基于数据挖掘的电力系统静态电压稳定边界特征提取及其应用

摘要

随着经济的发展，用电负荷不断增长，电网运行状态不断逼近其输电能力极限；新能源大规模接入电网，其不确定性诱发多起大规模停电事故。仅基于建模仿真的在线安全防御体系，其评估方法受模型约束，模型参数难以直接测量，在线分析时效性无法满足电网安全防控的需求。数据驱动、信息驱动的电力系统分析理论框架被广泛提出，通过大数据分析技术实现大电网全景安全防御和稳定态势量化评估是当今电力系统研究的热门方向。因而，借助数据挖掘算法把握静态电压稳定边界特征，据此开展在线静态安全稳定评估研究，将模型驱动与数据驱动相结合，对于构建新型坚强智能电网具有重要意义。 电网静态电压稳定边界特征提取是静态稳定态势在线评估及控制的核心。传统静态稳定态势评估研究方法大多针对物理模型和高强度仿真计算，其在线工程适用性无法保证，电压边界问题多仅针对对电压变量研究，无法有效衡量电网整体的静态稳定态势。本文提出了一种基于尺度不变特征变换的电力系统静态电压稳定边界特征提取方法，直接挖掘电网静态电压稳定临界状态下全息信息的关联程度，映射不同运行状态工况下的边界特征的关联程度,可以全面体现静稳极限时的运行状态，对于改进现有电网静态稳定态势评估指标、改善当前静态稳定评估方法具有重要意义。经过IEEE39节点系统的测试验证，表明了该方法的有效性。 电力系统静态稳定评估是实现电力系统优化控制的关键。针对现有静态稳定判别方法适用性不足、时效性的不强，本文利用提取出电力系统静态稳定边界特征改进电力系统广义弹性判据。将网络-负荷系统等效为一个弹性系统，计算等效网络弹性势能以及各运行状态下的改进电网广义弹性指标。利用IEEE39节点系统的进行测试，其结果表明：改进的电网弹性指标可以有效地判断电力系统静态稳定性，与传统弹性系数指标曲线相比，该曲线斜率更大，在系统趋于稳定极限时指标变化更为明显，本文方法计算更为简便，具有更好的工程应用价值。 综上所述，本文基于电网大量静态电压稳定极限仿真样本，在电力系统静态电压稳定极限、静态电压稳定边界特征提取、电力系统静态稳定态势评估指标改进等方面做了比较全面研究，取得成果较好。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2.1 电网静态电压稳定含义

1.2.2 电网静态电压稳定分析

1.2.3 静态电压稳定边界

1.3.1 数据挖掘算法

1.3.2 数据挖掘算法在电力系统中的应用

1.4 本文的主要工作

第2章 电力系统静态电压稳定极限分析

2.1 电力系统静态输电能力边界

2.2 连续潮流算法

2.2.1 连续潮流法的数学模型

2.2.2 连续潮流法的基本原理

2.3 基于PV曲线的的电压稳定极限分析

2.4 电网支路弹性映射静态稳定机理

2.5 基于灵敏度法的电力系统静态电压稳定边界机理分析

2.6 本章小结

第3章 基于尺度不变特征变换的电力系统静态电压稳定边界特征提取方法

3.1 狭义数据挖掘算法的特征提取

3.2.1 数据预处理

3.2.2 电网数据的图片映射

3.2.3 基于SIFT算法的电网数据的特征提取方法

3.2.4 特征提取方法流程图

3.3.1 获取实验样本的方法

3.3.2 实验样本的生成

3.3.3 10机39节点标准测试系统特征提取

3.4 本章小结

第4章 基于静态电压稳定边界特征改进的静态稳定评估

4.1 基于映射广义弹性系数的电网静态稳定快速评估判据分析

4.1.1 两节点交流支路弹性映射

4.1.2 交流电网的弹性映射

4.2.1 大电网等效模型

4.2.2 判定指标

4.2.3 改进的电网静态稳定弹性指标计算流程图

4.3 算例分析

4.3.1 单负荷增长下的静态稳定评估结果

4.3.2 全负荷增长下的静态稳定评估结果

4.3.3 分区评估结果

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