基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法，获取电网的故障位置节点和稳态潮流特征；获取故障位置节点在扩展电气坐标系下的电气坐标；根据获取的电气坐标和稳态潮流特征，结合预训练的动态安全评估模型，得到电网的动态安全评估结果；其中，根据获取的电网网络参数构建初始电气坐标系，根据初始电气坐标系进行盲线搜索，得到初始盲区，对盲区进行微调后，针对微调后的盲区扩展参考节点，结合扩展后的参考节点，得到扩展电气坐标系；本发明专利技术提高了盲区的故障位置表征精度，进而提高了电网动态安全评估的准确度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法


[0001]本专利技术涉及电力系统安全评估
，特别涉及一种基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法。

技术介绍

[0002]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
，并不必然构成现有技术。
[0003]新能源固有的间歇性和强波动性使得电力系统面临的动态安全风险显著增加。为保证系统安全稳定运行，需针对复杂多变的电网状况抽样生成大量可能出现的场景，通过动态安全评估(Dynamic Security Assessment，DSA)及时识别系统潜在的动态安全风险。基于时域仿真的DSA是常用的模型驱动类评估方法。然而，当评估海量的“场景
‑
故障”组合时，基于时域仿真的DSA耗时严重，难以满足在线评估的时效性。近年来，大量研究倾向于采用数据驱动的DSA方法，基于机器学习技术构建DSA模型，提高动态安全在线评估效率。
[0004]电力系统动态安全与故障位置密切相关。传统数据驱动的DSA普遍依靠时域仿真获得故障后的系统动态响应特征，并将其作为机器学习模型的输入。此类方法应用于超前时间尺度下海量“场景
‑
故障”组合的在线评估时，仍存在时域仿真类评估方法的不足。有研究人员采用故障前的稳态潮流特征，构建安全域概念下的DSA模型。然而，此类方法不具备对故障位置的泛化能力，无法实现单一模型适用于多个故障位置，在评估多个故障位置时存在模型数量灾的问题。因此，现有数据驱动的DSA缺乏统一的故障位置特征表达方法。构建统一的故障位置特征表达体系，是实现安全域概念下统一计及故障位置的DSA的关键。
[0005]有研究人员分别采用整数编码和二进制编码作为故障位置输入特征，构建统一的DSA模型，但编码特征存在离散且不具备电气意义的缺陷。有研究人员采用故障线路切除后的电力系统邻接矩阵反映故障位置。有研究人员采用故障前的邻接矩阵，并结合0
‑
1变量表示该线路上是否存在故障。然而，邻接矩阵规模过大会使得模型训练困难，且无法区分同一条线路上的不同故障位置。有研究人员采用迁移学习(Transfer Learning，TL)将特定故障位置的评估模型迁移到其他故障位置，但该方法要求不同运行方式下的故障集不同，无法适用于同一运行方式下不同故障的评估。
[0006]为实现具备电气意义且连续的故障位置特征表达，研究人员提出了一种电气坐标系(Electrical Coordinate System，ECS)概念，并初步应用于数据驱动的暂态稳定评估(Transient Stability Assessment，TSA)中，实现了TSA对故障位置的统一计及，避免了模型数量灾问题，在数据驱动的DSA中具备良好的应用前景。然而，考虑系统全局范围内节点间电气位置关系构建的电气坐标系，可能存在局部区域故障位置表征精度不足的缺陷。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法，提高了盲区的故障位置表征精度，进而提高了电网动态安全评估的准确度。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术第一方面提供了一种基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法，包括以下步骤：
[0010]首先，获取电网网络线路参数和拓扑连接关系，生成节点导纳矩阵，构建初始电气坐标系；
[0011]然后，提出考虑邻接线路的电气坐标系盲线快速搜索方法，在初始电气坐标系下快速搜索盲线，具体包括以下步骤：
[0012]构建初始电气坐标系，设L＝{l1,l2,
…
,l
s
}，盲线列表L
blind
＝[]，i＝1，s为电网线路总数；
