一种电网运行场景划分方法、系统及存储介质与流程

1.本发明属于电力系统运行和输电网领域，具体涉及一种电网运行场景划分方法及系统。


背景技术：

2.由于我国发电资源与用电负荷分布不均，电网承担着将电源所发电能传输至负荷侧的重要作用，而不同电网运行方式的划分对于电网运行的效果而言影响重大。伴随着电网建设与技术的发展，越来越多的新能源接入电网，再加上高压直流工程的建设以及输电网架线路的变动等，对电网的运行状况产生影响。同时由于新能源与负荷的波动性、随机性等特征，采用固定断面限额指导输电网运行会造成传输效率偏低问题，需要根据输电网不同运行方式制定不同断面限额。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：如何实现电网运行方式划分的可行性与合理性。
4.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
5.一种电网运行场景划分方法，具体包括以下步骤：
6.(1)获取输电网络历史潮流运行数据，作为输电网运行相关因素，包括：各断面有功功率{p
d
}，主变上网功率{p
z
}，高压直流外送功率{p
g
}，以及部分新能源区域总上送功率{p
a
}；
7.(2)根据历史潮流运行数据，统计所有断面负载率，并判别出制约输电网络传输效率的关键断面；
8.(3)对于步骤(2)中作判定的关键断面，选取相同时间尺度下各个相关因素数据，采用皮尔森相关性系数模型，定量计算关键断面与所有相关因素两两之间相关性系数
9.(4)根据步骤(3)中求取的相关性系数，计算所有输电网运行因素的通道限制指标并根据通道限制指标大小对相关因素进行排序；
10.(5)选取步骤(4)中通道限制指标排序靠前的n位因素作为聚类数据，n为大于零的正整数，选定时间尺度与时间范围，设置并调节聚类参数，进行n维clique聚类，进行目标电网典型运行方式分档，按照分档结果得出相应的场景。
11.进一步，还包括以下步骤：
12.(6)统计并验证分档结果是否合理，若不合理，则重复步骤(5)中选定时间尺度、时间范围与调节聚类参数，重新进行聚类分档与场景划分。
13.一种电网运行场景划分系统，包括以下程序模块：
14.相关因素获取模块：获取输电网络历史潮流运行数据，作为输电网运行相关因素，包括：各断面有功功率{p
d
}，主变上网功率{p
z
}，高压直流外送功率{p
g
}，以及部分新能源区
域总上送功率{p
a
}；
15.关键断面模块：根据历史潮流运行数据，统计所有断面负载率，并判别出制约输电网络传输效率的关键断面；
16.相关性系数模块：对于关键断面模块中作判定的关键断面，选取相同时间尺度下各个相关因素数据，采用皮尔森相关性系数模型，定量计算关键断面与所有相关因素两两之间相关性系数
17.排序模块：根据相关性系数模块中求取的相关性系数，计算所有输电网运行因素的通道限制指标并根据通道限制指标大小对相关因素进行排序；
18.聚类模块：选取排序模块中通道限制指标排序靠前的n位因素作为聚类数据，n为大于零的正整数，选定时间尺度与时间范围，设置并调节聚类参数，进行n维clique聚类，进行目标电网典型运行方式分档，按照分档结果得出相应的场景。
19.验证模块：统计并验证分档结果是否合理，若不合理，则重复聚类模块中选定时间尺度、时间范围与调节聚类参数，重新进行聚类分档与场景划分。
20.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述运行场景划分方法。
21.本发明的有益效果是：本发明采用数据挖掘与人工智能结合的方法，利用历史数据挖掘影响输电网传输效率的关键断面，并对所有关键断面影响因素进行关联度计算；采取通道限制指标作为依据，提取主要影响因素进行聚类分析，根据聚类结果对输电网运行方式进行划分提取。可以取代之前人工经验方法，提供了一种更加合理可行的电网运行方式划分方法。
附图说明
22.图1为本发明运行方式提取方法的总体流程图；
具体实施方式
23.本发明提出一种电网运行场景划分方法，为便于理解本发明的技术手段、创作特征、达成目的，下面将结合附图进行阐述。
24.实施例1
25.如图1流程图所示，本发明的一种电网运行场景划分方法，具体包括以下步骤：
26.(1)获取输电网络历史潮流运行数据，作为输电网运行相关因素，包括：各断面有功功率{p
d
}，主变上网功率{p
z
}，高压直流外送功率{p
g
}，以及部分新能源区域总上送功率{p
a
}；
27.(2)根据历史潮流运行数据，统计所有断面负载率，并判别出制约输电网络传输效率的关键断面；
28.(3)对于步骤(2)中作判定的关键断面，选取相同时间尺度下各个相关因素数据，采用皮尔森相关性系数模型，定量计算关键断面与所有相关因素两两之间相关性系数
29.(4)根据步骤(3)中求取的相关性系数，计算所有输电网运行因素的通道限制指标
并根据通道限制指标大小对相关因素进行排序；
30.(5)选取步骤(4)中通道限制指标排序靠前的两位因素作为聚类数据，选定时间尺度与时间范围，设置并调节聚类参数，进行二维clique聚类，进行目标电网典型运行方式分档，按照分档结果得出相应的场景；
31.(6)统计并验证分档结果是否合理，若不合理，则重复步骤(5)中选定时间尺度、时间范围与调节聚类参数，重新进行聚类分档与场景划分。
32.步骤(1)中，新能源区域总上送功率{p
a
}需要计算得出，其计算方法：
[0033][0034]
式中：ai表示第i个新能源区域，p
ai
表示第i个新能源区域的上送功率，p
z,j
、p
g,k
分别表示ai内部的主变上网功率与高压直流外送功率。
[0035]
步骤(2)中，关键断面的判别具体步骤包括：
