一种自动电压控制灵敏度实时计算方法与流程

1.本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种自动电压控制灵敏度实时计算方法。


背景技术：

2.近年来国家对电力系统主网的建设不断加大，随着电力网络的发展，随之而来的是更复杂的电力工况和更高的运行水平要求。电网的安全、经济、优质运行是电力系统调度与运营所追求的目标，其中无功电压方面的控制至关重要。为保证系统的电压运行水平，电网自动电压控制(automatic voltage control，简称：avc)系统是实现全局无功电压优化分布的关键一环。最大限度地维持电网母线的电压稳定及合格对国民经济安全生产和民众生活有重要的意义。
3.高灵敏度能有效的提高avc调节精度，减少设备动作次数，降低运营成本，而现在大多数avc系统所用的电压无功灵敏度采用统计经验法则或者潮流计算。采用统计经验法则，由运行维护人员根据长期的实际操作经验来设定。而潮流计算依赖于电网模型的准确性，同时实时性差。灵敏度低往往会造成avc调节振荡，增加设备调节次数，影响电压合格率和设备寿命，最终影响电压质量。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中灵敏度敏感性和实时性差及由其带来的avc控制的准确性差、可用率低问题，本发明提出了一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，通过梯度下降不断更新不同时段设备调节后的灵敏度并结合通过潮流计算出来的灵敏度数据综合决策。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供了一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，包括以下步骤：
7.每当电网中所接入设备发生调节时，获取调节前后母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，根据获取的母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度；
8.通过潮流计算公式计算潮流灵敏度，输出潮流灵敏度计算值；
9.将梯度下降模型更新后的灵敏度值和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值。
10.进一步地，所述默认灵敏度信息是指对电网母线根据用电负荷按照峰谷平分段，分别计算各负荷段的灵敏度，作为每个负荷段默认的灵敏度。
11.进一步地，根据获取母线电压和母线无功及当前灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度，具体包括以下步骤：
12.根据调节前后的母线电压和调节前后母线无功值计算出本次调节的灵敏度；
13.并，计算本次灵敏度和默认的灵敏度的差值；
14.设定学习率，将本次灵敏度和默认的灵敏度的差值与学习率相乘，将相乘得到的
积加到默认的灵敏度上，完成一次梯度下降迭代，得到迭代更新后的灵敏度；
15.以迭代后的灵敏度作为对应时段的默认电压灵敏度。
16.进一步地，还包括：将迭代更新后的灵敏度与对应负荷段的历史电压灵敏度加权残差处理并保存。
17.进一步地，将梯度下降模型更新后的灵敏度值和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值，具体包括以下步骤：
18.对通过梯度下降更新后的灵敏度大小进行判断，计算当前负荷时段的灵敏度值和历史电压灵敏度差值与当前负荷时段的灵敏度值的比例r
diff
；
19.如果r
diff
大于设定值，电压灵敏度数据采用潮流灵敏度计算值；
20.如果r
diff
小于等于设定值就采用60％潮流计算值和40％梯度下降预测值合并处理的综合值，并使用加权残差法进行修正。
21.进一步地，所述步骤4中设定值为10％。
22.第二方面，本发明还提供了一种自动电压控制灵敏度实时计算装置，其包括：处理器、存储器以及程序；所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行第一方面中任一实施例所述的自动电压控制灵敏度实时计算方法。
23.第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行第一方面中任一实施例所述的所述自动电压控制灵敏度实时计算方法。
24.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
25.(1)本发明基于梯度下降和潮流计算的自动电压控制灵敏度综合处理方法，采用机器学习技术，通过对设备每次调节前后的母线电压和调节前后的母线无功、所属时段，进行预处理和计算，得到电网母线不同负荷时段和不同运行状态下的灵敏度值并结合潮流灵敏度计算值综合处理，作为实时自动电压控制灵敏度；
26.(2)本发明通过对梯度下降法预测灵敏度和潮流计算灵敏度两种方式综合处理来获取灵敏度实时值，既弥补了潮流计算不准带来的灵敏度偏差也极大消除了梯度下降法带来的一些随机性误差，有效提升主网avc的调节准确率和可用率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
28.图1为本发明自动电压控制灵敏度实时计算方法的流程图。
具体实施方式
29.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人
员通常理解的含义相同。
30.在本发明的一个实施例中，提供了一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，包括以下步骤：每当电网中所接入设备发生调节时，获取调节前后母线电压、调节前后母线无功及默认的灵敏度信息，根据获取母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度；基于母线电压和母线无功，通过潮流计算公式计算潮流灵敏度，输出潮流灵敏度计算值；将梯度下降模型更新后的灵敏度值和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值。
31.下面对上述各个步骤进行详细展开：
32.步骤1.每当电网中所接入设备发生调节时，获取调节前后母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息。
33.默认灵敏度信息是指对电网母线根据用电负荷按照峰谷平分段，分别计算各负荷段的灵敏度，作为每个负荷段默认的灵敏度e0...,e
