[發(fā)明專利]一種基于遷移學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定自適應(yīng)評估方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911088617.2
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110879917A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳俊勇;張若愚;李寶琴;邵美陽;盧育梓;段方維;楊瀅璇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué);國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

1.一種基于遷移學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定自適應(yīng)評估方法，其特征在于，包括：

步驟(1)：利用Matlab工具箱Power System Toolox 3.0仿真生成大量電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定樣本數(shù)據(jù)集；

步驟(2)：從原始數(shù)據(jù)集中提取各樣本發(fā)電機(jī)故障切除后的功角軌跡曲線，并給每一個樣本標(biāo)注暫態(tài)穩(wěn)定標(biāo)簽；

步驟(3)：定義27個發(fā)電機(jī)功角軌跡曲線的幾何特征也即簇特征，根據(jù)定義計算出故障切除后第1周波(1T＝0.0167s)到第15周波內(nèi)的27個發(fā)電機(jī)功角軌跡時序特征，作為后續(xù)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征輸入；由此形成了一定數(shù)量的輸入與輸出對，用于構(gòu)建電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測模型的樣本數(shù)據(jù)；

步驟(4)：采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并對反向傳播算法的損失函數(shù)適當(dāng)進(jìn)行修正，利用獲取的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練；在訓(xùn)練過程中，針對暫態(tài)穩(wěn)定樣本穩(wěn)定和失穩(wěn)樣本比例不同和預(yù)測穩(wěn)定和失穩(wěn)的代價不同的特點，引入權(quán)重系數(shù)對損失函數(shù)進(jìn)行修正，使得模型減少因穩(wěn)定樣本多于失穩(wěn)樣本而更傾向于將誤分樣本預(yù)測成穩(wěn)定結(jié)果的情況；

步驟(5)：利用原始訓(xùn)練集將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完成后，根據(jù)WAMS實時記錄的數(shù)據(jù)或者電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)記錄下來的電網(wǎng)實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建27個軌跡簇時序特征；輸入卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，即可實時判別電力系統(tǒng)在經(jīng)歷故障后能否維持穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)；

步驟(6)：當(dāng)面對系統(tǒng)運(yùn)行方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變的情況，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測和電網(wǎng)相關(guān)運(yùn)行規(guī)則提前得知系統(tǒng)運(yùn)行方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并針對特定的電網(wǎng)場景，提前仿真生成新場景下的新訓(xùn)練樣本集和新測試樣本集；采用遷移學(xué)習(xí)策略，將預(yù)訓(xùn)練模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、兩個卷積層、兩個池化層和一個全連接層的參數(shù)遷移至新模型，僅隨機(jī)初始化分類層參數(shù)，用新訓(xùn)練集訓(xùn)練分類層，即可得到遷移更新后的預(yù)測模型，所構(gòu)造的基于CNN的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定評估模型及其遷移方法，能很快地跟蹤電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，實現(xiàn)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的自適應(yīng)評估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遷移學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定自適應(yīng)評估方法，其特征在于：

所述步驟(2)中，對于每個樣本，利用仿真時間5s內(nèi)，任意兩臺發(fā)電機(jī)相對功角之差的絕對值是否大于360°為暫態(tài)穩(wěn)定判據(jù)，來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生失穩(wěn)狀況，如果小于360°則判定為穩(wěn)定樣本，標(biāo)簽為(1，0)，反之則為失穩(wěn)樣本，標(biāo)簽為(0，1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遷移學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定自適應(yīng)評估方法，其特征在于：

所述步驟(3)中，對于某個故障，從故障切除后的第1周波開始，記錄樣本各發(fā)電機(jī)功角信息，定義系統(tǒng)發(fā)電機(jī)功角軌跡曲線的27個幾何特征即軌跡簇特征：質(zhì)心、離散度、上包絡(luò)線、下包絡(luò)線、中心線、上包絡(luò)線與質(zhì)心線之差、下包絡(luò)線與質(zhì)心線之差、包絡(luò)線高度、中心線與質(zhì)心之差、質(zhì)心線變化率、離散度變化率、上包絡(luò)線變化率、下包絡(luò)線變化率、中心線變化率、包絡(luò)線高度變化率、軌跡曲率、質(zhì)心曲率、離散度曲率、上包絡(luò)線曲率、下包絡(luò)線曲率、中心線曲率、質(zhì)心變化加速度、離散度變化加速度、上包絡(luò)線變化加速度、中心線變化加速度和包絡(luò)線高度變化加速度，將故障切除后15個周波內(nèi)27個簇特征的時序數(shù)據(jù)作為輸入特征矩陣，各發(fā)電機(jī)功角采用弧度制，將記錄的每一個時間斷面的軌跡簇特征經(jīng)過最大最小值歸一化公式處理，轉(zhuǎn)換至[0,1]區(qū)間內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遷移學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定自適應(yīng)評估方法，其特征在于：

所述步驟(4)中，構(gòu)建的基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)測模型結(jié)構(gòu)是由輸入時序特征、兩個卷積層CONV1和CONV2、兩個池化層POOL1和POOL2、一個全連接層、一個分類層和輸出結(jié)果構(gòu)成。