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基于电气距离的电气坐标系构建方法、介质及设备技术

技术编号:22101947 阅读:33 留言:0更新日期:2019-09-14 03:20
本发明专利技术提供了一种基于电气距离的电气坐标系构建方法、介质及设备,根据节点导纳矩阵,计算电气距离矩阵;选择参考节点,以节点距离各个参考节点的电气距离为坐标,构建电气距离坐标系;计算电气坐标系的评价指标,如果所述评价指标满足要求,则确定当前电气坐标系为最佳电气坐标系,否则,则更换参考节点,或改变参考节点的数目和组合,对当前的电气坐标系进行优化,直到优化后的电气坐标系满足所述评价指标要求,进一步完善故障位置特征体系,提升电力系统安全风险防控智能化水平。

Construction Method, Medium and Equipment of Electrical Coordinate System Based on Electrical Distance

【技术实现步骤摘要】
基于电气距离的电气坐标系构建方法、介质及设备
本专利技术涉及一种基于电气距离的电气故障特征提取方法、介质及设备。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息,不必然构成在先技术。电力系统是现代社会的基础设施,维持电力系统的安全稳定运行是电力系统调度控制的基本任务。电力系统大量设备处于复杂的外部自然环境中,存在各种故障风险,影响系统的安全稳定运行。随着我国大规模、远距离跨区电力传输格局的形成以及新能源的大规模接入,电力系统网络结构和运行方式日趋复杂。为保证电力系统的安全稳定运行,需要快速、准确地评估电力系统在各类预想故障下的暂态稳定安全性,及时发现系统安全薄弱环节,并针对性地制定安全稳定控制策略和预防控制措施。现有的暂态稳定分析方法主要分为三类,分别为时域仿真法、能量函数法和人工智能方法。时域仿真法和能量函数法难以满足大电网在线暂态稳定评估同时对速度性和准确性的要求。而人工智能方法由于不需要建立复杂的数学模型,而是直接从样本中寻求输入与输出间的映射关系,兼具计算速度快和准确率高的优点,因此在暂态稳定评估领域得到广泛应用。应用人工智能方法进行电力系统暂态稳定评估,最重要的工作是选择一组合适的输入特征。输入特征按照时间顺序可分为故障前的稳态特征量、故障起始时刻特征量和故障切除时的暂态特征量。据专利技术人了解,目前基于人工智能方法的电力系统暂态稳定评估研究,没有直接描述故障位置信息的特征,大多选择故障后的暂态信息作为输入特征。有文献提出一种基于神经网络多级分类的大电力系统快速暂态稳定评估方法,使用故障后的一些通用抽象特征作为输入,并分成不同的特征子集。有文献提出一种基于模糊聚类的径向基神经网络的暂态稳定评估方法,并以故障后短时间内各发电机的功角作为模型输入特征。有的文献利用测量的电压轨迹幅值、发电机功角和转速轨迹作为支持向量机的输入进行暂态稳定评估。虽然故障后的暂态特征量包含着故障位置信息,能够有效地反应系统在一段时间以后的稳定情况,但故障后的暂态信息只有在故障发生后才能测量得到,其时效性难以满足在线评估要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题,提出了一种基于电气距离的故障位置特征提取方法、介质及设备,本专利技术提出一种电气坐标系,属于故障前的稳态信息,从电气坐标系中提取的稳态特征量能够准确地描述故障位置,不需要采集故障后信息,因此兼具时效性和准确性,能够满足电力系统暂态在线稳定评估的要求。根据一些实施例,本专利技术采用如下技术方案:一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,包括以下步骤:根据节点导纳矩阵,计算电气距离矩阵;选择参考节点,以节点距离各个参考节点的电气距离为坐标,构建电气距离坐标系;计算电气坐标系的评价指标,如果所述评价指标满足要求,则确定当前电气坐标系为最佳电气坐标系,否则,则更换参考节点,或改变参考节点的数目和组合,对当前的电气坐标系进行优化,直到优化后的电气坐标系满足所述评价指标要求。作为一种可选择的实施方案,所述电气距离为阻抗电气距离,通过对节点导纳矩阵求逆得到系统阻抗矩阵,进而得到电气距离矩阵。作为一种可选择的实施方案,所述参考节点为系统中的关键节点;或,所述参考节点为分布在系统边缘的节点。作为一种可选择的实施方案,所述评价指标为各节点坐标系中的空间欧氏距离D与实际电气距离d间的相关程度。作为一种可选择的实施方案,利用皮尔逊相关系数表示各节点坐标系中的空间欧氏距离D与实际电气距离d间的相关程度,若所述皮尔逊相关系数和1的差值小于设定值,则认为所述评价指标满足要求。作为一种可选择的实施方案,对当前的电气坐标系进行优化的具体步骤包括:枚举出所有参考节点的组合,并遍历全部组合计算相关系数,取相关系数最大的组合为最佳参考节点组合。作为一种可选择的实施方案,随着维数的增加,最佳参考节点组合具有继承性,依据n维最佳参考节点组合,即可计算n+1维最佳参考节点组合,n+1维最佳参考节点组合为n维最佳参考节点组合再加上一个最优参考节点X,所述最优参考节点X为系统中除了前n个最佳参考节点外的一个节点。作为一种可选择的实施方案,对当前的电气坐标系进行优化使节点在电气坐标系中相互间的欧式距离大小可以反映节点间实际的电气距离大小。一种基于电气距离的电气故障特征提取方法,包括以下步骤:首先基于电气距离建立电气坐标系,然后计算故障节点距离参考节点的电气距离,以故障节点距离参考节点的电气距离为坐标,即可确定故障节点位置。在应用到基于机器学习方法的暂态稳定评估领域时,可直接选定故障节点在电气坐标系中的坐标作为特征量,最后对坐标进行归一化处理,并结合其它稳态特征量,作为暂态稳定评估机器学习模型的输入量。由于参考节点一旦选定,其位置就不再发生变化,因此参考节点的位置特征属于不变量,不适合作为机器学习的输入,只需将故障节点的位置信息作为机器学习输入量的一部分。故障节点坐标则包含了故障节点相对于参考节点的相对位置信息。一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的基于电气距离的电气坐标系构建方法或电气故障特征提取方法。一种终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行所述的基于电气距离的电气坐标系构建方法或电气故障特征提取方法。与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:本专利技术提出了一种基于电气距离的电气坐标系概念,给出了电气坐标系的构建思想和构建方法,能够利用电气距离表示系统中各点之间的电气关系,对电力系统故障位置的准确描述,不需要采集故障后信息,因此兼具时效性和准确性,能够满足电力系统暂态在线稳定评估的要求,能够进一步完善故障位置特征体系,提升电力系统安全风险防控智能化水平。本专利技术可应用于基于机器学习方法的电力系统暂态稳定评估领域。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解,本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术的电气坐标系构建流程;图2(a)-(c)分别是一到三个参考点的定位思想示意图;图3是3机9节点模型拓扑结构图;图4是正常情况下的3机9节点系统在电气坐标系中的模型图;图5是在以三个发电机节点为参考点建立的电气坐标系中,所有节点间欧氏距离与电气距离散点图;图6是6-9支路断开的3机9节点系统在电气坐标系中的模型图;图7是7-8支路断开的3机9节点系统在电气坐标系中的模型图。具体实施方式:下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。针对电网故障位置特征提取问题,提出基于电气距离建立电气坐标系,用以描述电网故障位置。进一步提出电网故障位置特征提取方法。适用于大规模交直流混本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:包括以下步骤:根据节点导纳矩阵,计算电气距离矩阵;选择参考节点,以节点距离各个参考节点的电气距离为坐标,构建电气距离坐标系;计算电气坐标系的评价指标,如果所述评价指标满足要求,则确定当前电气坐标系为最佳电气坐标系,否则,则更换参考节点,或改变参考节点的数目和组合,对当前的电气坐标系进行优化,直到优化后的电气坐标系满足所述评价指标要求。

