一种电网频率扰动恢复过程输出方法技术

本发明专利技术提供了一种电网频率扰动恢复过程输出方法，包括：获得电网输入数据；根据权值和所述电网输入数据获得电网输出数据；根据所述电网输入数据、权值和电网输出数据获得电网频率扰动恢复过程输出；根据所述电网输出数据和设定的期望输出值获得误差函数；将所述电网输入数据和设定的初始权值输入该电网，进而获得初始的误差函数值，设定误差函数的目标范围，若初始的误差函数值落在目标范围外，则调整初始权值，直至误差函数值落在目标范围内为止，最后一次调整得到的权值为目标权值；若初始的误差函数值落在目标范围内，则初始权值为目标权值。本发明专利技术可以预测设定故障后的频率变化情况，实现了电网实时备用容量与特高压大功率输送功率匹配校核。

【技术实现步骤摘要】
一种电网频率扰动恢复过程输出方法
本专利技术涉及电网管理领域，尤其是一种电网频率扰动恢复过程输出方法。
技术介绍
近几年在世界范围内连续发生了几次大面积停电事故，造成严重的经济损失和社会冲击。造成大停电的原因众多，涉及电网规划、建设、调度运行和管理各个环节，其中电网备用充裕度是一个重要因素。备用容量不足将导致电网在发生大功率失去时频率的不稳定，严重时将引起系统频率崩溃，因此及时掌握备用容量对于电网安全稳定运行具有重要意义。国外关于备用总量计算方法有很多，总结来说，确定备用总量的方法主要有以下三种形式：1)N-1准则来确定系统的备用容量：当系统发生事故时，应尽量避免切除负荷。2)负荷的某一百分数等经验性估算3)概率性方法：求得系统出现某一容量短缺的概率，进而根据系统要求的可靠性指标求出所需要的备用容量。上述方法对备用容量的估算虽然可以满足基本要求，但无法根据电网自身的运行特点实时、准确地给出系统所需备用容量。通过可靠性仿真计算备用容量往往裕度很大且不够经济，通过经验性方法计算又过于粗放，缺乏科学性。数据挖掘是一门新兴的边缘学科，是指从存放在数据库、数据仓库或其他信息库中的大量数据中挖掘有用知识的过程，近年来引起了中国学术界和产业界的广泛关注。分类与预测是最主要两种数据分析形式，它们可用于抽取能够描述重要数据集合或预测未来数据趋势的模型。对于估算频率扰动过程、确定备用容量问题来说，首先使用分类方法对数据进行分析和处理，通过规则提取来确定数据间逻辑关系。这些数据包括与电网故障和频率变化相关输入信息，比如故障前负荷总量、损失功率、故障前直流受入功率、备用容量、综合频率效应系数、恢复频率估算系数、故障前频率，它们与频率扰动变化构成非线性关系；输出信息则是时刻变化的频率数据，需要将频率恢复全过程直观而清晰的表现出来。规则提取方面，比较有效的是能够很好反应非线性关系的黑盒方法。数据预测则用于预测数据对象的未来取值，利用之前数据分类所建立的数学模型，可以对未来频率扰动过程进行估算，进而为备用管理问题提供辅助决策。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电网频率扰动恢复过程输出方法，以预测某一设定故障后电网的频率变化情况，特别改善了传统频率估算方法存在离线误差以及在有直流大功率受入的情况下估算结果精度降低的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电网频率扰动恢复过程输出方法，应用在具有多层数据单元且每一层具有至少两个数据节点的电网上，包括以下步骤：测量获得与电网故障和频率变化相关的电网输入数据；将所述电网输入数据输入电网，任意两个所述数据节点之间均通过权值连接，每一层所述数据节点只接受前一层的输出信息并输出给下一层各节点，以权值和电网输出数据为变量，根据所述电网输入数据和权值获得所述电网输出数据；根据所述电网输入数据、权值和电网输出数据获得所述电网频率扰动恢复过程输出；根据所述电网输出数据和设定的期望输出值获得该电网的误差函数；将所述电网输入数据和设定的初始权值输入该电网以获得初始的电网输出数据，结合所述期望输出值获得其初始的误差函数值，设定误差函数的目标范围，将初始误差函数值与误差函数的目标范围进行比较：如果所述初始的误差函数值落在目标范围外，则采用梯度最速下降法调整所述初始权值，所述梯度最速下降法为沿着权值的负梯度方向调整所述初始权值，使得权值的调整量与误差函数的梯度下降成正比，并将初始权值和权值的调整量之和作为新的权值进行迭代运算，以使调整后的所述误差函数值最小，直至所述误差函数值落在目标范围内为止，最后一次调整得到的权值为目标权值；如果该初始的误差函数值落在所述目标范围内，则初始权值为目标权值。