本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

目前，電網(wǎng)算是當(dāng)今最復(fù)雜的人工系統(tǒng)，目前人們還不能完全理解和掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律。傳統(tǒng)的仿真建模分析對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行了大量的假設(shè)和簡(jiǎn)化，使得仿真出的結(jié)果與真實(shí)系統(tǒng)存在偏差。隨著分布式計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析成為理解復(fù)雜系統(tǒng)的重要手段。大數(shù)據(jù)分析把真實(shí)系統(tǒng)當(dāng)成黑箱，直接對(duì)輸入輸出進(jìn)行擬合和關(guān)聯(lián)分析。傳統(tǒng)的仿真分析需要求解大量的微分方程，與此相比，基于數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法具有速度更快、準(zhǔn)確度更高的特點(diǎn)。

電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無(wú)功功率。有功功率直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能量作功，這部分功率稱為有功功率；無(wú)功功率不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量，這種能量是電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且這種在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行著周期性轉(zhuǎn)換。如：電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能。電流在電感元件中作功時(shí)，電流滯后于電壓90°；而電流在電容元件中作功時(shí)，電流超前電壓90°。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180°。所謂無(wú)功補(bǔ)償，就是在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償對(duì)于電網(wǎng)的作用主要有一下三點(diǎn)：一、提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗；二是穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量，在長(zhǎng)距離輸電線路地合適的地點(diǎn)設(shè)施動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力；在電氣化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償可以平和三相的有功及無(wú)功負(fù)載。

然而，目前非線性規(guī)劃和線性規(guī)劃法是求解無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的最常用方法，這兩種方法對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行建模，建立目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)。這兩種方法或多或少都具有計(jì)算量大、收斂性差、穩(wěn)定性不好的特點(diǎn)。因此，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，主要依靠調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)償，如集中補(bǔ)償(整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一補(bǔ)償)和分散補(bǔ)償(用電負(fù)荷旁就地補(bǔ)償)，缺點(diǎn)是比較粗略，無(wú)法獲得最優(yōu)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題，提供一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，包括：

步驟1，在目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型上設(shè)置不同類型的線路故障；基于所述各項(xiàng)線路故障，設(shè)置各項(xiàng)電路故障相對(duì)應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償方案；

步驟2，基于所述各項(xiàng)線路故障和無(wú)功補(bǔ)償方案，利用暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序，分別獲得無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟3，將所述無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)分別作為輸入輸出項(xiàng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器；

步驟4，將新的線路故障信息與各項(xiàng)無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行組合，利用所述訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器進(jìn)行評(píng)分，取得分最高的方案為最優(yōu)方案。

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，通過(guò)在目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型上設(shè)置不同類型的線路故障；基于所述各項(xiàng)線路故障，設(shè)置各項(xiàng)電路故障相對(duì)應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償方案；基于所述各項(xiàng)線路故障和無(wú)功補(bǔ)償方案，利用暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序，分別獲得無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)；將所述無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)分別作為輸入輸出項(xiàng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器；將新的線路故障信息與各項(xiàng)無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行組合，利用所述訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器進(jìn)行評(píng)分，取得分最高的方案為最優(yōu)方案；實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)、量化的決定無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡攸c(diǎn)和總量，減少人為干預(yù)，大大提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性的有益效果。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法總體流程的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法中目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法中將所述無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)分別作為輸入輸出項(xiàng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