[0036]
1)断面过载率判断：
[0037][0038]
式中，p
d,m
表示断面m历史运行有功功率，表示该断面历史运行有功功率p
d,m
运行对应的稳定限额，f为过载率指标，取90％，c
over_load,m,t
表示断面m在t时刻的运行状态，若达到过载率指标则取1，反之则为0。
[0039]
2)关键断面判断：
[0040][0041]
式中，t表示关键断面判别统计的总时间段长度，可以为一年，t为时间颗粒度，获取到数据的时间间隔；ω
i
表示断面m的年运行过载时间占比，num
t
表示断面历史数据中统计总时段的全部数据个数；当断面m的总历史潮流运行数据中，有超过设定比例一的实际运行状态达到过载率指标，即ω
i
>设定比例一，则判定该断面为影响制约输电网传输效率的关键断面，设定比例一可以为15％。
[0042]
步骤(3)中，采用皮尔森相关性系数模型计算输电网相关因素之间的相关性系数为保证计算准确性，计算之前需要对数据进行时间段以及时间尺度上的对应，具体计算方法如下：
[0043]
[0044]
式中，表示相关因素x，y的相关性系数，x
t
，y
t
表示相关因素x，y在对应时刻t的历史潮流运行数据，则表示x，y在t时间段内的平均值。
[0045]
步骤(4)中，通道限制指标的计算方法：
[0046][0047]
式中，表示因素x的通道限制指标，n表示关键断面集合，ω
y
和为断面y的年运行过载时间占比与x、y之间相关性系数。
[0048]
步骤(5)中，具体包含以下步骤：
[0049]5‑
1)采取所有因素中通道限制指标排序前两位{p1}、{p2}作为分档聚类数据；
[0050]5‑
2)查看并剔除聚类数据中因检修或故障等状况引起的功率变化大于设定值的时段；
[0051]5‑
3)截取同时段同时间尺度下的{p1}、{p2}二维数据作为聚类原数据，根据聚类原数据中聚类点的分布状况，调节的聚类网格参数与密度参数，进行clique聚类；
[0052]5‑
4)根据聚类结果对运行方式进行划分，分档遵循原则为：采用聚类结果中每类数据的最小矩形包络线作为一种运行方式的划分，即：假定{p
1,n
×
p
2,n
}为聚类结果中的一个类别n，是分别以{p
1,n
}、{p
2,n
}为横纵坐标的点集，且并非规则的矩形状，则对于类别n分档结果为：
[0053][0054]
式中，p
1,rn
，p
2,rn
分别为分档结果r
n
的横纵坐标，分别为聚类结果n中横坐标的最小最大值，为聚类结果n纵坐标的最小最大值；
[0055]5‑
5)处理聚类结果中噪声点，根据区域内噪声点占全部样本比例考虑单独分类或者直接过滤，若聚类结果中相连接噪声点规模占比超过总数据点的设定比例二，如10％，则对该区域噪声点单独进行分档；若少于设定比例二，如10％，则直接滤除。
[0056]
步骤(6)中，判定分档结果是否合理的条件为：
[0057]
1)分档结果中每类运行方式占比不能少于全年运行方式的设定比例三，如10％；
[0058]
2)对于分档后的每种运行方式下，分别统计所有断面的运行状况，运行重载(负载率>80％)时间占比最长的断面a与轻载(负载率<20％)时间占比最长的断面b，每种运行方式下断面a与断面b不能为同一断面；
[0059]
若同时满足上述条件1)、2)，则判定划分结果合理，否则重复步骤(5)中数据与聚类参数的调整，重新聚类分档。
[0060]
一种电网运行场景划分系统，包括以下程序模块：
[0061]
相关因素获取模块：获取输电网络历史潮流运行数据，作为输电网运行相关因素，包括：各断面有功功率{p
d
}，主变上网功率{p
z
}，高压直流外送功率{p
g
}，以及部分新能源区域总上送功率{p
a
}；
[0062]
关键断面模块：根据历史潮流运行数据，统计所有断面负载率，并判别出制约输电网络传输效率的关键断面；
[0063]
相关性系数模块：对于关键断面模块中作判定的关键断面，选取相同时间尺度下各个相关因素数据，采用皮尔森相关性系数模型，定量计算关键断面与所有相关因素两两之间相关性系数
[0064]
排序模块：根据相关性系数模块中求取的相关性系数，计算所有输电网运行因素的通道限制指标并根据通道限制指标大小对相关因素进行排序；
[0065]
聚类模块：选取排序模块中通道限制指标排序靠前的两位因素作为聚类数据，选定时间尺度与时间范围，设置并调节聚类参数，进行二维clique聚类，进行目标电网典型运行方式分档，按照分档结果得出相应的场景；
[0066]
验证模块：统计并验证分档结果是否合理，若不合理，则重复聚类模块中选定时间尺度、时间范围与调节聚类参数，重新进行聚类分档与场景划分。
[0067]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例提供的运行场景划分方法。
[0068]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述运行场景划分方法。
[0069]
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
[0070]
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd
‑
rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
[0071]
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
[0072]
需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。