进一步地，所述电网输入数据为xn，n＝1，2…N，所述电网具有输入层、隐含层和输出层，所述电网输入数据输入输入层，经所述隐含层和输出层输出得到电网输出数据，所述隐含层共具有L层数据单元，其中，第l层的节点个数为Nl，l＝1，2，...，L，对于第l-1层的第k个节点，根据所述电网输入数据和权值得到第k个节点加权后求和值uk，第k个节点的输出数据为yk，且yk＝f(uk)，其中，0＜k＜Nl-1，a为设定的第一系数，wkn为第k个节点相对于所述电网输入数据xn的权值。进一步地，第l层的第j个节点加权后的求和值为且其中，0＜j＜Nl，0＜s＜Nl-2，第l层的第j个节点的输出数据为第l-1层的第k个节点的输出数据为第l-2层的第s个节点的输出数据为则根据获得所述电网频率扰动恢复过程输出，其中，O为所述电网输出数据。进一步地，所述误差函数为E，当该电网只有一个输出O时，则：O＝f(netL)，其中，d为所述期望输出值。进一步地，所述权值的调整量为且：其中，η为设定的学习率，且为一常数，为第l层第i个节点到第l+1层第j个节点的权值。进一步地，若节点j为输出单元，则且：若节点j不是输出单元，则从L+1层往回算，进一步地，第m+1次迭代获得的权值为且：其中，为所述权值的调整量，为第m次迭代获得的权值，当m＝1时，为所述初始权值。进一步地，所述电网输入数据为故障前总负荷、损失功率、故障前直流受入功率、备用容量、调差系数、支援限幅和故障前频率，所述电网输出数据为故障后最低频率、恢复频率、恢复时间和恢复到49.95赫兹时间。本专利技术提供了一种电网频率扰动恢复过程输出方法，它以电网实时数据为基础，通过对故障前负荷总量、损失功率、故障前直流受入功率、备用容量、综合频率效应系数、恢复频率估算系数、故障前频率等指标信息的综合实时分析，建立非线性实时仿真模型，给出功率失去故障后频率恢复全过程(故障后最低频率、恢复频率、恢复时间及恢复到49.95HZ时间)的估算结果。通过对模型的应用，可以预测某一设定故障后的频率变化情况，特别改善了传统频率估算方法存在离线误差以及在有直流大功率受入的情况下估算结果精度降低的问题，实现了电网实时备用容量与特高压大功率输送功率匹配校核，为电网未来可能发生的典型运行方式提供了预估备用容量的辅助工具，为电网运行方式调整及风险预防性、控制提供可靠的备用预留辅助决策。附图说明图1为本专利技术实施例提供的电网分层图；图2为本专利技术实施例提供的梯度最速下降法的算法流程图；图3为本专利技术实施例提供的计算流程图。其中，101：输出层，102：隐含层，103：输入层。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。决定频率扰动恢复过程的因素有很多，相互之间的关系错综复杂，输入输出表现出非常显著的外部非线性关系。传统的估算方法难以处理这种非线性关系，因此计算精度都不高。如图1所示，考虑采用黑盒方法提取规则，设所需求解的问题主要分为三个层级：输入层103、输出层101、隐含层102。输入层103即为准备好的数据所构成的输入信息，输出层101为输出结果，隐含层102则代表了处在黑盒中的复杂非线性关系，并不为系统外所知。经证明，只要有足够数目的隐含层节点，任何非线性连续函数都可以由一个三层网络以任意精度来近似表达。这种强大的非线性逼近能力，是频率扰动恢复过程估算的理论基础。