[发明专利]基于随机矩阵谱半径法的电网异常快速检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网异常检测技术领域，尤其涉及一种基于随机矩阵谱半径法的电网异常快速检测方法。

背景技术

电网在长期运行的过程中，不可避免地会受到内部或外部的干扰而进入异常状态，从而难以保障其安全、优质运行。因此及时、快速检测出电网的异常，甚至在电网异常发生之前即做出判断，便能为后续电网的反馈控制争取充足的时间，这是电网异常检测的发展方向。

目前针对电网频率异常处理都集中于异常后的控制，对异常本身的检测和预判却缺少相关的研究。这种处理手段基于个体检测，通过对电力系统的元件和负荷建模，确立整个系统的有功功率-频率特性和频率响应模型，它只能在时域下检测到异常发生后再进行控制，可以减小却无法避免异常对电网的影响。随着WAMS(广域测量系统，Wide Area Measurement System)的发展，采用PMU(同步相量测量装置)进行检测的数据可位于同一时间剖面，这意味着各检测数据不仅反映本地的情况，还能包括各点相互关联的信息。PMU从全球定位系统(global positioning system，GPS)中同步采集次秒级的模拟电压、电流、频率信号，得到它们的幅值和相角，并将其传送到调度中心的数据集中器，在调度中心可以得到整个电网的同步相量，以供实时监测、保护和控制。PMU采集数据的实时性和监控的全局性可以在时间和灵敏度上极大地促进电网故障异常的探测，而其当前在频率异常监控的应用却仅仅集中于低频减载控制。另一方面，电网运行中会出现很多传统检测难以分辨的小异常，这些异常并不会导致频率超限，它们在大电网中属于弱信号。当前缺少一种数据处理技术能够综合PMU监控的全局频率数据，在异常发生前便及时做出检测和判断。

发明内容

本发明提供一种基于随机矩阵谱半径法的电网异常快速检测方法，对PMU采集数据进行实时快速的全局处理，准确分辨异常弱信号，且灵敏度高，在检测时间上明显提前于异常发生时间，能极大提高电网异常分析和处理水平。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于随机矩阵谱半径法的电网异常快速检测方法，包含以下步骤：

步骤S1、利用PMU对输电线路进行数据采集，获得PMU结点组合{P}_n，构成同类数据的采样矩阵X，并对参数进行初始化；

其中，T是时间序列长度，n是采样数据的维数；

步骤S2、对采样矩阵X进行标准化处理；

1≤i≤n，1≤j≤T

其中，x_i＝(x_i1，x_i2，...，x_iT)，σ(x_i)＝1；

步骤S3、对L个标准化处理后的采样矩阵X进行乘积运算，获得矩阵Z；

步骤S4、对矩阵Z进行标准化处理；

其中，z_i＝(z_i1，z_i2，…，z_in)，

步骤S5、计算矩阵Z的特征根λ_Z；

步骤S6、进行谱分布分析，计算特征根λ_Z的内圆半径r₀；

步骤S7、根据阀值界限K₀对内圆半径r₀进行判断，判定是否发生异常；

判断是否成立，若成立，则判定发生异常；

其中，r_det表示矩阵Z的特征根λ_Z的模的最小值。

所述的同类数据是电压数据，或电流数据，或频率数据。

所述的阀值界限K₀＝0.5。

所述的步骤S1具体包含以下步骤：

步骤S1.1、在输电线路上依次设定多个PMU检测点，用于采集电压、电流、频率数据；

步骤S1.2、初始化参数，设置起始时间t_st，终止时间t_end，滑动时间间隔k，设置当前时间t_tmp＝t_st；

步骤S1.3、根据同类采样数据，按时间顺序构成采样矩阵X。

所述的步骤S6中，计算内圆半径r₀的方法具体包含以下步骤：