[發(fā)明專利]適用于多源異構(gòu)電網(wǎng)的運(yùn)行方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011107000.3
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112398678B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡偉;顧雨嘉;田蓓;李宏強(qiáng);張漢花;馬坤
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)寧夏電力有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26;H04L29/08;H02J13/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種適用于多源異構(gòu)電網(wǎng)的運(yùn)行方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征提取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)從多源異構(gòu)電網(wǎng)的同步矢量測量單元獲取多源異構(gòu)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并從多源異構(gòu)電網(wǎng)同步矢量測量單元獲取多源異構(gòu)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和運(yùn)行方式信息；

(2)根據(jù)步驟(1)的多源異構(gòu)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和運(yùn)行方式信息，構(gòu)建多源異構(gòu)電網(wǎng)的初始特征集；

(3)從步驟(2)的初始特征集中獲取多源異構(gòu)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥厵?quán)重鄰接矩陣W和節(jié)點(diǎn)屬性矩陣M；

(4)根據(jù)步驟(1)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和運(yùn)行方式信息，建立一個(gè)嵌入表示學(xué)習(xí)模型，利用交替方向乘子法，求解該嵌入表示學(xué)習(xí)模型，得到共識嵌入向量H，根據(jù)該共識嵌入向量H，得到融合多源異構(gòu)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)信息的特征；

(5)采用機(jī)器學(xué)習(xí)中的特征選擇算法，對步驟(4)得到的融合多源異構(gòu)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)信息的特征進(jìn)行特征重要性排序，確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)信息的特征中重要性程度高的特征，剔除冗余特征，得到多源異構(gòu)電網(wǎng)運(yùn)行方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征。

2.如權(quán)利要求1的特征提取方法，其特征在于，所述的步驟(1)中的多源異構(gòu)電網(wǎng)為含有風(fēng)電機(jī)組、光伏機(jī)組、水電機(jī)組和火電機(jī)組的多種類型電源的交直流混聯(lián)電網(wǎng)，根據(jù)圖論知識，將多源異構(gòu)電網(wǎng)抽象為以節(jié)點(diǎn)和邊構(gòu)成的多源異構(gòu)電網(wǎng)實(shí)體，將多源異構(gòu)電網(wǎng)表示為G＝(V,E,A,R)，其中V是多源異構(gòu)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的集合，E是多源異構(gòu)電網(wǎng)邊的集合，A是節(jié)點(diǎn)類型的集合，節(jié)點(diǎn)類型為風(fēng)電機(jī)組、光伏機(jī)組、水電機(jī)組、火電機(jī)組、變壓器節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，R是邊類型的集合，邊類型為節(jié)點(diǎn)間的直流線路和節(jié)點(diǎn)間交流線路。

3.如權(quán)利要求1的特征提取方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，初始特征集包括多源異構(gòu)電網(wǎng)故障發(fā)生前的所有發(fā)電機(jī)的總有功出力和總無功出力、每個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的總有功出力和總無功出力、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的總有功負(fù)荷和總無功負(fù)荷、多源異構(gòu)電網(wǎng)的總有功負(fù)荷和總無功負(fù)荷、多源異構(gòu)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間交流線路的有功功率和無功功率、多源異構(gòu)電網(wǎng)的各母線電壓的幅值和相角、多源異構(gòu)電網(wǎng)中各發(fā)電機(jī)的最大功角差、含有暫態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)信息的故障點(diǎn)以及故障點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)的各發(fā)電機(jī)有功出力和無功出力、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷、各母線電壓的幅值和相角及交流線路開斷特征、多源異構(gòu)電網(wǎng)中表征直流的換流器的交流母線電壓、直流傳輸功率、直流觸發(fā)角和直流熄弧角以及接入風(fēng)、光可再生能源電力的比例。

4.如權(quán)利要求1的特征提取方法，其特征在于，所述的步驟(3)中節(jié)點(diǎn)屬性矩陣M中每一個(gè)列向量代表對應(yīng)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立于電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電氣量特征，電氣量特征分別為多源異構(gòu)電網(wǎng)中注入節(jié)點(diǎn)的總有功功率、多源異構(gòu)電網(wǎng)中注入節(jié)點(diǎn)的總無功功率、多源異構(gòu)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)集合V中各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值、多源異構(gòu)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合V中各節(jié)點(diǎn)的電壓相角、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的總有功出力、發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的總無功出力、多源異構(gòu)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)集合V中各節(jié)點(diǎn)的總有功負(fù)荷以及多源異構(gòu)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合V中各節(jié)點(diǎn)的總無功負(fù)荷。

5.如權(quán)利要求1所述的特征提取方法，其特征在于，所述的步驟(3)中邊權(quán)重鄰接矩陣W的表達(dá)式如下：

其中，n_i和n_j為節(jié)點(diǎn)序號，i＝1,2,…，j＝1,2,…，f(n_i,n_j)為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息中電抗的倒數(shù)。

6.如權(quán)利要求1的特征提取方法，其特征在于，所述的步驟(4)中的嵌入表示學(xué)習(xí)模型為：

其中，S表示多源異構(gòu)電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)屬性關(guān)聯(lián)矩陣,其第i行第j列元素表示節(jié)點(diǎn)屬性矩陣M中各節(jié)點(diǎn)屬性歸一化后的余弦相似度，和分別表示節(jié)點(diǎn)屬性矩陣M的第i行和第j行歸一化后的向量，w_ij為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥厵?quán)重鄰接矩陣W中的第i行第j列元素，H表示融合多源異構(gòu)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)信息的共識嵌入矩陣，H^T表示H的轉(zhuǎn)置矩陣，h_i和h_j表示共識嵌入矩陣H的第i行和第j行，表示弗洛伯尼范數(shù)，||.||₂表示2范數(shù)，λ表示正則項(xiàng)系數(shù)，用于控制結(jié)構(gòu)特征提取過程中的參數(shù)調(diào)整敏感度。

7.如權(quán)利要求1的特征提取方法，其特征在于，所述的步驟(5)中，確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)信息的特征中重要性程度高的特征的過程如下：

(1)將融合多源異構(gòu)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)信息的特征以及與各特征相對應(yīng)的暫態(tài)穩(wěn)定信息組成的標(biāo)簽，構(gòu)成特征選擇過程的原始特征；

(2)向極限梯度提升算法模型中輸入步驟(1)的原始特征，極限梯度提升算法模型輸出得到特征重要性值，將特征重要性值從大到小排序；

(3)按前向搜索原則，選擇特征重要程度高的前m個(gè)特征，剔除冗余特征，得到多源異構(gòu)電網(wǎng)的運(yùn)行方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征，其中m為小于嵌入矩陣H的維數(shù)的自然數(shù)。