一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法，首先构建了含UPFC的电力系统安全校正优化模型，接着求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，并获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围；本发明专利技术能有效摆脱目前安全校正计算对模型的依赖，且能够解决特征难以提取和计算时间过长的问题，且通过构建判定节点校正状态的SAE二分类模型，该SAE二分类模型有强大的自动特征提取功能，且通过对大量无标签样本的无监督学习能实现特征降维，无需人工进行特征提取；与DNN模型相比，SAE二分类模型有更高的分类准确率，且对于节点校正状态的判定更加准确，适合被广泛推广和使用。适合被广泛推广和使用。适合被广泛推广和使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法


[0001]本专利技术涉及电力系统安全控制
，具体涉及一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法。

技术介绍

[0002]电力系统的安全运行一直是电力工作者的关注重点，针对系统中故障后出现的线路过载工况，安全校正控制可以通过调整发电机出力和切负荷来改善潮流分布，消除线路越限；UPFC作为当下已经投运且功能最为全面的柔性交流输电装置，其在安全校正时可快速调整潮流分布，从而消除线路过载，均衡系统的潮流分布。
[0003]目前计算效率较高的灵敏度类方法由于忽略无功功率的影响，其得到的含UPFC系统越限校正调整方案可能在消除线路过载时造成母线电压二次越限，进而给系统带来新的安全隐患，故无法适用于实际应用。因而，目前含UPFC系统的安全校正问题仍需采用基于模型的优化法，即通过数学解析方法求解优化模型得到相应的调整措施。
[0004]传统基于模型的安全校正方法已无法满足实际工程需求，包括三个方面原因：（1）针对不同线路越限工况计算波动性大，时效性差；（2）针对某些线路越限工况可能无解，存在固有缺陷；（3）为保障系统安全性使得切负荷动作较多，经济性差；因此，需要设计一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决UPFC接入电网后的安全校正问题，提供了一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法，其通过构建判定节点校正状态的SAE二分类模型，该SAE二分类模型有强大的自动特征提取功能，且通过对大量无标签样本的无监督学习能实现特征降维，无需人工进行特征提取；与DNN模型相比，SAE二分类模型有更高的分类准确率，且对于节点校正状态的判定更加准确。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：步骤（A），构建含UPFC的电力系统安全校正优化模型；步骤（B），求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，并获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围，再记录不同故障工况下的有效越限数据、故障时刻的潮流数据以及对应的安全校正优化结果制成样本集；步骤（C），建立判定节点校正状态的SAE二分类模型并训练，且SAE二分类模型的输入为步骤（B）制成样本集中的故障时刻的潮流数据、对应的安全校正优化结果，输出为安全校正优化结果中各节点的动作状态；步骤（D），基于安全校正节点调整范围，建立计算安全校正量的DNN回归模型并训练，且NN回归模型的输入为步骤（B）制成样本集中的有效越限数据、步骤（C）得到的安全校正优化结果中各节点的动作状态，输出为系统节点安全校正调整量；步骤（E），利用输出的系统节点安全校正调整量完成对含UPFC电力系统的安全校
正作业。
[0007]优选的，步骤（A），构建含UPFC的电力系统安全校正优化模型，如公式（1）所示，
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（1）其中，表征系统节点数；为整数变量0
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1，并表征节点i是否参与调整；和分别表征节点i的有功、无功校正量；引入权重系数用于提高节点校正状态计算的优先级，并满足安全校正诉求；引入节点校正状态权重及校正量权重用于保障校正过程中优先调整发电机节点，并避免负荷节点动作，且发电机节点的权重值均小于负荷节点。
[0008]优选的，步骤（B），求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，并获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围，再记录不同故障工况下的有效越限数据、故障时刻的潮流数据以及对应的安全校正优化结果制成样本，其中具体步骤如下，步骤（B1），求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，如公式（2）和（3）所示，
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（2） （3）其中，上标*表示共轭；和分别为UPFC所在支路串联侧首末端电压；表征UPFC串联侧引入的虚拟节点电压；和以及和分别表征UPFC串联以及并联侧所在线路的电导和电钠；和以及和均分别表征节点发电机和负荷的初值；和分别表征导纳矩阵中位置i
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j元素的实部和虚部；表征节点i和节点j相角差；步骤（B2），获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围，如公式（4）、（5）和（6）所示，
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（4）
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（5）
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（6）其中，和分别表征UPFC串联和并联侧容量上限值；；；和以及和分别表征节点i可调有功功率以及无功功率的上下限；表征线路i
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j有功功率，且和分别为其上限和下限；步骤（B3），记录不同故障工况下的有效越限数据、故障时刻的潮流数据以及对应的安全校正优化结果制成样本，其中样本生成的方法为随机调整负荷使系统出现重载、N
