知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法及装置制造方法及图纸

本文涉及电网安全技术领域，尤其涉及一种知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法及装置。其方法包括，构建电力系统潮流模型，将可解性空间扩展到可行性空间边界的一般数学结构建立解空间边界的技术约束条件，然后通过奇异值分解方法进行横截条件选择，根据技术约束条件和横截条件，定义功率流解空间边界上同伦路径的初始点，通过欧拉预测器从初始点计算第一个预测点，并预测同伦路径，通过自适应球面的曲率半径公式得到自适应球面的半径，根据初始点、预测点和确定点以及自适应球面的半径，跟踪功率流解空间边界。通过本文实施例，实现了跟踪具有锐利边缘或非凸截面的功率流解空间边界，进一步提高了解空间边界的计算速度和准确性。和准确性。和准确性。

【技术实现步骤摘要】
知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法及装置


[0001]本文涉及电网安全
，尤其涉及一种知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法及装置。

技术介绍

[0002]随着电网的结构复杂化以满足日益增长的电力需求，风电、光伏或其他可再生能源等分布式能源的整合给电网的运行带来了很大的不确定性，以及产生了干扰，给现代电力系统在电网管理方面面临着巨大的挑战，安全评估与运行条件的稳健性直接相关，我们需要通过分析功率流解空间边界进行评估。计算边界的位置是一项具有计算挑战性的任务，与功率流方程的非线性性质、技术约束的存在和复杂的网络拓扑有关。功率流解空间的边界限制了电网在负荷裕度内的运行。因此，为了减少中断风险、优化功率传输和充分利用输电能力，量化功率流方程的边界对于规划和操作是必不可少的。
[0003]数学中，解空间边界上的点满足功率流方程的实值解，满足功率流的奇异条件。这些条件描述了可解性区域的边界。现有研究都是假设功率流解空间的结构是凸的来进行简化，并集中于计算功率流解边界上的单点解，缺少求解空间边界，以至于求解不准确，而真实功率流解空间具有内褶，这种嵌入式复杂性没有被考虑，也没有考虑任何技术约束条件的限制，如电压设定值限制、输电线路热限制、发电机功率输出等。而且现有解空间计算过程中横截条件的选择存在高计算负担、数值稳定性问题以及对更大网络伸缩性差的问题，其例程存在实现困难、收敛问题，并且在解曲线的尖锐转折点或非凸段附近表现出缓慢的性能。
[0004]现在需要一种跟踪功率流解空间边界计算方法，建立技术约束，并设计辅助变量来计算功率流解空间边界上点，开发了一种自适应球面延拓算法来跟踪功率流解空间边界曲线，以克服现有技术很少考虑技术约束条件的限制，计算解空间边界速度慢、不准确的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中没有考虑到真实功率流解空间具有内褶，也没有考虑任何技术约束条件的限制的问题，本文实施例提供一种知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法及装置，能够根据自适应球面延拓算法来跟踪功率流解空间边界，并考虑技术约束条件的限制，计算解空间边界，从而提高解空间边界的计算速度以及准确性，用以限制电网在负荷裕度内运行。
[0006]为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：一方面，本文实施例提供了一种知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法，包括，构建电力系统潮流模型，根据所述电力系统潮流模型建立解空间边界的技术约束条件；
基于所述技术约束条件，采用奇异值分解法选择解空间边界的横截条件；根据所述技术约束条件和所述横截条件，定义功率流解空间边界上同伦路径的初始点；根据所述同伦路径的初始点，预测所述同伦路径，跟踪所述功率流解空间边界。
[0007]进一步地，构建电力系统潮流模型进一步包括，采用知识图谱学习模型Trans R对电力系统潮流模型进行融合，构建融合知识图谱的电力系统潮流模型如下：，其中，为非线性代数方程组；x为电压相位角的矢量； λ为节点功率注入的界限；k为头实体和尾实体间的关系；x
⊥
为x在投影矩阵下的分量；λ
⊥
为λ在投影矩阵下的分量；采用矩形公式，将所述电力系统潮流模型表示为方程组：，其中，、分别为发电机母线i上的复电压向量的实部和虚部；G
ik
、B
ik
为复导纳矩阵的实部和虚部；、发电机母线i上第k个节点处电压的实部和虚部； λ为节点功率注入的界限；、表示总线上功率消耗和生成；为发电机母线i上的复电压向量；其中，发电机母线i上的复电压向量的实部和虚部与发电机母线i上规定的电压幅度的关系为：，其中，为发电机母线i上规定的电压幅度。
[0008]进一步地，根据发电机母线i上的复电压相量以及发电机母线i上规定的电压幅度，建立解空间边界的技术约束条件为：，其中，、 为电压幅度的最小和最大界限；为计算出的电压幅度量级。
[0009]进一步地，建立解空间边界的技术约束条件，之后还包括：
引入松弛变量将不等式约束转换为两个分别对应于、 的不同的等式：，其中，、 为电压幅度的最小和最大界限；、分别为发电机母线i上的复电压相量的实部和虚部；，分别表示与电压幅度最大和最小界限相关的松弛变量。
[0010]进一步地，基于所述技术约束条件，采用奇异值分解法选择解空间边界的横截条件，进一步包括，的奇异值分解为：，其中，为非线性代数方程组；U和V都是和具有相同维数的正交矩阵；T为矩阵转置的符号；是一个由奇异值组成的对角矩阵；u
