电力系统运行状态仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电力系统运行状态仿真方法及系统，基于电力系统运行状态的历史数据进行统计分析，得到发电机的发电机有功出力、发电机电压、负荷节点的有功负荷三类随机变量的概率分布曲线，并采用聚类分析方法分别对这三类随机变量中分布相似的概率分布曲线进行聚类，达到降维的目的，可以大大缩短海量电网运行状态仿真样本产生的时间周期，提高效率。对聚类合并降维后的聚类概率分布曲线进行抽样，对潮流分布进行仿真计算，得到电网运行状态仿真样本，获得的电网运行状态仿真样本更接近于电网实际运行状态，有效克服了现有方法中由于各随机变量在指定范围内随机抽样造成计算结果精度不高的问题，能有效提高潮流分布计算结果的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气领域，特别涉及一种电力系统运行状态仿真方法及系统。
技术介绍
在电力系统实际运行中，运行人员一般通过电力系统安全稳定分析，保证电力系统安全稳定运行。然而随着电力系统规模的不断扩大以及风电为代表的大规模间歇性新能源的大量接入电力系统，电力系统运行状态的时变性和复杂性日益增强，从而需要更加全面以及可信的海量电力系统运行状态来进行电力系统安全稳定分析。现有海量电力系统运行状态仿真方法存在一些不足，例如，由于各随机变量在指定范围内随机抽样，这样得到的抽样结果并不符合随机变量实际波动情况，根据抽样结果对电力系统运行状态进行仿真得到的结果与电力系统实际运行状态不符，仿真结果精度较低，再者，抽样过程中随机变量的数量过多，需要很多的样本数量才能满足稠密性，从而导致样本产生的时间周期较长。
技术实现思路
基于此，有必要针对仿真结果精度低以及样本产生的时间周期较长的问题，提供一种适用于电力系统实际运行状态以及缩短样本产生的时间周期的电力系统运行状态仿真方法及系统。一种电力系统运行状态仿真方法，包括以下步骤：获取电力系统运行状态的历史数据；根据所述历史数据获得所述电力系统中随机变量的概率分布曲线，其中，所述随机变量包括发电机的发电机有功出力、发电机的发电机电压以及负荷节点的有功负荷；对所述电力系统的所述随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，获得所述随机变量对应的聚类概率分布曲线；r>对所述聚类概率分布曲线分别进行抽样，获得所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果；根据所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果，对所述电力系统进行潮流分布仿真计算，获得电力系统运行状态仿真样本。本专利技术还提供一种电力系统运行状态仿真系统，包括：第一获取模块，用于获取电力系统运行状态的历史数据；第一分析模块，用于根据所述历史数据获得所述电力系统中随机变量的概率分布曲线，其中，所述随机变量包括发电机有功出力、发电机电压以及负荷节点的有功负荷；第二分析模块，用于对所述电力系统的所述随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，获得所述随机变量对应的聚类概率分布曲线；抽样模块，用于对所述聚类概率分布曲线分别进行抽样，获得所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果；仿真计算模块，用于根据所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果，对所述电力系统进行潮流分布仿真计算，获得电力系统运行状态仿真样本。上述电力系统运行状态仿真方法及系统，基于电力系统运行状态的历史数据进行统计分析，得到电力系统中发电机的发电机有功出力、发电机的发电机电压、负荷节点的有功负荷三类随机变量的概率分布曲线，并采用聚类分析方法分别对这三类随机变量中分布相似的概率分布曲线进行聚类合并，达到降维的目的。根据聚类分析降维后，基于降维后的发电机有功出力、发电机电压、负荷节点的有功负荷这三类随机变量的概率分布曲线，对发电机有功出力、发电机电压、负荷节点的有功负荷这三类随机变量分别进行抽样，并对电力系统的潮流分布情况进行仿真计算，得到海量电网运行状态仿真样本。