基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法技术方案

基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，该方法包括以下步骤：以分布式配电系统可靠性改善和功耗最小性为原则确定分布式发电机(DG)的位置和最优化DG投入的容量大小；对不同分布式发电机故障进行仿真，计算出临界清除时间(CCT)；对定位的分布式发电机故障扰动后的信号进行收集，包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速；将计算出的CCT和获取的分布式发电机的故障扰动后的信号作为SVM的输入，进行辨识分类；最后根据分类结果判定当前扰动后的分布式发配电系统的暂态稳定性，并进行相应操作。与现有的电网扰动后暂态稳定性分析方法及相关研究相比，本发明专利技术所提方法，具有更好的辨识精度。

Distributed Distribution System Transient Stability Identification Method Based on Support Vector Machine

The identification method of transient stability of distributed generation and distribution system based on support vector machine includes the following steps: determining the location of distributed generator (DG) and optimizing the capacity of DG input according to the principle of reliability improvement and power minimization of distributed distribution system; simulating different distributed generator faults, calculating critical clearance time (CCT); and scoring the location. The signals of distributed generators after fault disturbance are collected, including active power, reactive power, voltage amplitude and speed; the computed CT and the acquired signals of distributed generators after fault disturbance are used as input of SVM to identify and classify; finally, the transient stability of the distributed distribution system after current disturbance is determined according to the classification results, and the corresponding operation is carried out. Compared with the existing post-disturbance transient stability analysis method and related research, the method of the invention has better identification accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法
本专利技术属于电力系统领域，具体涉及基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法。
技术介绍
由于技术、环境、经济等方面的因素，在配电系统中分布式发电已经起到越来越重要的作用。一些微型发电能源诸如光伏、风能、小型水电站等清洁能源和热电联产、微型燃气轮机等不可再生能源，越来越多的接入到分布式配电系统以满足不断增长的电能需求。这些分布式发电的接入不仅改变了原有的能流，也改变了系统扰动后的故障电流，对分布式配电网的安全有极大的影响。因为分布式发电的连接，会导致馈线电路的故障电流的重新分布，也会引起继电损耗和潜在的过电压，而导致故障清除时间的延迟，进而引起配电系统功角和电压的不稳定性。直接接入分布式配电系统的分布式发电必须防止故障电流流向配电网，同时也需要防止故障电流从配电网流向分布式发电机。已有少量研究表明不同的分布式发电技术对配电网系统的影响，这些技术包括人工智能技术诸如支持向量机、神经网络、模糊逻辑等，用来对分布式发电配电系统的稳定性监测。