t
。
34.母线电压和母线无功包括调节前后母线电压、调节前后母线无功，调节前后母线电压、调节前后母线无功调节时间由电网母线所连接的已经投入avc的电容电抗器/变压器来产生。
35.步骤2.根据获取的母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度。
36.根据实时拓扑来确定调节前的母线电压v
pre
和调节后的母线电压v
late
、调节前母线无功q
pre
和调节后母线无功q
late
及调节时间t构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度，具体包括以下步骤：
37.根据调节前后的母线电压和调节前后母线无功计算出本次调节的灵敏度e
cur
：
[0038][0039]
并，计算本次灵敏度和默认的灵敏度的差值δe
t
＝e
cur-e
t
，e
t
为默认的灵敏度；
[0040]
设定学习率lr，将本次灵敏度和默认的灵敏度的差值与学习率相乘，将相乘得到的积加到默认的的灵敏度上，即完成了一次梯度下降迭代：
[0041]e′
t
＝e
t
+δe
t
·
lr
[0042]
迭代后的灵敏度值更新对应负荷时段的默认的灵敏度；
[0043]
同时，将本次调节计算的实际灵敏度值记录下来并与历史库中对应负荷时段的灵敏度值lh加权残差计算后，并保存在历史库中。
[0044]
在一些实施例中，步骤2中构建梯度下降模型之前，对调节前母线电压v
pre
和调节后母线电压v
late
、调节前母线无功q
pre
和调节后母线无功q
late
及调节时间t进行预处理。
[0045]
作为具体示例，当设备调节时，从历史库去获取样本对应的历史数据，获取设备相关的数据。
[0046]
列出每条样本记录，之后将缺少的数据给与补充处理。
[0047]
补充方法包括：根据实际运行经验进行补充，例如将缺失的数据补充为状态估计计算值或者将此次调节记录整体舍弃不再计算；例如表1中第一行的数据采集错误，将整条记录舍弃不参与计算；第四行的丢失数据根据经验将其补充为17.40。
[0048]
此外，还需要将数据数值与额定值进行比对，计算异常比例，异常比例为计算数据
数据与额定数据之差除以额定值，异常比例超过设定阈值的记录抛掉，直至缺失数据全部补充，从而完成数据预处理。
[0049]
表1
[0050]
序号设备动作时间高压有功p102高压无功q102电网母线电压u102111时31分15.324.129.42(采集错误)214时12分17.244.4310.21318时03分18.024.5910.23421时44分
×
(丢失)3.9310.41
[0051]
步骤3.通过潮流计算公式计算潮流灵敏度，输出潮流灵敏度计算值。
[0052]
潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，根据给定的运行参数确定系统的运行状态，如计算网络中各节点的电压(幅值和相角)和各支路中的功率分布及损耗。
[0053]
潮流计算得灵敏度方程可表示为式中jh、jn、ji、j
l
为潮流方程中的雅克比分块矩阵，各分块矩阵中的元素依次为
[0054][0055][0056][0057][0058]
其中，p、q、u、θ分别代表节点的有功功率、无功功率、电压幅值和电压相角，下标i、j为节点编号；
△
θ为节点电压相角偏差量；这里定义
△
u为节点电压偏差量与该节点电压幅值之比；
△
p、
△
q分别为系统的有功和无功功率偏差。
[0059]
当有功功率固定即δp＝0时，有
[0060]
在输电网中，一般元件的电抗远大于电阻，当考虑p-q解耦时，上式可简化为
[0061]
δq＝j
l
δu
[0062]
其中，δu代表负荷节点电压偏差，δq为对应无功功率偏差，j
l
代表无功功率变化对电压变化的灵敏度矩阵。
[0063]
可以根据上式并结合由scada(supervisory control and data acquisition，数据采集与监视控制)系统得到的系统有功、无功、电压幅值及其相角等实际数据求解灵敏度。
[0064]
步骤4.将梯度下降模型更新后的灵敏度和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值。
[0065]
对通过梯度下降法处理完成后的灵敏度进行合理性判断，将当前负荷时段的灵敏度值l0和历史电压灵敏度lh计算差值比例r
diff
：
[0066][0067]
假如r
diff
大于设定值(10％)，avc电压灵敏度数据采用潮流灵敏度计算值，以防止偶尔异常调节使得梯度下降迭代出极端值导致的错误；
[0068]
如果r
diff
小于等于设定值(10％)就采用60％潮流计算值和40％梯度下降预测值合并处理的综合值，并使用加权残差法进行修正；如此可以最大程度精确预测灵敏度既可以缓解梯度下降带来的随机性误差也可以减小潮流迭代带来的精度误差。
[0069]
本发明通过对梯度下降法预测灵敏度和潮流计算灵敏度两种方式综合处理来获取灵敏度实时值，既弥补了潮流计算不准带来的灵敏度偏差也极大消除了梯度下降法带来的一些随机性误差，有效提升主网avc的调节准确率和可用率。
[0070]
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本发明中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0071]
在本发明的实施例中，还提供了一种自动电压控制灵敏度实时计算装置，其包括：包括处理器、存储器以及程序；程序存储在存储器中，处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的自动电压控制灵敏度实时计算方法。
[0072]
在上述基于一种自动电压控制灵敏度实时计算装置的实现中，存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或者多条通信总线或信号线实现电性连接，如可以通过总线连接。存储器中存储有实现数据访问控制方法的计算机执行指令，包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。
[0073]