【技术特征摘要】
1.一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:包括以下步骤:根据节点导纳矩阵,计算电气距离矩阵;选择参考节点,以节点距离各个参考节点的电气距离为坐标,构建电气距离坐标系;计算电气坐标系的评价指标,如果所述评价指标满足要求,则确定当前电气坐标系为最佳电气坐标系,否则,则更换参考节点,或改变参考节点的数目和组合,对当前的电气坐标系进行优化,直到优化后的电气坐标系满足所述评价指标要求。2.如权利要求1所述的一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:所述电气距离为阻抗电气距离,通过对节点导纳矩阵求逆得到系统阻抗矩阵,进而得到电气距离矩阵。3.如权利要求1所述的一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:所述参考节点为系统中的关键节点;或,所述参考节点为分布在系统边缘的节点。4.如权利要求1所述的一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:所述评价指标为各节点坐标系中的空间欧氏距离D与实际电气距离d间的相关程度。5.如权利要求1所述的一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:利用皮尔逊相关系数表示各节点坐标系中的空间欧氏距离D与实际电气距离d间的相关程度,若所述皮尔逊相关系数和1的差值小于设定值,则认为所述评价指标满足要求。6.如权利要求1所述的一种基于电气距离的电气坐标系构建方法,其特征是:对当前的电气坐标系进行优化的具体步骤包括:枚举出所有参考节点的组合,并遍历全部组合计算相关系数,取相关系数最大的组合为最佳参...

【专利技术属性】
技术研发人员:李常刚刘玉田齐航王彦
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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