通过上述实施方式的电力系统运行状态仿真方法及系统获得的海量电网运行状态仿真样本是根据历史数据中各随机变量的概率分布曲线进行抽样仿真计算得到的，使得计算结果更适用于电网实际运行状态，有效克服了现有方法中由于各随机变量在指定范围内随机抽样造成计算结果精度不高的问题，能有效提高潮流分布计算结果的精度。采用聚类分析方法将分布相似的概率分布曲线进行合并抽样，达到降维的目的，可以大大缩短海量电网运行状态仿真样本产生的时间周期，提高效率。附图说明图1为一种实施方式的电力系统运行状态仿真方法的流程图；图2为另一种实施方式的电力系统运行状态仿真方法的流程图；图3为另一种实施方式的电力系统运行状态仿真方法的子流程图；图4为发电机有功出力曲线；图5为另一种实施方式的电力系统运行状态仿真方法的子流程图；图6为一种实施方式的电力系统运行状态仿真系统的模块图；图7为另一种实施方式的电力系统运行状态仿真系统的模块图；图8为另一种实施方式的电力系统运行状态仿真系统的子模块图；图9为另一种实施方式的电力系统运行状态仿真系统的子模块图。具体实施方式请参阅图1，提供一种实施方式的电力系统运行状态仿真方法，包括如下步骤：S100：获取电力系统运行状态的历史数据。S200：根据历史数据获得电力系统中随机变量的概率分布曲线。其中，随机变量包括发电机的发电机有功出力、发电机的发电机电压以及负荷节点的有功负荷，发电机有功出力即是发电机的有功功率，发电机电压即是发电机的输出电压，发电机通过输出电能为负荷节点供电，负荷节点消耗发电机输出的有功功率，负荷节点的有功负荷即是负荷节点消耗的有功功率。例如，在电力系统中，通过配电网进行配电，将电输送至各个用户，各用户用电工作消耗发电机输送的电能，即消耗输电网的有功功率，可将为某一地区配电的配电网等效成一个负荷节点，消耗发电机的有功功率。电力系统运行状态的历史数据包括发电机有功出力、发电机电压以及负荷节点的有功负荷，电力系统在历史时间运行时，对应有发电机功出力、发电机电压以及负荷节点的有功负荷，通过对电力系统运行状态的历史数据的获取并统计，可获得电力系统中所有发电机的发电机有功出力的概率分布曲线、所有发电机的发电机电压的概率分布曲线以及所有负荷节点的有功负荷的概率分布曲线。S300：对电力系统的随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，获得随机变量对应的聚类概率分布曲线。电力系统中包括多个发电机和多个负荷节点，对每个发电机的发电机有功出力以及发电机电压的概率分布曲线进行获取，且对每个负荷节点的有功负荷的概率分布进行获取，由于电力系统的各随机变量的概率分布曲线的数量太多，对电力系统的各随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，降低各随机变量的概率分布曲线数量的维度，从而减少数据量。S400：对聚类概率分布曲线分别进行抽样，获得聚类概率分布曲线的抽样离散化结果。由于对各随机变量的概率分布曲线数量的维度进行了降低，从而在对降维后得到的各聚类概率分布曲线进行抽样时，数量也随之减少，从而可缩短抽样过程中抽样数据产生的时间。在根据随机变量在指定范围内随机抽样得到的抽样结果，不符合随机变量实际波动情况，在本实施方案中，根据历史数据中各随机变量的概率分布曲线情况进行抽样，根据抽样结果进行潮流分布计算得到的电力系统运行状态仿真样本更接近本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统运行状态仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：获取电力系统运行状态的历史数据；根据所述历史数据获得所述电力系统中随机变量的概率分布曲线，其中，所述随机变量包括发电机的发电机有功出力、发电机的发电机电压以及负荷节点的有功负荷；对所述电力系统的所述随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，获得所述随机变量对应的聚类概率分布曲线；对所述聚类概率分布曲线分别进行抽样，获得所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果；根据所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果，对所述电力系统进行潮流分布仿真计算，获得电力系统运行状态仿真样本。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统运行状态仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取电力系统运行状态的历史数据；