存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，简称：ram)，只读存储器(read only memory，简称：rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称：prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称：eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，简称：eeprom)等。其中，存储器用于存储程序，处理器在接收到执行指令后，执行程序。
[0074]
处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称：cpu)、网络处理器(network processor，简称：np)等。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0075]
在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法。
[0076]
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算
机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
[0077]
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图中指定的功能的装置。
[0078]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图中指定的功能。
[0079]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图中指定的功能的步骤。
[0080]
以上对本发明所提供的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法、一种自动电压控制灵敏度实时计算装置和一种计算机可读存储介质的应用进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0081]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，包括以下步骤：每当电网中所接入设备发生调节时，获取调节前后获取母线电压和母线无功及默认的灵敏度信息；根据获取的母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度；通过潮流计算公式计算潮流灵敏度，输出潮流灵敏度计算值；将梯度下降模型更新后的灵敏度值和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值。2.根据权利要求1所述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，所述默认灵敏度信息是指对电网母线根据用电负荷按照峰谷平分段，分别计算各负荷段的灵敏度，作为每个负荷段默认的灵敏度。3.根据权利要求2所述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，根据获取母线电压和母线无功及当前灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度，具体包括以下步骤：根据调节前后的母线电压和调节前后母线无功值计算出本次调节的灵敏度；并，计算本次灵敏度和默认的灵敏度的差值；设定学习率，将本次灵敏度和默认的灵敏度的差值与学习率相乘，将相乘得到的积加到默认的灵敏度上，完成一次梯度下降迭代，得到迭代更新后的灵敏度；以迭代后的灵敏度作为对应时段的默认电压灵敏度。4.根据权利要求3所述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，还包括：将迭代更新后的灵敏度与对应负荷段的历史电压灵敏度加权残差处理并保存。5.根据权利要求4所述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，构建梯度下降模型之前，对获取的母线电压和母线无功及默认的灵敏度信息进行预处理，列出每条样本记录，将缺少的数据给与补充处理。6.根据权利要求5所述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，将梯度下降模型更新后的灵敏度值和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值，具体包括以下步骤：对通过梯度下降更新后的灵敏度进行判断，计算当前负荷时段的灵敏度值和历史电压灵敏度差值与当前负荷时段的灵敏度值的比例r
diff
；如果r
diff
大于设定值，电压灵敏度数据采用潮流灵敏度计算值；如果r
diff
小于等于设定值就采用60％潮流计算值和40％梯度下降预测值合并处理的综合值，并使用加权残差法进行修正。7.根据权利要求6所述的一种自动电压控制灵敏度实时计算方法，其特征在于，所述步骤4中设定值为10％。8.一种自动电压控制灵敏度实时计算装置，其特征在于，其包括：处理器、存储器以及程序；所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行权利要求1至7任意一项所述的自动电压控制灵敏度实时计算方法。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的自动电压控制灵敏度实时计算方法。

技术总结
本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种自动电压控制灵敏度实时计算方法。所述方法包括：获取母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，根据获取的母线电压、母线无功及默认的灵敏度信息，构建梯度下降模型，采用梯度下降模型更新灵敏度；基于母线电压和母线无功，通过潮流计算公式计算潮流灵敏度，输出潮流灵敏度计算值；将梯度下降模型更新后的灵敏度值和潮流灵敏度计算值通过加权残差处理，得到最终的灵敏度值。本发明通过梯度下降法处理灵敏度和潮流计算灵敏度，两种方式综合处理来获取实时值，既弥补了潮流计算不准带来的灵敏度偏差也极大消除了梯度下降法带来的一些随机性误差，极大的提升了主网AVC的调节准确率和可用率。和可用率。和可用率。


技术研发人员：陈志强 徐艳 王留全 黄维家 廖可岸 徐家梁 赵勇 成江东 刘海信 赵国杰
受保护的技术使用者：东方电子股份有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/5