由于分布式发电的接入，系统的能流方向已经从原有的单向性，变为了现在的双向性，因此负载的变化、分布式发电的接入位置以及发电机的控制类型都会对配电网电压特性产生很大的影响。分布式发电的投入位置对配电网有不同的静态和动态影响，通过动态调整控制参数和使用自适应电压控制等方式，可以改善分布式配电系统的电压稳定情况。有论文研究，为了加强中压环主配电系统的稳定操作，提出了一种增加继电器延时时间来发送决策信号的方法，以更好的实施故障清除，但这会恶化系统的稳定性；也有学者提出分布式发电投入的自保护方法，通过随时修改继电器的设置来改善配网系统的暂态稳定性；也有论文提出了一种稳态的等效电路方法来确定分布式系统的暂态稳定性，该方法利用解析表达式来计算临时清除时间(CriticalClearingTime，CCT)；鉴于不管在正常情况下还是扰动状况下，直接接入的分布式发电的动态性能会对分布式配电网产生重要影响，本专利技术提出一种基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，通过一种非线性优化工具和层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)来获取最优的分布式发电位置和大小，使得系统功率损失最小且获得更好的可靠性，运用数字仿真和电网计算编程语言脚本程序计算不同故障情况下的CCT，利用支持向量机进行暂态特征辨识分类，给出系统预警，如果监测到系统不稳定性即将到来，则触发紧急的控制动作以防止不可知的跳闸现象发生。
技术实现思路
本专利技术提供基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，通过非线性优化工具和AHP来获取最优的分布式发电位置和大小，使得系统功率损失最小和更好的系统可靠性，运用数字仿真和电网计算编程语言脚本程序计算不同故障情况下的CCT，再将收集的扰动后的信号(包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速)作为特征输入，利用支持向量机进行暂态特征辨识分类，为扰动后的分布式发电配电系统的暂态稳定性提供了有效的精度更好的辨识方法。专利技术的目的是这样实现的：基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，包括以下步骤：步骤I：以分布式配电系统可靠性改善和功耗最小性为原则确定分布式发电(DistributedGenerations，DG)的位置和最优化DG投入的容量大小；步骤II：对不同分布式发电机故障(包括对称的和不对称故障)进行仿真，计算出CCT；步骤III：对定位的分布式发电机故障扰动后的信号进行收集，包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速；步骤IV：将计算出的CCT和获取的分布式发电机的故障扰动后的信号(包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速)作为支持向量机的输入，进行辨识分类；步骤V：最后根据分类结果判定当前扰动后的分布式发配电系统的暂态稳定性，并进行相应操作。所述的步骤I中，采用AHP和基于搜索的重构算法来获取分布式发电机最优的位置和投入等级，保证功率损耗最低和可靠性提高，以满足诸如功率平衡公式、电压限制、最大最小DG容量限制、馈线热极限以及不同的负载约束等约束条件，描述如下：1)功率损耗最小原则，分布式发电的接入理应减少实际功率的损耗，这有益于满足峰值负载需求，所以分布式发电的合适的位置和大小能增强配网系统的电压特性和可靠性，假设分布式发电的接入当成一个PQ节点，则其损耗可以表示为：其中：rk表示第k条支路的电阻值，Vk是第k条支路末端电压，Pk和Qk则表示第k条支路末端总的有功功率和无功功率。2)可靠性原则，电力服务的可靠性取决于电力系统的可靠性，是分布式发配电系统的一个关键稳定的关键决定因素。通用的电力系统可靠性分析方法是基于最小割集或者最小联集，从输出节点到供应节点的最短路径由最小割集来确定。一旦最小割集枚举完成，系统可靠性可以表示为：其中：MTTF和MTTR分别表示平均故障时间和平均修复时间；λ和μ分别表示故障率和修复率。这样不可靠性ξ则可以表示为：ξ＝1-τ(3)一旦系统的可靠性计算完成，这样这个系统的不可靠性可以由下面公式给出：其中：l是总的支路数，ξk是某一支路的不可靠性。对于每一组分布式发电的接入组合，在优化其位置和大小前，需要对其进行最小功耗原则，可靠性改善原则以满足功率平衡、电压限制、最大最小分布式发电大小限制、馈线热极限以及负载变化约束等条件，其约束如下：最小化F＝w1ξos+w2Ploss(5)满足PDG_k_min≤PDG_k≤PDG_k_max(9)St≤St_max(10)PLoad＝±20％PLoad_normal(11)Vk_min≤Vk≤Vk_max(12)其中：w1和w2是优化目标权重因子；n是配网系统总的结点数目；Pk和Qk表示第k条支路的末端的有功功率和无功功率；Vk是结点k处的电压幅值；δk是结点k处的电压相角；θkj是线路导纳矩阵的(k-j)元素相角；Ykj是线路导纳矩阵的(k-j)元素；Vk_min和Vk_max是对结点k处的电压限制；PDG_k_min和PDG_k_max是对接入的DG有功功率的最大最小限制；St_max表示馈线热最大承受能力；PLoad_normal表示配电网正常情况下负载量。