[發(fā)明專利]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110260723.5
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112800683B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易楊;楊文佳;龍霏;苗璐;吳國炳;樊瑋;林建熙
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F18/214;G06N3/0464;G06N3/08;G06F111/08;G06F113/04
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;吳落

1.一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估方法，其特征在于，包括：

基于短路電流的產(chǎn)生機(jī)理，選取反映系統(tǒng)短路電流信息的關(guān)鍵特征，作為輸入特性集；其中，所述輸入特性集包括：穩(wěn)態(tài)特征集及故障特征集；

根據(jù)母線短路電流值、母線斷路器額定電流值及短路電流裕度與安全性之間非線性關(guān)系，構(gòu)建短路電流安全裕度指標(biāo)，作為樣本標(biāo)簽，其中，所述構(gòu)建短路電流安全裕度指標(biāo)，作為樣本標(biāo)簽，通過以下公式進(jìn)行計算：

其中，λ為短路電流安全裕度指標(biāo)，I_SC,i為母線i處流過的短路電流大小；I_SCM,i為母線斷路器額定開斷電流；h為近似描述短路電流裕度與安全性之間非線性關(guān)系的參數(shù)，B為母線編號集合，i為母線編號；

通過風(fēng)電場出力大小、負(fù)荷需求大小和故障位置進(jìn)行概率抽樣，生成若干模擬場景，其中，生成的若干模擬場景包括：

通過威布爾分布擬合風(fēng)速的隨機(jī)變量，所述風(fēng)速的概率分布函數(shù)和概率密度函數(shù)通過以下公式計算：

其中，P(v≤V)表示概率分布函數(shù)，f(v)表示概率密度函數(shù)，v為實測風(fēng)速，V為給定風(fēng)速，k為形狀參數(shù)，c為尺度參數(shù)；

根據(jù)風(fēng)電場的設(shè)計參數(shù)和實際運行參數(shù)，構(gòu)建風(fēng)電場出力與風(fēng)速大小的關(guān)系；所述風(fēng)電場出力與風(fēng)速大小的關(guān)系通過以下公式計算：

其中，v_in為風(fēng)電場切入風(fēng)速，v_n為風(fēng)電場額定風(fēng)速，v_out為風(fēng)電場切出風(fēng)速，P_w(v)為風(fēng)電場功率特性曲線，P_w0為風(fēng)電場額定風(fēng)速；

通過正態(tài)分布模型模擬負(fù)荷概率分布密度函數(shù)；通過以下公式計算：

其中，f(P_L)表示負(fù)荷概率分布密度函數(shù)，μ表示平均值，σ表示標(biāo)準(zhǔn)差，P_L為負(fù)荷水平大小；

通過計算母線節(jié)點在所述模擬場景的短路電流安全裕度指標(biāo)，得到系統(tǒng)短路電流安全裕度矩陣，作為系統(tǒng)樣本標(biāo)簽；將所述輸入特性集與所述系統(tǒng)樣本標(biāo)簽共同作為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本集，其中，短路電流安全裕度指標(biāo)對應(yīng)于某一特定運行方式和故障場景下，特定母線處的短路電流安全裕度大小情況，在短路電流安全裕度指標(biāo)的基礎(chǔ)上構(gòu)造短路電流安全裕度矩陣，用以描述在不同的運行方式和故障場景下全系統(tǒng)母線短路電流水平的安全特征：

其中，i為故障母線節(jié)點編號，n為故障場景編號；

根據(jù)所述輸入特性集構(gòu)建基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估模型，生成理論輸出結(jié)果；根據(jù)所述理論輸出結(jié)果與系統(tǒng)樣本標(biāo)簽構(gòu)造損失函數(shù)，基于所述損失函數(shù)，通過反向傳播過程計算各神經(jīng)元的誤差項以及各參數(shù)的梯度，經(jīng)過迭代更新參數(shù)使誤差收斂，生成基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估優(yōu)化模型，完成模型的訓(xùn)練；

獲取目標(biāo)運行數(shù)據(jù)，并輸入至所述基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估優(yōu)化模型，對系統(tǒng)短路電流安全裕度進(jìn)行預(yù)測。

