一种暂态电压稳定评估方法技术

本发明专利技术提供一种暂态电压稳定评估方法，涉及电网稳定评估技术领域。其中，所述暂态电压稳定评估方法包括：获取待评估电网的电气数据并对数据进行归一化处理；将归一化处理后的多节点电气数据输入完成训练的暂态电压稳定评估模型中，得到多节点暂态电压稳定水平根据暂态电压稳定水平生成用于表示节点电压是否稳定的稳定标签δ后，输出多节点暂态电压稳定水平和稳定标签δ。本发明专利技术以电网稳态运行信息、短路故障冲击信息和短路故障位置信息为输入，对潮流变化和短路故障位置变化具有适应性，能准确输出电网多节点的暂态电压稳定水平，为预防控制提供参考。为预防控制提供参考。为预防控制提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种暂态电压稳定评估方法


[0001]本专利技术涉及电网稳定评估
，更具体地，涉及一种暂态电压稳定评估方法。

技术介绍

[0002]我国主要负荷中心电网负荷高度密集，依靠多回直流大容量从区外集中送电，且新能源发电占比不断提高。这些发展趋势导致本地同步电源不足，电网暂态电压支撑能力较弱，暂态电压稳定性问题日益突出。
[0003]快速可靠的暂态电压稳定评估是电网安全稳定控制的基础。目前，暂态电压稳定评估可分为基于机理的评估方法与基于数据的评估方法两大类。
[0004]基于机理的方法中，时域仿真法可靠且成熟，但求解十分耗时；能量函数法评估效率高，但结果偏于保守且只适用于较为简单的系统模型。随着大数据理论的发展以及广域测量技术的成熟，基于数据驱动的暂态电压稳定评估方法成为了新的研究热点。
[0005]现有技术已见基于数据的暂态稳定评估方法，通过对样本的学习，挖掘输入特征与暂态稳定性的关联关系，在线应用时效率极高，目前已取得不少研究成果，但仍存在以下问题：
[0006]a)选用短路故障后电网的时序特征量作为输入，虽能提升评估的精度，但影响了评估的时效性，难以为电网预防控制提供参考；
[0007]b)基于电网稳态信息建立的基于数据的评估系统，难以适应大电网的扰动规模；
[0008]c)大部分研究仅输出电网中代表性节点的稳定标签(定性评估)或代表性节点的稳定水平(定量评估)，少数研究能输出电网多节点的稳定标签，无法同时输出多节点暂态电压稳定水平和稳定标签，因而不能为电压稳定控制提供充分的参考。

