基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法技术

本发明专利技术公开了基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，包括以下步骤：基于电网的离线仿真数据及实时监测数据建立电网安全稳定层次化关联分析模型，并根据该模型进行暂态稳定层次化关键特征提取；电网运行特征与暂态稳定裕度指标的离散化语义描述，进行电网运行特征与暂态稳定裕度指标的关联关系辨识；建立稳定关联特征规则库，根据规则库进行电网运行状态变化的快速判稳和原因分析。根据系统运行状态快速评估当前稳定水平，对运行人员辅助决策提供量化信息支持，提升电网稳定性评估的标准化、快速性和自适应能力，具有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网安全
，具体涉及基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法。
技术介绍
随着大规模可再生能源的接入和电网互联规模的不断扩大，电力系统的安全稳定分析和调度运行控制面临更为严峻的考验。传统的电网监测系统(SCADA)难以实时获取系统故障后信息，电网的暂态稳定分析决策通常针对预想的故障集进行离线分析，然后给出辅助决策，进而通过调度员凭自身经验进行最终操作。当前电网复杂多变的运行方式使得实际运行工况难以与离线分析的方式完全匹配，采用在线分析计算也面临故障集的筛选和实时性难以保证等问题；同时，要求调度员在电网遭受大扰动，尤其是不可预见的相继故障后的短时间内进行分析决策也是不现实的。并且，随着电网规模的扩大和控制保护手段的不断提高，因单一故障或扰动导致电网稳定性破坏的概率极低。但大规模复杂特性电网的发展使得调度业务规则变化频繁，且电网运行管理部门正要求最大限度地挖掘现有输电系统的输电能力以获得更大的经济效益，则系统将运行在更加靠近其稳定边界的运行点上，使系统的稳定水平下降。电网内相继发生偶发性故障或大容量负荷随机波动等情况下，均可导致系统稳定性进一步降低，若不积极采取有效措施恢复系统的稳定水平，系统将在后续发生的某一事件后失去稳定，甚至造成大面积停电事故。传统的“人工经验判断+在线计算辅助决策”的生产方式已经不能满足当前电网复杂多变的调度运行需求。因此需要强有力的在线监视、决策方法，根据电网监测数据和历史事件快速进行电力系统暂态稳定评估，实时计算当前运行条件下系统的稳定水平，以帮助运行人员更好地监视、管理电网，制定切实提高电网稳定性的优化策略，使系统在预想故障下仍能安全稳定运行，是保证电网的安全稳定运行的重要手段。随着广域量测技术普及和大数据理论的发展，对电力系统海量数据进行数据挖掘分析，从运行状态预估电网稳定水平，对于大电网的安全评估与预防控制具有极大帮助。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，本专利技术建立了层次化关联分析模型，对历史数据进行充分挖掘，通过输入特征的聚类分析和降维，建立了电网运行方式和暂态稳定裕度间的关联关系，确定影响系统稳定性水平的关键因素，形成简明、准确的知识规则库，进而根据系统运行状态快速评估当前稳定水平，对运行人员辅助决策提供量化信息支持，提升电网稳定性评估的标准化、快速性和自适应能力，具有广泛应用前景。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，包括以下步骤：基于电网的离线仿真数据及实时监测数据建立电网安全稳定层次化关联分析模型，并根据该模型进行暂态稳定层次化关键特征提取；电网运行特征与暂态稳定裕度指标的离散化语义描述，进行电网运行特征与暂态稳定裕度指标的关联关系辨识；建立稳定关联特征规则库，根据规则库进行电网运行状态变化的快速判稳和原因分析。进一步的，建立电网安全稳定层次化关联分析模型时，具体包括：选取能直接量测或便于组合分析的电网数据，同时形成备选特征集合；将电网运行的关键运行特征分为多个层次；根据电网特点选取电网稳定特征，采用历史运行数据或仿真数据为训练样本，利用K-means聚类算法确定电网输入特征与稳定特征间的强关联关系，设定相关性系数门槛值，对强关联的电网运行特征进行组合，实现输入特征降维。进一步的，在电力系统运行状态与暂态稳定裕度指标关联关系辨识时，具体包括：将电网运行状态与暂态稳定指标的离散化语义描述；电网运行特征和稳定裕度指标的关联关系辨识；电网运行状态变化的快速判稳和原因分析。进一步的，在电网运行状态与暂态稳定指标的离散化语义描述时，依据数据聚类算法将输入输出特征数据离散化为可用语言描述的有限集合，根据具体电网规模和输入特征的降维情况设置合理的组合和划定数值区间；对于暂态稳定裕度指标同样根据最优聚类结果进行离散化，划分为若干等级，将上述规则标准化、统一化为结构化文本，实现输入特征和输出暂态稳定指标的离散化、语义化描述和降维。进一步的，在电网运行特征和稳定裕度指标的关联关系辨识时，根据暂态稳定层次化特征集的选取，提取在线应用或离线仿真所得的相应暂态稳定指标；利用基于Apriori的FP-Growth方法，针对不同层次电网关键输入特征和稳定指标，构建FP树并搜索频繁项集，分别进行层内和层间关联规则辨识。进一步的，在电网运行状态变化的快速判稳和原因分析时，提出相似事件的聚类规则和方法，确定不同位置、不同监测量的历史变化趋势与系统稳定性间的关系规则，分析不同电网事件时序与系统稳定水平的关联规则，通过对运行过程中积累的大量在线历史数据和大量仿真算例进行数据挖掘，建立根据系统动态在线自动更新的稳定关联特征规则库。进一步的，利用此关系规则，根据仿真数据或系统历史监测数据进行样本训练，提取电网事件信息，利用优属度区间分析系统稳定性变化与电网相继事件不同顺序间的定量描述关系，建立具有自适应模糊隶属度的层次型量化的关联规则库，进而识别电网动态过程的重现特征，基于概率统计信息预测特定事件的未来发生及其对系统稳定性的影响，并用其反演不同电网事件和变化顺序下电网稳定性的发展趋势，给出提高系统稳定性的优化控制策略。进一步的，对于生成的关联规则，通过仿真计算和传统的电力系统稳定机理分析相互验证，分析计算表象之后的物理原因，对所获取的关联规则库进行凝练，利用最终确定的高置信度规则预判系统稳定性变化趋势，并回推引起稳定性变化的原因。本专利技术的有益效果：本专利技术通过电网稳定层次化特征定义和输入数据降维，最大程度简化电网稳定关联规则辨识的维度，避免大数据挖掘中的维数灾问题，把握电网运行与稳定特征的关键关联特征；利用实时数据和仿真数据相结合的方法，获取电网在线稳定评估系统或具有稳定裕度指标计算功能的离线仿真软件(如FASTEST)所提供的稳定裕度指标，并根据稳定程度进行离散化，避免了传统电网稳定分析失稳样本过少的缺点；通过精细化的关联规则辨识和时序特征发现，预测电网运行变化过程对电网稳定性的影响，并可回推引起稳定性变化的原因，对电网运行提供切实可行的指导性原则。本申请进行了暂态稳定层次化特征集的定义。复杂电网与系统稳定性密切相关的特征尚未有统一的描述方法，首先需要进行关联关系的规则描述，从模型分析角度给出反映电网稳定性水平的关键特征，确定不同类型状态量与系统稳定性间的关系规则和划分范围，根据我国电网分层分区调度运行的现状和各级电网关注特征的不同，进行不同层级电网状态与稳定特征关联性机理分析并结合实际运行经验，构建层次化分析模型(具体见详细说明中暂态稳定层次化关键运行特征提取部分步骤2)，并利用历史数据进行模糊规则辨识，总结并修正所提炼模型。本申请实现了电力系统运行状态与暂态稳定关联关系辨识。处于不同运行状态的电力系统其扰动后的暂态稳定性是不同的，从某种程度上来说，电网运行状态可以反映系统稳定水平。建立电网特定运行状态与电网稳定性间的自动映射，获取电网关键状态集，从不同运行状态及其组合中发现对电网暂态稳定性影响较大的因素，实现电网运行状态筛选和输入数据降维，通过关键发电机节点出力和断面潮流情况快速获取电网暂态稳定指标。本申请实现了基于电网运行状态变化的快速判稳和原因分本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，其特征是，包括以下步骤：基于电网的离线仿真数据及实时监测数据建立电网安全稳定层次化关联分析模型，并根据该模型进行暂态稳定层次化关键特征提取；电网运行特征与暂态稳定裕度指标的离散化语义描述，进行电网运行特征与暂态稳定裕度指标的关联关系辨识；建立稳定关联特征规则库，根据规则库进行电网运行状态变化的快速判稳和原因分析。