圖1中，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施，示出一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法總體流程示意圖?？傮w來(lái)說(shuō)，包括：步驟1，在目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型上設(shè)置不同類型的線路故障；基于所述各項(xiàng)線路故障，設(shè)置各項(xiàng)電路故障相對(duì)應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償方案；步驟2，基于所述各項(xiàng)線路故障和無(wú)功補(bǔ)償方案，利用暫態(tài)穩(wěn)定仿真程序，分別獲得無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)；步驟3，將所述無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)分別作為輸入輸出項(xiàng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器；步驟4，將新的線路故障信息與各項(xiàng)無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行組合，利用所述訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器進(jìn)行評(píng)分，取得分最高的方案為最優(yōu)方案。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型利用電力系統(tǒng)級(jí)的仿真軟件建立。由于本發(fā)明方法是基于大數(shù)據(jù)的方法，就要獲得大量樣本以供機(jī)器學(xué)習(xí)。獲得樣本的方法主要是基于仿真軟件仿真。電力系統(tǒng)級(jí)的仿真軟件能夠?yàn)锽PA(Bonneville Power Administration)、PSASP(Power System Analysis Software Package)電力系統(tǒng)分析綜合程序或PSAT電力系統(tǒng)分析軟件包(Power System Analysis Toolbox)。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型包括節(jié)點(diǎn)模型、變壓器模型和線路模型。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，如圖2所示為CEPRI-36交直流混合系統(tǒng)PSASP中所建立的目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，為了確保機(jī)器學(xué)習(xí)算法的可推廣性和泛化性，需要確保可供學(xué)習(xí)樣本的數(shù)量，可以通過(guò)設(shè)置不同的線路故障類型以獲得大量數(shù)據(jù)樣本，電路故障至少包括以下至少一種：三相短路故障、單項(xiàng)臨時(shí)性故障、單項(xiàng)永久性故障、快關(guān)閥門、兩端直流故障。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述為了確保機(jī)器學(xué)習(xí)算法的可推廣性和泛化性，需要確?？晒W(xué)習(xí)樣本的數(shù)量，可以通過(guò)在目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型上設(shè)置不同類型的負(fù)荷模型以獲得大量數(shù)據(jù)樣本，具體來(lái)說(shuō)可以通過(guò)通過(guò)變換電網(wǎng)不同的負(fù)荷來(lái)增加樣本數(shù)量。如下表1所示，為針對(duì)圖一中的CEPRI-36交直流混合系統(tǒng)電網(wǎng)，通過(guò)組合地點(diǎn)一和地點(diǎn)二負(fù)荷，來(lái)增加樣本數(shù)量。具體的故障類型和負(fù)荷的比例可以來(lái)自于真實(shí)電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，使得最終仿真樣本更加具有代表性。

表1

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述無(wú)功補(bǔ)償方案包括：無(wú)功補(bǔ)償?shù)牧亢蜔o(wú)功補(bǔ)償?shù)奈恢梅桨浮?/p>

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述補(bǔ)償?shù)奈恢糜挚梢愿鶕?jù)不同的電壓等級(jí)進(jìn)行細(xì)分。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述暫態(tài)數(shù)據(jù)至少包括：設(shè)定時(shí)間內(nèi)的電壓、頻率、有功功率、無(wú)功功率。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述暫態(tài)數(shù)據(jù)至少包括：10s內(nèi)的電壓、頻率、有功功率、無(wú)功功率。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述步驟4后還包括：步驟5，基于所述無(wú)功補(bǔ)償方案最優(yōu)方案，利用電力系統(tǒng)級(jí)的仿真軟件進(jìn)行準(zhǔn)確性驗(yàn)證。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述所述電力系統(tǒng)級(jí)的仿真軟件能夠?yàn)橹袊?guó)版本電力系統(tǒng)分析軟件。選用BPA作為仿真軟件，BPA是中國(guó)版的BPA程序是由中國(guó)電力科學(xué)院引進(jìn)、消化、吸收美國(guó)BPA程序開(kāi)發(fā)而成。從1984年開(kāi)始在我國(guó)推廣應(yīng)用以來(lái)，已在我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)劃部門、調(diào)度運(yùn)行部門、試驗(yàn)研究部門得到了廣泛的應(yīng)用，成為我國(guó)電力系統(tǒng)分析計(jì)算的重要工具之一。程序中包括詳細(xì)的發(fā)電機(jī)模型和各種勵(lì)磁模型，主要由潮流和暫態(tài)穩(wěn)定程序構(gòu)成，具有計(jì)算規(guī)模大、計(jì)算速度快、數(shù)值穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)等特點(diǎn)。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述在目標(biāo)電網(wǎng)系統(tǒng)模型上設(shè)置不同類型的線路故障包括：通過(guò)在中國(guó)版本電力系統(tǒng)分析軟件中穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中填寫基本故障卡或者簡(jiǎn)化故障模型卡。在BPA中，主要是在穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件(swi文件)中填寫基本故障卡(LS卡)或者簡(jiǎn)化故障模型卡(FLT)卡完成的。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，所述所述設(shè)置各項(xiàng)電路故障相對(duì)應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償方案還包括：通過(guò)在中國(guó)版本電力系統(tǒng)分析軟件中穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中填寫靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器卡進(jìn)行設(shè)置。在BPA軟件中，不同的無(wú)功補(bǔ)償方式主要是通過(guò)在穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件(swi文件)中填寫靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器卡(STATCOM卡)完成的。

在本法另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方法，如圖3所示，所述步驟3中將所述無(wú)功補(bǔ)償前后的暫態(tài)數(shù)據(jù)分別作為輸入輸出項(xiàng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練后的無(wú)功補(bǔ)償分類器。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。