根据所述历史数据获得所述电力系统中随机变量的概率分布曲线，其中，
所述随机变量包括发电机的发电机有功出力、发电机的发电机电压以及负荷节
点的有功负荷；
对所述电力系统的所述随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，获得所述
随机变量对应的聚类概率分布曲线；
对所述聚类概率分布曲线分别进行抽样，获得所述聚类概率分布曲线的抽
样离散化结果；
根据所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果，对所述电力系统进行潮流
分布仿真计算，获得电力系统运行状态仿真样本。
2.根据权利要求1所述的电力系统运行状态仿真方法，其特征在于，所述
根据所述聚类概率分布曲线的抽样离散化结果，对所述电力系统进行潮流分布
计算，获得电力系统运行状态仿真样本的步骤之后，还包括：
根据所述电力系统运行状态仿真样本，对所述电力系统进行稳定性分析，
获得电力系统稳定性分析结果。
3.根据权利要求1所述的电力系统运行状态仿真方法，其特征在于，所述
根据所述历史数据获得所述电力系统中随机变量的概率分布曲线的步骤包括：
对所述历史数据进行统计分析获得所述发电机的发电机有功出力曲线、所
述发电机的发电机电压曲线以及所述负荷节点的有功负荷曲线；
对所述发电机有功出力曲线分别进行离散化处理，得到所述发电机有功出
力曲线的离散化结果，对所述发电机电压曲线分别进行离散化处理，得到所述
发电机电压曲线的离散化结果，对所述有功负荷曲线分别进行离散化处理，得
到所述有功负荷曲线的离散化结果；
对所述发电机有功出力曲线的所述离散化结果进行统计，获得所述发电机
有功出力曲线的概率分布直方图，对所述发电机电压曲线的所述离散化结果进
行统计，获得所述发电机电压曲线的概率分布直方图，对所述有功负荷曲线的
所述离散化结果进行统计，获得所述有功负荷曲线的概率分布直方图；
根据所述发电机有功出力曲线的所述概率分布直方图，获得所述发电机的
所述发电机有功出力的概率分布曲线，根据所述发电机电压曲线的概率分布直
方图，获得所述发电机的所述发电机电压的概率分布曲线，根据所述有功负荷
曲线的概率分布直方图，获得所述负荷节点的所述有功负荷的概率分布曲线。
4.根据权利要求1所述的电力系统运行状态仿真方法，其特征在于，所述
对所述电力系统的所述随机变量的概率分布曲线分别进行聚类，获得所述随机
变量对应的聚类概率分布曲线的步骤包括：
对所述电力系统的所述随机变量的概率分布曲线分别进行离散化，分别获
得所述发电机与所述发电机有功出力的概率分布曲线对应的有功出力向量点、
所述发电机与所述发电机电压的概率分布曲线对应的电压向量点以及所述负荷
节点与所述有功负荷的概率分布曲线对应的有功负荷向量点；
对所述发电机的所述有功出力向量点进行聚类，获得第一预设聚类个数的
聚类中心，对所述发电机的所述电压向量点进行聚类，获得第二预设聚类个数
的聚类中心，对所述负荷节点的所述有功负荷向量点进行聚类，获得第三预设
聚类个数的聚类中心；
根据所述第一预设聚类个数的聚类中心，获取与所述发电机有功出力对应
的聚类概率分布曲线，根据所述第二预设聚类个数的聚类中心，获取与所述发
电机电压对应的聚类概率分布曲线，根据所述第三预设聚类个数的聚类中心，
获取与所述有功负荷对应的聚类概率分布曲线。
5.根据权利要求1所述的电力系统运行状态仿真方法，其特征在于，所述
对所述聚类概率分布曲线分别进行抽样，获得所述聚类概率分布曲线的抽样离
散化结果的步骤具体为：
对所述聚类概率分布曲线分别进...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文鑫，孙宏斌，王彬，郭庆来，温柏坚，余志文，黄天恩，刘林，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，清华大学，
类型：发明
国别省市：广东;44