【技术特征摘要】
1.基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，其特征是，包括以下步骤：基于电网的离线仿真数据及实时监测数据建立电网安全稳定层次化关联分析模型，并根据该模型进行暂态稳定层次化关键特征提取；电网运行特征与暂态稳定裕度指标的离散化语义描述，进行电网运行特征与暂态稳定裕度指标的关联关系辨识；建立稳定关联特征规则库，根据规则库进行电网运行状态变化的快速判稳和原因分析。2.如权利要求1所述的基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，其特征是，建立电网安全稳定层次化关联分析模型时，具体包括：选取能直接量测或便于组合分析的电网数据，同时形成备选特征集合；将电网运行的关键运行特征分为多个层次；根据电网特点选取电网稳定特征，采用历史运行数据或仿真数据为训练样本，利用K-means聚类算法确定电网输入特征与稳定特征间的强关联关系，设定相关性系数门槛值，对强关联的电网运行特征进行组合，实现输入特征降维。3.如权利要求1所述的基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，其特征是，在电力系统运行状态与暂态稳定裕度指标关联关系辨识时，具体包括：将电网运行状态与暂态稳定指标的离散化语义描述；电网运行特征和稳定裕度指标的关联关系辨识；电网运行状态变化的快速判稳和原因分析。4.如权利要求3所述的基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，其特征是，在电网运行状态与暂态稳定指标的离散化语义描述时，依据数据聚类算法将输入输出特征数据离散化为可用语言描述的有限集合，根据具体电网规模和输入特征的降维情况设置合理的组合和划定数值区间。5.如权利要求4所述的基于电网运行与暂态稳定裕度指标关联的稳定评估方法，其特征是，对于暂态稳定裕度指标同样根据最优聚类结果进行离散化，划分为若干等级，将上述规则标准化、统一化为结构化文本，实现输入特征和输出暂稳指标的离散化、语义化描述和...

【专利技术属性】
技术研发人员：石访，于之虹，黄彦浩，鲁广明，
申请(专利权)人：山东大学，中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37