接着，通过2次迭代计算全部的目标值F＝w1ξos+w2Ploss。再通过层次分析法对上述所计算得到的目标值F＝w1ξos+w2Ploss进行分析，获取最优的DG位置和大小。所述的步骤II中，数字仿真和电网计算编程语言脚本语言计算分布式发电配电系统不同故障或者扰动情况下的CCT。通过对配电网系统不同电力故障的仿真，包括对称和不对称的三相故障(LLL)、单相接地(SLG)、双线接地(DLG)、线间短路(LL)等故障情况的仿真，通过数字仿真和电网计算编程语言脚本语言计算所有的CCT，作为初始稳定性判断；根据IEEE标准1547，CCT指故障开始时间到分布式发电停止向配电网输送能量之间的清除时间，不同电压等级和分布式发电容量的清除时间。所述的步骤III中，对定位的分布式发电机故障扰动后的信号进行收集，包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速。所述的步骤IV中，将步骤II中所述的计算分布式发电配电系统不同故障或者扰动情况下的CCT集，以及步骤III中获取的分布式发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤I：以分布式配电系统可靠性改善和功耗最小性为原则确定分布式发电机(Distributed Generations，DG)的位置和最优化DG投入的容量大小；步骤II：对不同分布式发电机故障(包括对称的和不对称故障)进行仿真，计算出临界清除时间(Critical Clearing Time，CCT)；步骤III：对定位的分布式发电机故障扰动后的信号进行收集，包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速；步骤IV：将计算出的CCT和获取的分布式发电机的故障扰动后的信号(包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速)作为支持向量机的输入，进行辨识分类；步骤V：最后根据分类结果判定当前扰动后的分布式发配电系统的暂态稳定性，并进行相应操作。

【技术特征摘要】
1.基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤I：以分布式配电系统可靠性改善和功耗最小性为原则确定分布式发电机(DistributedGenerations，DG)的位置和最优化DG投入的容量大小；步骤II：对不同分布式发电机故障(包括对称的和不对称故障)进行仿真，计算出临界清除时间(CriticalClearingTime，CCT)；步骤III：对定位的分布式发电机故障扰动后的信号进行收集，包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速；步骤IV：将计算出的CCT和获取的分布式发电机的故障扰动后的信号(包括有功功率、无功功率、电压幅值和转速)作为支持向量机的输入，进行辨识分类；步骤V：最后根据分类结果判定当前扰动后的分布式发配电系统的暂态稳定性，并进行相应操作。2.根据权利要求1所述的基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，其特征在于，在步骤I中：采用层次分析法和基于搜索的重构算法来获取分布式发电机最优的位置和投入等级，保证系统功率损耗最小和系统可靠性提高，以满足诸如功率平衡公式、电压限制、最大最小DG容量限制、馈线热极限以及不同的负载约束等约束条件。3.根据权利要求2所述的基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，其特征在于，功率损耗为：其中，rk表示第k条支路的电阻值，Vk是第k条支路末端电压，Pk和Qk则表示第k条支路末端总的有功功率和无功功率。4.根据权利要求2所述的基于支持向量机的分布式发配电系统暂态稳定性辨识方法，其特征在于，所述系统可靠性可以表示为：其中：MTTF和MTTR分别表示平均故障时间和平均修复时间；λ和μ分别表示故障率和修复率，这样不可靠性ξ则可以表示为：ξ＝1-τ(3)一旦系统的可靠性计算完成，这样系统的不可靠性可以由下面公式给出：其中：l是总的支路数，ξk是某一支路的不可靠性，对于每一组分布式发电的接入组合，在优化其位置和大小前，需要对其进行最小功耗原则，可靠性改善原则以满足功率平衡、电压限制、最大最小分布式发电大小限制、馈线热极限以及负载变化约束等条件，其约束如下：最小化F＝w1ξos+w2Ploss(5)满足PDG_k_min≤PDG_k≤PDG_k_max(9)St≤St_max(10)P...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨苗，刘颂凯，毛丹，史若原，佘小莉，杨楠，张磊，舒征宇，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42