用于获取电压动态时空分布特性的方法及装置与流程

本发明涉及电力系统动态分析领域，具体而言，涉及一种用于获取电压动态时空分布特性的方法、装置及计算机存储介质。

背景技术：

1、随着大规模新能源和电力电子设备的接入，以及多种随机不确定因素的影响，大电网动态安全的分析和控制面临着电网结构复杂、地域跨度大、元件种类数量多、动态行为复杂等一系列问题。因此，研究复杂电网的时空动力学特性具有重要意义。

2、广域测量系统(wide area measurement system，wams)由于具有高精度的同步相量测量、快速通信等特点，在电力系统中得以广泛应用，也为电压稳定的在线评估带来了新的机遇。通过wams，我们可以获得实时记录的扰动数据，并通过这些数据来描述电压的动态过程，对电压的动态时空分布特性进行量化描述和相关相似性分析，为构建扰动传播模型，表征扰动传播特性提供有效的信息。

3、至今为止，对电力系统的动态时空分布特性主要针对频率的动态时空分布特性，而涉及到电压轨迹的动态时空分布特性仍处于技术空白，使得无法准确全面地描述复杂电网的时空动力学特性，尤其是无法准确反映并预测大电网节点状态，从导致无法准确全面地实现大电网动态安全的分析和控制。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种用于获取电压动态时空分布特性的方法、装置及计算机存储介质，旨在解决针对大电网动态安全分析随着电网复杂程度加深变得困难的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种用于获取电压动态时空分布特性的方法，所述方法包括：获取在若干个采样时刻下，若干个节点的电压幅值和电压相角；基于所述电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集；基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压相对变化量和扰动贡献指数，以用于描述电压动态时空分布特性。

3、进一步地，所述基于所述电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集，包括：基于所述电压幅值和电压相角，得到的电压相轨迹坐标：基于所述电压相轨迹坐标，构建矩阵，得到电压相轨迹动态观测数据集。

4、进一步地，所述基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压相对变化量，包括：基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到每个时刻下，每两个节点之间的距离；对所述每个时刻下，每两个节点之间的距离进行第一滑窗处理，得到若干个滑窗的轨迹距离；计算所述若干个滑窗的轨迹距离的平均值，得到电压相对变化量。

5、进一步地，所述基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到扰动贡献指数，包括：基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到每个节点的协方差矩阵和电压相轨迹动态观测数据集的协方差矩阵；基于所述每个节点的协方差矩阵和电压相轨迹动态观测数据集的协方差矩阵，得到每个节点的扰动贡献指数。

6、第二方面，本发明实施例还提供了一种用于获取电压动态时空分布特性的方法，所述方法包括：获取在若干个采样时刻下，若干个节点的电压幅值和电压相角；基于所述电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集；基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压运动特征轨迹群；对所述电压运动特征轨迹群进行聚类，得到聚类结果，以用于描述电压动态时空分布特性。

7、进一步地，所述基于所述电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集，包括：基于所述电压幅值和电压相角，得到的电压相轨迹坐标：基于所述电压相轨迹坐标，构建矩阵，得到电压相轨迹动态观测数据集。

8、进一步地，所述基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压运动特征轨迹群，包括：对每个时刻下，每个节点进行第二滑窗处理，得到若干个滑窗的相轨迹；对于每个节点，基于三个连续所述相轨迹，得到每个节点的每个电压运动特征点，构成电压运动特征轨迹群。

9、第三方面，本发明实施例还提供了一种用于获取电压动态时空分布特性的装置，所述装置包括：第一数据获取单元，用于获取在若干个采样时刻下，若干个节点的电压幅值和电压相角；第一电压相轨迹生成单元，用于基于所述电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集；第一计算单元，用于基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压相对变化量和扰动贡献指数，以用于描述电压动态时空分布特性。

10、进一步地，所述第一电压相轨迹生成单元，还用于：基于所述电压幅值和电压相角，得到的电压相轨迹坐标：基于所述电压相轨迹坐标，构建矩阵，得到电压相轨迹动态观测数据集。

11、进一步地，所述基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压相对变化量，包括：基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到每个时刻下，每两个节点之间的距离；对所述每个时刻下，每两个节点之间的距离进行第一滑窗处理，得到若干个滑窗的轨迹距离；计算所述若干个滑窗的轨迹距离的平均值，得到电压相对变化量。

12、进一步地，所述基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到扰动贡献指数，包括：基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到每个节点的协方差矩阵和电压相轨迹动态观测数据集的协方差矩阵；基于所述每个节点的协方差矩阵和电压相轨迹动态观测数据集的协方差矩阵，得到每个节点的扰动贡献指数。

13、第四方面，本发明实施例还提供了一种用于获取电压动态时空分布特性的装置，所述装置包括：第二数据获取单元，用于获取在若干个采样时刻下，若干个节点的电压幅值和电压相角；第二电压相轨迹生成单元，用于基于所述电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集；电压运动特征轨迹群生成单元，用于基于所述电压相轨迹动态观测数据集，得到电压运动特征轨迹群；聚类单元，用于对所述电压运动特征轨迹群进行聚类，得到聚类结果，以用于描述电压动态时空分布特性。

14、进一步地，第二电压相轨迹生成单元，还用于：基于所述电压幅值和电压相角，得到的电压相轨迹坐标：基于所述电压相轨迹坐标，构建矩阵，得到电压相轨迹动态观测数据集。

15、进一步地，电压运动特征轨迹群生成单元，还用于：对每个时刻下，每个节点进行第二滑窗处理，得到若干个滑窗的相轨迹；对于每个节点，基于三个连续所述相轨迹，得到每个节点的每个电压运动特征点，构成电压运动特征轨迹群。

16、第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各实施例提供的方法。

17、本发明实施例提供的用于获取电压动态时空分布特性的方法、装置及计算机存储介质，基于电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集，并对该电压相轨迹动态观测数据集进行处理，得到电压相对变化量和扰动贡献指数，提供了一种数据驱动的获取电压动态时空分布特性的方法，从数值上揭示了扰动对不同节点的影响差异以及扰动传播的特性，解决了针对大电网动态安全分析随着电网复杂程度加深变得困难的问题，为构建稳定态势智能评估器、实现电网安全调度和预防控制提供辅助决策，为电网的安全运行提供了保障。

18、本发明实施例提供的用于获取电压动态时空分布特性的方法、装置及计算机存储介质，基于电压幅值和电压相角，得到电压相轨迹动态观测数据集，并对该电压相轨迹动态观测数据集进行处理，得到电压运动特征轨迹群，对电压运动特征轨迹群进行聚类，得到聚类结果，以用于描述电压动态时空分布特性，提供一种数据驱动的获取电压动态时空分布特性的方法，从数值上揭示了扰动对不同节点的影响差异以及扰动传播的特性，解决了针对大电网动态安全分析随着电网复杂程度加深变得困难的问题，为构建稳定态势智能评估器、实现电网安全调度和预防控制提供辅助决策，为电网的安全运行提供了保障。