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1和N
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2故障工况，并获取各支路有效越限数据及故障时刻的潮流数据，且有效越限数据为越限额满足超过线路自身稳定限值的1%
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30%，再通过求解优化模型的方法对以上线路越限工况优化求解，并获取对应故障下各节点的安全校正优化结果，且安全校正优化结果包括校正状态和校正量。
[0009]优选的，步骤（C），建立判定节点校正状态的SAE二分类模型并训练，且SAE二分类模型的输入为步骤（B）制成样本集中的故障时刻的潮流数据、对应的安全校正优化结果，输出为安全校正优化结果中各节点的动作状态，其中具体步骤如下，步骤（C1），建立判定节点校正状态的SAE二分类模型，其中SAE二分类模型包括激活函数和分类器，且激活函数选取Sigmoid函数，而顶层的分类器采用Softmax 回归层，激活函数用于对高维输入数据进行逐层特征提取，再输入到顶层的分类器中完成分类；步骤（C2），对建立好的SAE二分类模型进行训练，其中SAE二分类模型的训练包括预训练和微调两个阶段，具体步骤如下，步骤（C21），预训练阶段，使用无标签样本进行无监督训练，对SAE二分类模型的每一层参数进行初始化，并将高维的输入转化为低维的隐含层特征表达；步骤（C22），微调阶段，使用有标签的样本进行监督训练，对整个网络的参数进行微调。
[0010]优选的，步骤（D），基于安全校正节点调整范围，建立计算安全校正量的DNN回归模型并训练，且NN回归模型的输入为步骤（B）制成样本集中的有效越限数据、步骤（C）得到的安全校正优化结果中各节点的动作状态，输出为系统节点安全校正调整量，具体步骤如下，步骤（D1），建立计算安全校正量的DNN回归模型，其中DNN回归模型共用六层，并包括四个隐含层，且隐含层神经元个数分别为1024，512，512和512，激活函数均选取非饱和以及非线性的ReLU函数；
步骤（D2），对构建好的DNN回归模型进行训练，其中DNN回归模型是将输入数据按批次送入网络，再逐层向前计算，直至输出层，接着计算出损失函数的值，再反向传播更新网络的参数以达到模型最优的表征能力，且该训练过程是离线训练，并针本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤（A），构建含UPFC的电力系统安全校正优化模型；步骤（B），求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，并获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围，再记录不同故障工况下的有效越限数据、故障时刻的潮流数据以及对应的安全校正优化结果制成样本集；步骤（C），建立判定节点校正状态的SAE二分类模型并训练，且SAE二分类模型的输入为步骤（B）制成样本集中的故障时刻的潮流数据、对应的安全校正优化结果，输出为安全校正优化结果中各节点的动作状态；步骤（D），基于安全校正节点调整范围，建立计算安全校正量的DNN回归模型并训练，且NN回归模型的输入为步骤（B）制成样本集中的有效越限数据、步骤（C）得到的安全校正优化结果中各节点的动作状态，输出为系统节点安全校正调整量；步骤（E），利用输出的系统节点安全校正调整量完成对含UPFC电力系统的安全校正作业。2.根据权利要求1所述的一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法，其特征在于：步骤（A），构建含UPFC的电力系统安全校正优化模型，如公式（1）所示，
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（1）其中，为含UPFC的电力系统的设备最小调整量；表征系统节点数；为整数变量0
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1，并表征节点i是否参与调整；和分别表征节点i的有功、无功校正量；引入权重系数用于提高节点校正状态计算的优先级，并满足安全校正诉求；引入节点校正状态权重及校正量权重用于保障校正过程中优先调整发电机节点，并避免负荷节点动作，且发电机节点的权重值均小于负荷节点。3.根据权利要求2所述的一种基于SAE二分类模型的含UPFC电力系统安全校正方法，其特征在于：步骤（B），求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，并获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围，再记录不同故障工况下的有效越限数据、故障时刻的潮流数据以及对应的安全校正优化结果制成样本，其中具体步骤如下，步骤（B1），求解构建好的含UPFC的电力系统安全校正优化模型，如公式（2）和（3）所示，
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（2）
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（3）其中，上标*表示共轭；和分别为UPFC所在支路串联侧首末端电压；表征UPFC串联侧引入的虚拟节点电压；和以及和分别表征UPFC串联以及并联侧所在线路的电导和电钠；和以及和均分别表征节点发电机和负荷的初值；和分别表征导纳矩阵中位置i
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j元素的实部和虚部；表征节点i和节点j相角差；步骤（B2），获得含UPFC的电力系统工作运行时的安全校正节点调整范围，如公式（4）、（5）和（6）所示，
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（4）
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（5）
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（6）其中，和分别表征UPFC串联和并联侧容量上限值；；；和以及和分别表征节点i可调有功功率以及无功功率的上下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群，张宁宇，李鹏，陈静，林金娇，高磊，刘建，朱鑫要，李铮，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：