息。

74、第三方面，本技术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第一方面中任一项所述的方法的步骤。

75、第四方面，本技术提供了一种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第一方面中任一项所述的方法的步骤。

76、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法的步骤。

77、上述电力系统暂态稳定预测方法、装置和计算机设备，通过获取目标电力系统在受扰后目标时段的各运行参数、以及所述目标电力系统的系统结构参数，并基于所述系统结构参数，生成所述目标电力系统的等效单机无穷大系统；基于所述等效单机无穷大系统、以及所述运行参数，确定所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹，并识别所述时域不平衡功率轨迹的加速区段、以及所述时域不平衡轨迹的减速区段；采集所述目标电力系统的当前运行时刻，并基于所述加速区段、以及所述减速区段，判断所述当前运行时刻的电力系统是否存在暂态失稳趋势信息；在所述当前运行时刻的电力系统存在暂态失稳趋势信息的情况下，基于所述加速区段、以及所述减速区段，预测所述当前运行时刻的暂态稳定性状态，并在所述暂态稳定性状态为失稳状态的情况下，计算所述当前运行时刻的暂态稳定控制量；基于所述当前运行时刻的暂态稳定性状态、以及所述当前运行时刻的暂态稳定控制量，确定所述目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息。通过构建目标电力系统的等效单机无穷大系统、以及目标电力系统在受扰后的运行参数，仿真所述等效单机无穷大系统的时域不平衡功率轨迹，得到时域不平衡功率轨迹的加速区段和减速区段，然后基于该加速区段、以及减速区段，预测目标电力系统的当前运行时刻的暂态失稳趋势信息、暂态稳定性状态、以及暂态稳定控制量，从而确定目标电力系统在当前运行时刻的预测暂态稳定信息，首先避免了在系统已经发生暂态失步后判别系统失稳的原因的问题，实现了在暂态失稳前预测暂态稳定信息。同时，通过构建等效单机无穷大系统，等效构建不平衡功率轨迹，得到的加速区段、以及减速区段，从目标电力系统的当前运行时刻的暂态失稳趋势信息、暂态稳定性状态、以及暂态稳定控制量三个角度预测目标电力系统在当前时刻的暂态稳定信息，不仅提升了对目标电力系统的暂态稳定的预测全面性，为稳定控制目标电力系统措施的实施提供时间裕度，而且提升了对目标电力系统的暂态稳定的预测效果。