2.一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估系統(tǒng)，其特征在于，包括：

輸入特性集建立模塊，用于基于短路電流的產(chǎn)生機(jī)理，選取反映系統(tǒng)短路電流信息的關(guān)鍵特征，作為輸入特性集；其中，所述輸入特性集包括：穩(wěn)態(tài)特征集及故障特征集；

短路電流安全裕度指標(biāo)建立模塊，用于根據(jù)母線短路電流值、母線斷路器額定電流值及短路電流裕度與安全性之間非線性關(guān)系，構(gòu)建短路電流安全裕度指標(biāo)，作為樣本標(biāo)簽，其中，所述構(gòu)建短路電流安全裕度指標(biāo)，作為樣本標(biāo)簽，通過以下公式進(jìn)行計算：

其中，λ為短路電流安全裕度指標(biāo)，I_SC,i為母線i處流過的短路電流大小；I_SCM,i為母線斷路器額定開斷電流；h為近似描述短路電流裕度與安全性之間非線性關(guān)系的參數(shù)，B為母線編號集合，i為母線編號；

樣本集建立模塊，用于通過風(fēng)電場出力大小、負(fù)荷需求大小和故障位置進(jìn)行概率抽樣，生成若干模擬場景，其中，生成的若干模擬場景包括：

通過威布爾分布擬合風(fēng)速的隨機(jī)變量，所述風(fēng)速的概率分布函數(shù)和概率密度函數(shù)通過以下公式計算：

其中，P(v≤V)表示概率分布函數(shù)，f(v)表示概率密度函數(shù)，v為實測風(fēng)速，V為給定風(fēng)速，k為形狀參數(shù)，c為尺度參數(shù)；

根據(jù)風(fēng)電場的設(shè)計參數(shù)和實際運行參數(shù)，構(gòu)建風(fēng)電場出力與風(fēng)速大小的關(guān)系；所述風(fēng)電場出力與風(fēng)速大小的關(guān)系通過以下公式計算：

其中，v_in為風(fēng)電場切入風(fēng)速，v_n為風(fēng)電場額定風(fēng)速，v_out為風(fēng)電場切出風(fēng)速，P_w(v)為風(fēng)電場功率特性曲線，P_w0為風(fēng)電場額定風(fēng)速；

通過正態(tài)分布模型模擬負(fù)荷概率分布密度函數(shù)；通過以下公式計算：

其中，f(P_L)表示負(fù)荷概率分布密度函數(shù)，μ表示平均值，σ表示標(biāo)準(zhǔn)差，P_L為負(fù)荷水平大小；

通過計算母線節(jié)點在所述模擬場景的短路電流安全裕度指標(biāo)，得到系統(tǒng)短路電流安全裕度矩陣，作為系統(tǒng)樣本標(biāo)簽；將所述輸入特性集與所述系統(tǒng)樣本標(biāo)簽共同作為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本集，其中，短路電流安全裕度指標(biāo)對應(yīng)于某一特定運行方式和故障場景下，特定母線處的短路電流安全裕度大小情況，在短路電流安全裕度指標(biāo)的基礎(chǔ)上構(gòu)造短路電流安全裕度矩陣，用以描述在不同的運行方式和故障場景下全系統(tǒng)母線短路電流水平的安全特征：

其中，i為故障母線節(jié)點編號，n為故障場景編號；

系統(tǒng)短路電流水平評估優(yōu)化模型建立模塊，用于根據(jù)所述輸入特性集構(gòu)建基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估模型，生成理論輸出結(jié)果；根據(jù)所述理論輸出結(jié)果與系統(tǒng)樣本標(biāo)簽構(gòu)造損失函數(shù)，基于所述損失函數(shù)，通過反向傳播過程計算各神經(jīng)元的誤差項以及各參數(shù)的梯度，經(jīng)過迭代更新參數(shù)使誤差收斂，生成基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估優(yōu)化模型，完成模型的訓(xùn)練；

短路電流安全裕度預(yù)測模塊，用于獲取目標(biāo)運行數(shù)據(jù)，并輸入至所述基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)短路電流水平評估優(yōu)化模型，對系統(tǒng)短路電流安全裕度進(jìn)行預(yù)測。