[发明专利]一种基于GBRT的静态电压稳定裕度评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于GBRT的静态电压稳定裕度评估方法及系统，其特征在于，分为离线和在线两个部分；所述离线训练数据库在线下建立，旨在涵盖尽可能多的网架结构，提升GBRT的泛化能力；并基于GBRT和最优潮流建立测量值与静态电压稳定裕度的非线性关系：在线评估在于根据所述离线部分建立的非线性关系，结合当前PMU的实时测量情况，预测电力系统当前静态电压稳定裕度，并在稳定性不足时给调度人员予以必要提醒。本发明还计算了节点重要性指标，并优先在重要节点布置PMU，以更小的经济成本获取误差容许范围内的预测指标，经济性更好。本发明结合了机理建模与数据挖掘的优点，实时性好、准确性高。

技术领域

本发明涉及电力系统静态电压稳定裕度评估技术领域，尤其涉及一种基于GBRT的静态电压稳定裕度评估方法及系统。

背景技术

随着特高压直流输电的发展，电网“强直弱交”的问题日益突出，主要表现为在电源集中地区无功过剩，而在负荷集中地区无功不足。受电端无功短缺而引起的电压稳定问题已经成为一系列大停电事故的诱因。为此，国家电网公司启动新一代大型同步调相机项目，旨在对换流站近区交流系统起到一定的无功支撑作用，如何将调相机与换流站现有的无功补偿装置进行配合是需要考虑的问题。而无功功率与电压密切相关，因此，有必要研究近区交流系统的静态电压稳定裕度(voltage stability margin, VSM)在线监测问题，从而为无功补偿装置实时配合策略提供一定的依据。

目前，针对电力系统静态电压稳定机理的研究主要从机理建模和数据驱动两方面展开。基于机理建模的电压稳定裕度判断方法在系统规模扩大的情况下求取时间较长，难以满足电压稳定裕度在线监测实时性的要求。而现有的数据挖掘算法如支撑向机量回归、决策树等存在预测精度较低的问题。随着广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)在电力系统中的部署，利用WAMS中的同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)提供的数据资源，可以进行静态电压稳定性的分析，能够满足在线电压稳定监测实时性的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于梯度提升决策树(gradientboosting regression tree,GBRT)的静态电压稳定裕度评估方法及系统，解决单纯采用模型驱动实时性差的缺点，提高实时预测下的静态电压稳定裕度预测精度及降低PMU布置成本。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何通过合理的设计，提高静态电压稳定裕度预测的预测速度及预测精度，并提升在测量噪声存在情况下的抗干扰能力，同时还能够减少PMU的部署数量以降低经济成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于GBRT的静态电压稳定裕度评估方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、对于给定的电力系统网络拓扑，按照N-1情况，针对各自网架结构建立用于离线训练的负荷潮流数据库；

步骤2、对于给定的所述网架结构及所述负荷潮流数据库中任意的运行点数据，根据静态电压稳定裕度评估模型，求解所述网架结构在各运行点数据的最优潮流，获得所述网架结构中各发电机节点出力及静态电压稳定裕度；

步骤3、基于所述最优潮流计算结果，计算所述网架结构中各节点电压和电流，并记为所述静态电压稳定裕度对应的PMU测量值；

步骤4、基于GBRT方法，建立所述PMU测量值与所述静态电压稳定裕度之间的非线性关系；所述GBRT方法，基于所述静态电压稳定裕度与基于所述非线性关系的训练值之间的误差下降的方向，修正所述非线性关系，至所述误差满足给定精度或迭代次数达到给定次数；

步骤5、重复所述步骤2-步骤5，至所有所述网架结构的所述非线性关系全部计算完毕；

步骤6、对于任意给定的当前网架结构，基于当前在线测量的PMU值和所述当前网架结构对应的所述非线性关系，获取当前网架结构下的静态电压稳定裕度的预测值。