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网频率扰动恢复过程输出方法，应用在具有多层数据单元且每一层具有至少两个数据节点的电网上，其特征在于，包括以下步骤：测量获得与电网故障和频率变化相关的电网输入数据；将所述电网输入数据输入电网，任意两个所述数据节点之间均通过权值连接，每一层所述数据节点只接受前一层的输出信息并输出给下一层各节点，以权值和电网输出数据为变量，根据所述电网输入数据和权值获得所述电网输出数据；根据所述电网输入数据、权值和电网输出数据获得所述电网频率扰动恢复过程输出；根据所述电网输出数据和设定的期望输出值获得该电网的误差函数；将所述电网输入数据和设定的初始权值输入该电网以获得初始的电网输出数据，结合所述期望输出值获得其初始的误差函数值，设定误差函数的目标范围，将初始误差函数值与误差函数的目标范围进行比较：如果所述初始的误差函数值落在目标范围外，则采用梯度最速下降法调整所述初始权值，所述梯度最速下降法为沿着权值的负梯度方向调整所述初始权值，使得权值的调整量与误差函数的梯度下降成正比，并将初始权值和权值的调整量之和作为新的权值进行迭代运算，以使调整后的所述误差函数值最小，直至误差函数值落在目标范围内为止，最后一次调整得到的权值为目标权值；如果该初始的误差函数值落在所述目标范围内，则初始权值为目标权值。...

【技术特征摘要】
1.一种电网频率扰动恢复过程输出方法，应用在具有多层数据单元且每一层具有至少两个数据节点的电网上，其特征在于，包括以下步骤：测量获得与电网故障和频率变化相关的电网输入数据；将所述电网输入数据输入电网，任意两个所述数据节点之间均通过权值连接，每一层所述数据节点只接受前一层的输出信息并输出给下一层各节点，以权值和电网输出数据为变量，根据所述电网输入数据和权值获得所述电网输出数据；根据所述电网输入数据、权值和电网输出数据获得所述电网频率扰动恢复过程输出；根据所述电网输出数据和设定的期望输出值获得该电网的误差函数；将所述电网输入数据和设定的初始权值输入该电网以获得初始的电网输出数据，结合所述期望输出值获得其初始的误差函数值，设定误差函数的目标范围，将初始误差函数值与误差函数的目标范围进行比较：如果所述初始的误差函数值落在目标范围外，则采用梯度最速下降法调整所述初始权值，所述梯度最速下降法为沿着权值的负梯度方向调整所述初始权值，使得权值的调整量与误差函数的梯度下降成正比，并将初始权值和权值的调整量之和作为新的权值进行迭代运算，以使调整后的所述误差函数值最小，直至误差函数值落在目标范围内为止，最后一次调整得到的权值为目标权值；如果该初始的误差函数值落在所述目标范围内，则初始权值为目标权值。2.如权利要求1所述的电网频率扰动恢复过程输出方法，其特征在于，所述电网输入数据为xn，n＝1,2…N，所述电网具有输入层、隐含层和输出层，所述电网输入数据输入输入层，经所述隐含层和输出层输出得到电网输出数据，所述隐含层共具有L层数据单元，其中，第l层的节点个数为Nl，l＝1，2，...，L，对于第l-1层的第k个节点，根据所述电网输入数据和权值得到第k个节点加权后求和值uk，第k个节点的输出数据为yk，且yk＝f(uk)，其中，0<k<Nl-1，a为设定的第一系数，wkn为第k个节点相对于所述电网输入数据xn的权值。3.如权利要求2所述的电网频率扰动恢复过程输出方法，其特征在于，第l层的第j个节点加权后的求和值为且其中，0<j<Nl，0<s<Nl-2，第l层的第j个节点的输出数据为第l-1层的第k个节点的输出数据为第l-2层的第s个节点的输出数据为则根据获得所述电网频率扰动恢复过程输出，其中，O为所述电网输出数据。4.如权利要求3所述的电网频率扰动恢复过程输出方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周毅，李维，张楠，
申请(专利权)人：华东电网有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31