[发明专利]适用于电网广域监测系统的数据建模方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于电力工程领域，尤其涉及一种适用于电网广域监测系统（WAMS）的数据建模方法及应用。 

背景技术

随着电网规模的不断扩大，网架结构和拓扑结构更加复杂，对电力系统的监控、单机发电容量进一步提升，各种大规模储能元件接入，电力汽车充电桩等新型负荷不断加入，跨区域大容量联络线输电系统逐步上马，部分重载线路长期处于接近热稳定极限工作状态，系统的运行方式和运行工况时有变化，电力系统的动态行为在上述约束条件下，变得更加复杂，更加难以预测。WAMS系统的应用和PMU（电力系统同步相量测量装置）布点的不断深入，为电力系统的监控提供了有力的数据支持。但是，每隔20ms的采样间隔和多个电气量的采样数据，源源不断的从各个发电厂和变电站传送到调度中心，WAMS数据呈现高维度的时间序列，现有的分析方法和数据统计手段，很难兼顾PMU数据的时-空特性，从海量的WAMS数据中挖掘有利于体现电力系统暂态稳定动态过程的关键特征量。 

面板数据（panel data）是同时在时间和截面空间上取得的二维数据的一种数据类型，面板数据的结构和分析方法，能够同时在时间和空间两个维度展示多个变量序列数据，在宏观经济学（金融、税收、GDP增长等）和微观经济学（收入、消费、市场营销、就业等）中得到了较好的应用。由于电力市场与经济学存在一定的学科交叉，电力的消费与经济学中的消费存在一定的类比性和相似性，所以面板数据的模型和分析方法在电力系统的电力市场领域，存在较多的应用。与单纯的时间序列和单纯的横截面数据相比较，面板数据同时具备二者的优点。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于面板数据的表示和分析方法、同时兼顾WAMS数据时-空特性的、适用于电网广域监测系统的数据建模方法及应用。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案： 

一、一种适用于电网广域监测系统的数据建模方法，包括步骤： 

步骤S1，采集分布在重要线路节点的PMU的实测WAMS数据； 

步骤S2，根据采集的实测WAMS数据，构建具有面板数据形式的WAMS数据模型。 

上述步骤S1进一步包括以下子步骤： 

步骤S1-1，分布在重要线路节点的PMU，采集携带GPS统一时标的不同电气特征量； 

步骤S1-2，针对各分布有PMU的重要线路节点，按时间顺序分别采集各重要线路节点的电气特征量。 

上述步骤S2具体为： 

步骤S1-1采集的电气特征量分别来自不同PMU，具备空间特性；步骤S2-2采集的电气特征量反映了电气特征量随时间的变化趋势，具备时间特性；以步骤S1-1采集的电气特征量为横截面数据，以步骤S2-2采集的电气特征量为时序数据，结合横截面数据和时序数据构建具有面板数据形式的WAMS数据模型。 

二、一种电力系统暂态稳定动态过程模拟方法，该方法根据上述构建的具有面板数据形式的WAMS数据模型，对电力系统暂态稳定动态过程进行模拟。 

上述根据具有面板数据形式的WAMS数据模型对电力系统暂态稳定动态过程进行模拟，进一步包括子步骤： 

（1）基于具有面板数据形式的WAMS数据模型，以电气特征量中表征稳定的特征量为因变量进行回归方程拟合，获得权重因子； 

（2）采用灰色关联分析法和聚类分析法压缩和提取具有面板数据形式的WAMS数据模型中的原始特征量，采用权重因子从原始特征量中提取最优特征，获得最优特征子集； 

（3）基于最优特征子集模拟电力系统暂态稳定动态过程。 

上述步骤（1）的一种具体实施方案为： 

对具有面板数据形式的WAMS数据模型，选定一个表征稳定的电气特征量为因变量，分别以其他电气特征量为自变量，分别构建因变量和各自变量的回归方程，采用最小二乘法法估计各回归方程的权重因子，获得各自变量对应的权重因子。 

本发明引入面板数据的表示和分析方法，将不同地域的发电厂和变电站的WAMS数据（即，多变量的横截面数据），同时间序列结合起来，构建具有面板数据形式的WAMS数据模型；通过电科院8机36节点暂态失稳的仿真算例，证明基于WAMS数据模型能有效验证各电气特征量的平稳性、协整性、以及功角失稳与其它电气特征量之间可能存在的权重影响关系。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：