本發(fā)明涉及電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析和電網(wǎng)穩(wěn)定性分析兩個(gè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電網(wǎng)PMU大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)穩(wěn)定性判別方法。

背景技術(shù)：

智能電網(wǎng)的發(fā)展日新月異，其對(duì)應(yīng)的智能電網(wǎng)新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜，智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要滿足以下條件：電網(wǎng)的基礎(chǔ)體系和相關(guān)支撐技術(shù)，可以足夠抵御不可預(yù)知的外部擾動(dòng)；電網(wǎng)需要及時(shí)預(yù)見可能發(fā)生的故障，并且評(píng)估該故障可能對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，以利于電網(wǎng)可以快速判別故障、隔離故障；電網(wǎng)的兼容性要好，能適應(yīng)大量分布式的微電網(wǎng)等充放電設(shè)施的接入和撤離；智能電網(wǎng)的運(yùn)維成本要可控，電網(wǎng)運(yùn)營狀態(tài)可視化程度要高，以便于提供對(duì)應(yīng)的控制實(shí)施措施和應(yīng)對(duì)方案。

為了更好的理解和分析電網(wǎng)，大量PMU被布置在電網(wǎng)中，以獲得更加多的、近似同步的電網(wǎng)運(yùn)維信息(實(shí)時(shí)電網(wǎng)中的電壓、電流、功率和相角等20多種數(shù)據(jù))。PMU在電網(wǎng)中廣泛布局是為了更好的認(rèn)知電網(wǎng)，簡化電網(wǎng)的分析過程。龐大的電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)給智能電網(wǎng)的分析帶來了可能性，同時(shí)，也面臨著挑戰(zhàn)。例如：大量的PMU數(shù)據(jù)如何利用，如何結(jié)合實(shí)際的電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析對(duì)應(yīng)的實(shí)際問題；從大量的PMU數(shù)據(jù)中可以獲得什么信息；從大量電網(wǎng)數(shù)據(jù)中獲得的信息是否可以可視化，方便電網(wǎng)運(yùn)維管理者使用。

電力系統(tǒng)龐大的PMU數(shù)據(jù)分析可以看為一個(gè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。電網(wǎng)大數(shù)據(jù)是近年來分析的一個(gè)熱點(diǎn)。大數(shù)據(jù)作為一門數(shù)據(jù)科學(xué)，得到了全球廣大專家學(xué)者的高度關(guān)注和研究。探求一種基于大數(shù)據(jù)方法的智能電網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法，是一個(gè)具有極其重要學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的研究點(diǎn)。龐大的PMU數(shù)據(jù)給了電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析帶來了數(shù)據(jù)源。從這一塊看似豐富的資源中獲取需要的信息是電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，即從海量的、多樣的、實(shí)時(shí)的、真實(shí)的電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析中挖掘出適合電網(wǎng)決策分析的電網(wǎng)態(tài)信息至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題，提供了一種基于電網(wǎng)PMU大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)穩(wěn)定性判別方法，通過PMU歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等的統(tǒng)計(jì)特性，結(jié)合電網(wǎng)的需求，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定進(jìn)行認(rèn)知。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于電網(wǎng)PMU大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)電網(wǎng)PMU數(shù)據(jù)利用隨機(jī)矩陣進(jìn)行建模，包括以下分步驟：

1.1)根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)將電網(wǎng)劃分為四種，分別為：電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、電網(wǎng)的供電源不變和電網(wǎng)的供電源有增減；

1.2)觀測并記錄四種運(yùn)行狀態(tài)的電網(wǎng)各級(jí)結(jié)點(diǎn)的PMU數(shù)據(jù)；

1.3)從電網(wǎng)潮流方程出發(fā)，建立PMU數(shù)據(jù)的觀測值和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化之間的關(guān)系，即電網(wǎng)PMU數(shù)據(jù)的隨機(jī)矩陣表示；