[0013]在线路l
i
上生成故障位置点集{P
i
‑0,P
i
‑1,
…
,P
i
‑
t1
}；
[0014]对于线路l
i
，生成邻接线路集合L
adjacent
＝{l
i
‑1,l
i
‑2,
…
,l
i
‑
h
}，并设j＝1，h为邻接线路的总数；
[0015]在线路l
i
‑
j
上生成故障位置点集{P
j
‑1,P
j
‑2,
…
,P
j
‑
t2
}；
[0016]判断是否存在u∈[1,t1‑
1]，v∈[1,t2]，使得D(P
i
‑
u
,P
j
‑
v
)<min(D(P
i
‑
u
‑1,P
i
‑
u
),D(P
i
‑
u
,P
i
‑
u+1
))，如是，则判定线路l
i
、l
j
为盲线，并将l
i
、l
j
加入L
blind
中，且j＝j+1，如否，则直接j＝j+1；
[0017]如果j大于h，则i＝i+1，并执行下一步，否则，返回继续生成点集{P
j
‑1,P
j
‑2,
…
,P
j
‑
t2
}；
[0018]如果i大于s，则输出L
blind
，否则，返回继续生成点集{P
i
‑0,P
i
‑1,
…
,P
i
‑
t1
}。
[0019]接着，提出基于邻接矩阵的盲区识别算法，根据搜索出来的盲线确定各初始盲区的范围，具体包括以下步骤：
[0020]具有n个顶点且无自环的连通图，邻接矩阵A为一个n
×
n阶的方阵；
[0021]对角线元素a
ii
为1，非对角线元素a
ij
为0或1；
[0022]a
ij
值为1表示节点i、j间有直接相连的线路，并称节点i、j为一级连通；a
ij
值为0则表示无直接相连的线路，但节点i、j可能通过m
‑
1个节点实现连通，此种情况下称节点i、j为m级连通；
[0023]通过邻接矩阵A的m次逻辑自乘判断是否存在m级连通，用A
m
表示邻接矩阵的m次逻辑自乘，A
m
的矩阵元素(a
m
)
ij
取值包括以下3种情况：
[0024](a
m
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法，其特征在于：包括以下过程：获取电网的故障位置节点和稳态潮流特征；获取故障位置节点在扩展电气坐标系下的电气坐标；根据获取的电气坐标和稳态潮流特征，结合预训练的动态安全评估模型，得到电网的动态安全评估结果；其中，根据获取的电网网络参数构建初始电气坐标系，根据初始电气坐标系进行盲线搜索，得到初始盲区，对盲区进行微调后，针对微调后的盲区扩展参考节点，结合扩展后的参考节点，得到扩展电气坐标系。2.如权利要求1所述的基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法，其特征在于：根据获取的电网网络参数构建初始电气坐标系，根据初始电气坐标系进行盲线搜索，包括：构建初始电气坐标系，设L＝{l1,l2,
…
,l
s
}，盲线集合L
blind
＝[]，i＝1，s为电网线路总数；生成点集{P
i
‑0,P
i
‑1,
…
,P
i
‑
t1
}；对于线路l
i
，生成L
adjacent
＝{l
i
‑1,l
i
‑2,
…
,l
i
‑
h
}，并设j＝1；生成点集{P
j
‑1,P
j
‑2,
…
,P
j
‑
t2
}；判断是否存在u∈[1,t1‑
1]，v∈[1,t2]，使得D(P
i
‑
u
,P
j
‑
v
)<min(D(P
i
‑
u
‑1,P
i
‑
u
),D(P
i
‑
u
,P
i
‑
u+1
))，如是，则判定线路l
i
、l
j
为盲线，并将l
i
、l
j
加入L
blind
中，且j＝j+1，如否，则直接j＝j+1；如果j大于h，则i＝i+1，并执行下一步，否则，返回继续生成点集{P
j
‑1,P
j
‑2,
…
,P
j
‑
t2
}，其中，h为邻接线路的总数；如果i大于s，则输出L
blind
，否则，返回继续生成点集{P
i
‑0,P
i
‑1,
…
,P
i
‑
t1
}。3.如权利要求1或2所述的基于盲区识别和电气坐标系扩展的电网动态安全评估方法，其特征在于：得到初始盲区，包括：根据盲线搜索得到的盲线集合中各条盲线的出现次数，保留出现次数位于前预设位次的盲线，得到删减后的盲线集合；根据删减后的盲线集合生成临接矩阵A，对邻接矩阵A进行n
‑
1次逻辑自乘运算，得到A
n
‑1，设i＝1，z＝1；设P
Z
＝φ，j＝1，如果(a
n
‑1)
ij
不等于零，则P
Z
＝P
Z
...

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