技术实现思路

[0009]本专利技术为克服上述现有技术所述的时效性缺陷、难以适应大电网的扰动规模和无法同时输出多节点暂态电压稳定水平和稳定标签的问题，提供一种暂态电压稳定评估方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种暂态电压稳定评估方法，包括：
[0012]获取待评估电网的电气数据并对数据进行归一化处理；其中，所述待评估电网的电气数据包括短路故障前发电机的有功出力、无功出力，短路故障位置信息和短路故障发生时刻多节点电压变化；
[0013]将归一化处理后的多节点电气数据输入完成训练的暂态电压稳定评估模型中，得到多节点暂态电压稳定水平其中，所述暂态电压稳定评估模型包括顺序连接的用于生成共享特征的共享层，和用于根据共享特征输出多节点稳定水平的独立层，所述共享层包括顺序连接的CBAM
‑
CNN网络和全连接层，所述独立层包括若干个评估子任务，用于输出被分配的待评估电网节点稳定水平
[0014]根据暂态电压稳定水平生成用于表示节点电压是否稳定的稳定标签δ后，输出多节点暂态电压稳定水平和稳定标签δ。
[0015]本技术方案中，在CNN中引入混合注意力机制CBAM，并引入了多任务学习方法，构建暂态电压稳定评估模型，以电网稳态运行信息、短路故障冲击信息和短路故障位置信息为输入，通过完成训练的暂态电压稳定评估模型，准确输出电网多节点的暂态电压稳定水平和稳定标签，对潮流变化和短路故障位置变化具有适应性，为预防控制提供参考。
[0016]作为优选方案，所述暂态电压稳定评估模型训练步骤如下：
[0017]构建初始的暂态电压稳定评估模型，所述暂态电压稳定评估模型包括顺序连接的用于生成共享特征的共享层，和用于根据共享特征输出多节点稳定水平的独立层；其中，所述共享层包括顺序连接的CBAM
‑
CNN网络和全连接层，参数统一共享；所述独立层包括若干个评估子任务，用于输出被分配的待评估电网节点稳定水平参数独立；
[0018]选取短路故障前发电机的有功出力、无功出力，短路故障位置信息和短路故障发生时刻多节点电压变化以构建输入特征集，并对输入特征集进行归一化处理；
[0019]构建输出特征集，所述输出特征集包括短路故障后多节点暂态电压稳定水平
[0020]将归一化处理后的输入特征集和输出特征集输入初始的暂态电压稳定评估模型中，得到完成训练的暂态电压稳定评估模型。
[0021]作为本优选方案的一种可能设计，所述输入特征集和输出特征集的构建包括以下步骤：
[0022]设置发电机出力变化范围、短路类型和短路地点；
[0023]令发电机出力在指定范围内随机变化，记录收敛的潮流样本；
[0024]令指定的短路故障地点发生指定类型的短路故障；
[0025]获取短路故障发生时刻节点电压变化量和短路故障后节点电压时序波形；
[0026]记录发电机短路故障前有功出力、无功出力、短路故障位置信息和短路故障时刻所有节点电压变化量，构成输入特征集；
[0027]根据故障前节点电压水平、故障切除后节点电压最低值、电压低于预设安全阈值的最大持续时间，和最终电压恢复水平，计算暂态电压稳定水平将稳定水平组成输出特征集。
[0028]进一步地，所述暂态电压稳定水平表达式为：
[0029][0030]其中，V0为母线电压初始值，V
min
为短路故障切除后母线电压的最低值；V
th
表示预设的电压安全阈值，T
th
表示预设的短路故障切除后电压低于V
th
的可容忍时间；T
end
为仿真总时长；T
cut
表示短路故障切除时刻，T
mx,span
表示短路故障切除后母线电压低于V
th
的最大持
续时间，表示仿真结束前1s内电压平均值。
[0031]优选地，所述根据所述暂态电压稳定水平生成用于表示节点电压是否稳定的稳定标签δ，包括：
[0032]当时，则记录稳定标签δ＝0，表示节点暂态电压失稳；
[0033]当时，则记录稳定标签δ＝1，表示节点暂态电压合格。
[0034]作为本优选方案的一种可能设计，在所述暂态电压稳定评估模型的训练过程中，对待评估电网的节点进行分配，其步骤包括：
[0035]计算待评估电网任意两个节点间的电气距离；
[0036]构建待分配集合：基于谱聚类算法将待评估电网节点划分为若干个待分配簇并记录簇数，若干个所述待分配簇作为一个待分配集合，簇内节点电气联系紧密、簇间节点联系松散；
[0037]依次对若干所述评估子任务，重复从所述待分配集合中每个待分配簇各选取一个节点，分配至单个所述评估子任务中，直至任意一个待分配簇中无可分配节点；
[0038]将其余待分配簇作为新待分配集合，所述新待分配集合中节点总数除以簇数向上取整得到新增评估子任务个数，重复从所述新待分配集合中每个待分配簇取一个节点，分配至单个所述新增评估子任务中，直至所述待分配簇中的节点分配完，每个所述新增评估子任务被分配的节点数量不超过簇数。
[0039]该可能设计中，每次从每个待分配簇中各选取一个节点，使得每个评估子任务评估的节点来自不同簇，且使得每个评估子任务评估的节点数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暂态电压稳定评估方法，其特征在于，包括：获取待评估电网的电气数据并对数据进行归一化处理；其中，所述待评估电网的电气数据包括短路故障前发电机的有功出力、无功出力，短路故障位置信息和短路故障发生时刻多节点电压变化；将归一化处理后的多节点电气数据输入完成训练的暂态电压稳定评估模型中，得到多节点暂态电压稳定水平其中，所述暂态电压稳定评估模型包括顺序连接的用于生成共享特征的共享层，和用于根据共享特征输出多节点稳定水平的独立层，所述共享层包括顺序连接的CBAM
‑
CNN网络和全连接层，所述独立层包括若干个评估子任务，用于输出被分配的待评估电网节点的稳定水平根据暂态电压稳定水平生成用于表示节点电压是否稳定的稳定标签δ后，输出多节点暂态电压稳定水平和稳定标签δ。2.根据权利要求1所述的一种暂态电压稳定评估方法，其特征在于，所述暂态电压稳定评估模型训练步骤如下：构建初始的暂态电压稳定评估模型，所述暂态电压稳定评估模型包括顺序连接的用于生成共享特征的共享层，和用于根据共享特征输出多节点稳定水平的独立层；其中，所述共享层包括顺序连接的CBAM
‑
CNN网络和全连接层，参数统一共享；所述独立层包括若干个评估子任务，用于输出被分配的待评估电网节点稳定水平参数独立；选取短路故障前发电机有功出力、无功出力，短路故障位置信息和短路故障发生时刻多节点电压变化以构建输入特征集，并对输入特征集进行归一化处理；构建输出特征集，所述输出特征集包括短路故障后多节点暂态电压稳定水平将归一化处理后的输入特征集和输出特征集输入初始的暂态电压稳定评估模型中，得到完成训练的暂态电压稳定评估模型。3.根据权利要求2所述的一种暂态电压稳定评估方法，其特征在于，所述输入特征集和输出特征集的构建包括以下步骤：设置发电机出力变化范围、短路类型和短路地点；令发电机出力在指定范围内随机变化，记录收敛的潮流样本；令指定的短路故障地点发生指定类型的短路故障；获取短路故障发生时刻节点电压变化量和短路故障后节点电压时序波形；记录发电机短路故障前有功出力、无功出力、短路故障位置信息和短路故障时刻所有节点电压变化量，构成输入特征集；根据故障前节点电压水平、故障切除后节点电压最低值、电压低于预设安全阈值的最大持续时间，和最终电压恢复水平，计算暂态电压稳定水平将稳定水平组成输出特征集。4.根据权利要求3所述的一种暂态电压稳定评估方法，其特征在于，所述暂态电压稳定水平表达式为：
其中，V0为母线电压初始值，V
min
为短路故障切除后母线电压的最低值；V
th
表示预设的电压安全阈值，T
th
表示预设的短路故障切除后电压低于V
th
的可容忍时间；T
end
为仿真总时长；T
cut
表示短路故障切除时刻，T
mx,span
表示短路故障切除后母线电压低于V
th
的最大持续时...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛晓明，王炫，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：