2)對(duì)電網(wǎng)PMU歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括以下分步驟：

2.1)將記錄的PMU歷史數(shù)據(jù)平均地分為多個(gè)時(shí)間段數(shù)據(jù)；

2.2)將記錄的PMU歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；

2.3)計(jì)算出PMU歷史數(shù)據(jù)的特征值分布函數(shù)，然后得到該函數(shù)的分布上下界的參數(shù)，最終得到PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界函數(shù)，并建立PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界圖；

3)對(duì)電網(wǎng)PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括以下分步驟：

3.1)記錄PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

3.2)計(jì)算出PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布函數(shù)，并建立PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布圖；

4)將PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布圖和PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界圖在同一界面上進(jìn)行展示并比對(duì)；若PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值落入PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界之間，判斷電網(wǎng)為穩(wěn)定狀態(tài)；否則，則判斷電網(wǎng)為異常狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述步驟4)中，所述PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布圖和PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界圖通過人機(jī)界面進(jìn)行展示。

本發(fā)明的有益效果為：該方法是利用PMU采集的數(shù)據(jù)(電壓、電流、功率和相角等數(shù)據(jù))進(jìn)行電網(wǎng)狀態(tài)的學(xué)習(xí)和判別，因此，該方法不依賴于電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完全是基于PMU數(shù)據(jù)的高維統(tǒng)計(jì)特性，因而適用范圍廣泛，穩(wěn)健度高和安全性可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為采用協(xié)方差矩陣建模時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的狀態(tài)圖。

圖3為采用協(xié)方差矩陣建模時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行異常的狀態(tài)圖。

圖4為采用維格納矩陣建模時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的狀態(tài)圖。

圖5為采用維格納矩陣建模時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行異常的狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，一種基于電網(wǎng)PMU大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)穩(wěn)定性判別方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)電網(wǎng)PMU數(shù)據(jù)利用隨機(jī)矩陣進(jìn)行建模，將電網(wǎng)穩(wěn)定性分析轉(zhuǎn)化為隨機(jī)矩陣分析問題，包括以下分步驟：

1.1)根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)將電網(wǎng)劃分為四種，分別為：電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、電網(wǎng)的供電源不變和電網(wǎng)的供電源有增減；

1.2)觀測并記錄四種運(yùn)行狀態(tài)的電網(wǎng)各級(jí)結(jié)點(diǎn)的PMU數(shù)據(jù)；

1.3)從電網(wǎng)潮流方程出發(fā)，建立PMU數(shù)據(jù)的觀測值和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化之間的關(guān)系，即電網(wǎng)PMU數(shù)據(jù)的隨機(jī)矩陣表示；

2)對(duì)電網(wǎng)PMU歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括以下分步驟：

2.1)將記錄的PMU歷史數(shù)據(jù)平均地分為多個(gè)時(shí)間段數(shù)據(jù)；

2.2)將記錄的PMU歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，即將數(shù)據(jù)減去整體歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)均值，再除以整體歷史數(shù)據(jù)的方差；

2.3)計(jì)算出PMU歷史數(shù)據(jù)的特征值分布函數(shù)，然后得到該函數(shù)的分布上下界的參數(shù)，最終得到PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界函數(shù)，并建立PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界圖；

3)對(duì)電網(wǎng)PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括以下分步驟：

3.1)記錄PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

3.2)計(jì)算出PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布函數(shù)，并建立PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布圖；

4)將PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布圖和PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界圖在同一界面上進(jìn)行展示并比對(duì)，而為方便電網(wǎng)運(yùn)維管理者進(jìn)行觀察和判斷，這里的PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值分布圖和PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界圖可以通過人機(jī)界面進(jìn)行展示；若PMU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征值落入PMU歷史數(shù)據(jù)的分布上下界之間，判斷電網(wǎng)為穩(wěn)定狀態(tài)，如圖2和圖4所示；否則，則判斷電網(wǎng)為異常狀態(tài)，如圖3和圖5所示。