i
、v
i
分别对应于第i个左奇异向量和右奇异向量；采用必要条件表示可行性边界上的解为：，其中， g
svd
(x)表示基于奇异值分解的横截条件。
[0011]进一步地，根据所述技术约束条件和所述横截条件，定义功率流解空间边界上点的同伦路径，获得初始点，进一步包括，定义功率流解空间边界上点的同伦路径为：，其中，为非线性代数方程组；g
svd
(x)为基于奇异值分解的横截条件； z为状态变量矩阵；超球面方程为：
，其中，为超球面方程；n+2为生成预测点数量；m表示求解出m个边界点；z为超球面预测中心点；z1表示初始点；r为超球面球体半径。
[0012]进一步地，根据所述同伦路径的初始点，预测所述同伦路径，进一步包括，从满足的同伦路径曲线上的初始点z1开始预测，通过欧拉预测器在球面上上计算第一个预测点：建立求解切向量的微分方程组：，其中，为(n+1)
×
(n+2)雅可比矩阵有n+1的秩；T为矩阵转置的符号；为生成的归一化切向量；为弧长参数化曲线；指定曲线穿越的方向：，其中，切向量通过奇异值分解进行数值计算：，其中， M为(n+2)正交向量组成的(n+2)
×
(n+2)左正交矩阵；D为(n+1)奇异值组成的(n+1)
ꢀ×
(n+1)满秩对角矩阵；N为(n+1)正交向量构成的(n+1)
×
(n+1)右正交矩阵；转变为如下形式：，
其中，为第n个正交向量；m表示边界点个数；n+2为生成预测点数量；e为欧拉数；欧拉预测器开始预测方程为：，其中，为第i个预测点，为第i
‑
1个确定点。
[0013]进一步地，跟踪所述功率流解空间边界，进一步包括，通过自适应球面的曲率半径公式得到自适应球面的半径r，，其中，为球面曲率半径； r为球面半径；是切向量的梯度；T为矩阵转置的符号；C和D均为1；A和B分别与球面曲率半径的最大值和最小值相关; e为欧拉数；根据所述同伦路径曲线上的初始点、预测点和确定点以及自适应球面的半径，跟踪所述功率流解空间边界。
[0014]另一方面，本文实施例还提供了一种跟踪功率流解空间边界的装置，包括，技术约束条件单元，用于构建电力系统潮流模型，根据所述电力系统潮流模型建立解空间边界的技术约束条件；横截条件单元，用于基于所述技术约束条件，采用奇异值分解法选择解空间边界的横截条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法，其特征在于，所述方法包括，融合知识图谱构建电力系统潮流模型，根据所述电力系统潮流模型建立解空间边界的技术约束条件；基于所述技术约束条件，采用奇异值分解法选择解空间边界的横截条件；根据所述技术约束条件和所述横截条件，定义功率流解空间边界上同伦路径的初始点；根据所述同伦路径的初始点，预测所述同伦路径，跟踪所述功率流解空间边界。2.根据权利要求1所述的知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法，其特征在于，融合知识图谱构建电力系统潮流模型，进一步包括：采用知识图谱学习模型Trans R对电力系统潮流模型进行融合，构建融合知识图谱的电力系统潮流模型如下：，其中，为非线性代数方程组；x为电压相位角的矢量； λ为节点功率注入的界限；k为头实体和尾实体间的关系；x
⊥
为x在投影矩阵下的分量；λ
⊥
为λ在投影矩阵下的分量；采用矩形公式，将所述电力系统潮流模型表示为方程组：，其中，、分别为发电机母线i上的复电压向量的实部和虚部；G
ik
、B
ik
为复导纳矩阵的实部和虚部；、发电机母线i上第k个节点处电压的实部和虚部；λ为节点功率注入的界限；、表示总线上功率消耗和生成； 为发电机母线i上的复电压向量；其中，发电机母线i上的复电压向量的实部和虚部与发电机母线i上规定的电压幅度的关系为：，其中，为发电机母线i上规定的电压幅度。3.根据权利要求2所述的知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法，其特征在于，根据所述电力系统潮流模型建立解空间边界的技术约束条件，进一步包括，根据发电机母线i上的复电压相量以及发电机母线i上规定的电压幅度，建立解空间边界的技术约束条件为：，其中，、 为电压幅度的最小和最大界限；为计算出的电压幅度量级。4.根据权利要求3所述的知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法，其特征在于，建立解空间边界的技术约束条件，之后还包括：引入松弛变量将不等式约束转换为两个分别对应于、 的不同的等式：
，其中，、 为电压幅度的最小和最大界限；、分别为发电机母线i上的复电压相量的实部和虚部；，分别表示与电压幅度最大和最小界限相关的松弛变量。5.根据权利要求3所述的知识图谱电力系统的功率流解空间边界计算方法，其特征在于，基于所述技术约束条件，采用奇异值分解法选择解空间边界的横截条件，进一步包括，的奇异值分解为：，其中，为非线性代数方程组；U和V都是和具有相同维数的正交矩阵；T为矩阵转置的符号；是一个由奇异值组成的对角矩阵；u
i
、v
i
分别对应于第i个左奇异向量和右奇异向量；采用必要条件表示可行性边界上的解为：，其中， g
svd
(x)表示基于奇异值分解的横截条件。6.根据权利要求5所述的知识图...

【专利技术属性】
技术研发人员：那琼澜，苏丹，任建伟，李信，肖娜，金燊，王凯亮，马跃，邢宁哲，姚艳丽，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司信息通信分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：