本技術涉及人工智能、電力系統靜態安全穩定在線評估和優化領域，特別是涉及一種考慮n-1運行方式的電力系統小干擾穩定評估校正方法及系統。

背景技術：

1、隨著國民經濟的高速健康發展，各個行業的用電需求量顯著提升，電力系統正朝著大規模、大容量、超高壓和遠距離輸電的方向發展。近些年大力發展智能電網、新能源并網交直流混聯等電網建設，區域電網的互聯互通，新能源元件接入電網等情況致使電網結構日趨復雜，規模龐大的電網雖然能夠提高電力系統的運行效率，但系統的結構也變得越來越復雜，給系統帶來了許多安全隱患。其中，小干擾穩定問題日益突出，電力系統振蕩情況的出現會影響電網的正常輸電，嚴重時可能造成系統解列，甚至發生大停電事故的災難。因此，研究電力系統的小干擾穩定性，分析阻尼水平，及時發現弱阻尼模式，制定合理的校正方案，有效避免弱阻尼振蕩情況的發生，是確保現代復雜多樣的電力系統安全穩定運行的重要條件。

2、電力系統的n-1運行方式是一種安全準則，用于確保電力系統的可靠性和穩定性。具體來說，n-1準則指的是在正常運行方式下，電力系統中任一元件(如發電機、輸電線路、變壓器等)發生故障或因檢修需要斷開時，系統應能夠保持穩定運行和正常供電，其他元件不會過負荷，且系統能夠持續供電而不發生進一步的故障。在n-1運行方式下，電力系統中的線路發生過載而被切除后，潮流重新分配可能導致輸電斷面內部連鎖故障，增大系統安全風險。為保障電力系統的小干擾穩定，應及時對電力系統進行安全評估和校正，消除線路過載。

技術實現思路

1、本技術的目的是提供一種考慮n-1運行方式的電力系統小干擾穩定評估校正方法及系統，能夠預防被評估電力系統在運行過程中可能發生的低頻振蕩情況，并能對被評估電力系統的電網進行穩定優化計算，實現被評估電力系統的電網在任何的運行方式下，能獲得被評估電力系統靜態安全穩定運行所需的電網運行方式優化數據，以確保電網安全穩定可靠運行。

2、為實現上述目的，本技術提供了如下方案：

3、第一方面，本技術提供了一種考慮n-1運行方式的電力系統小干擾穩定評估校正方法，包括：

4、實時獲取電力系統在n-1運行方式下的運行數據；

5、根據所述運行數據，采用功率靈敏度計算模型，確定所述電力系統的最小阻尼比和所述電力系統中各發電機的阻尼比靈敏度指標；所述功率靈敏度計算模型采用隨機森林算法和梯度提升決策樹算法得到；所述阻尼比靈敏度指標為有功功率相對于阻尼比的靈敏度；

6、判斷所述最小阻尼比是否大于或等于設定的穩定閾值；

7、若所述最小阻尼比大于或等于設定的穩定閾值，則判定所述電力系統小干擾穩定；

8、若所述最小阻尼比小于設定的穩定閾值，則以發電機的有功功率變化量總和最小為目標，根據所述阻尼比靈敏度指標和約束條件對所述電力系統中發電機的有功功率進行校正，并重新確定所述電力系統的最小阻尼比和所述電力系統中各發電機的阻尼比靈敏度指標，直到所述最小阻尼比大于或等于設定的穩定閾值；所述約束條件為所述電力系統中線路不出現過載的約束條件。

9、可選地，采用以下公式確定發電機的阻尼比靈敏度指標：

10、

11、其中，i為發電機編號，j為負荷節點編號，ci為第i臺發電機的阻尼比靈敏度指標，δpij為第i臺發電機與第j個負荷節點之間的線路的有功功率變化量，δpi為第i臺發電機的有功功率變化量，δpi的大小滿足發電機的有功功率上下限約束。

12、可選地，采用以下公式確定第i臺發電機與第j個負荷節點之間的線路的有功功率變化量：

13、δpij＝c1δp1+c2δp2+...+cnδpn；

14、其中，n為電力系統的發電機總數。

15、可選地，根據所述阻尼比靈敏度指標和約束條件對所述電力系統中發電機的有功功率進行校正時的目標為：

16、

17、其中，f(x)為目標值，min[·]為最小數算子，為第i臺發電機的有功功率變化量的正值，為第i臺發電機的有功功率變化量的負值，n為電力系統的發電機總數。

18、可選地，所述約束條件包括：阻尼比約束、所述電力系統的總阻尼比變化量與各發電機有功功率變化量之間的約束、等式約束條件和不等式約束條件；

19、所述等式約束條件包括電力系統中各節點潮流方程；

20、所述不等式約束條件包括節點電壓約束、機組輸出約束、線路潮流約束和輸電斷面約束。

21、可選地，所述阻尼比約束為：

22、ξ0+δξ≥ξlimit；

23、其中，ξ0為初始運行方式下電力系統對應的最小阻尼比，δξ為電力系統的總阻尼比變化量，ξlimit為設定的閾值；

24、所述電力系統的總阻尼比變化量與各發電機有功功率變化量之間的約束為：

25、

26、其中，i為發電機編號，ci為第i臺發電機的阻尼比靈敏度指標，δpi為第i臺發電機的有功功率變化量，δξ為電力系統的總阻尼比變化量，n為電力系統的發電機總數。

27、可選地，所述電力系統中各節點潮流方程為：

28、

29、其中，i為發電機編號，j為負荷節點編號，pgi為第i臺發電機的有功功率，qgi為第i臺發電機的無功功率，plj為第j個負荷節點的有功功率，qlj為第j個負荷節點的無功功率，vi為第i臺發電機的電壓的幅值，vj為第j個負荷節點的電壓的幅值，yij為第i臺發電機與第j個負荷節點之間的導納矩陣的元素幅值，δij＝δi-δj-αij，δi為第i臺發電機的電壓的相角，δj為第j個負荷節點的電壓的相角，αij為第i臺發電機與第j個負荷節點之間的導納矩陣的元素相角，sn為系統節點集合，系統節點集合sn為電力系統中發電機和負荷節點的集合。

30、可選地，所述節點電壓約束為：

31、vi,min≤vi≤vi,max?i∈sg；

32、其中，vi,max為第i臺發電機的電壓的幅值的上限；vi,min為第i臺發電機的電壓的幅值的下限，vi為第i臺發電機的電壓的幅值；

33、所述機組輸出約束為：

34、pgi,min≤pgi≤pgi,max?i∈sg；

35、plj,min≤plj≤plj,max?j∈sl；

36、其中，pgi為第i臺發電機的有功功率，plj為第j個負荷節點的有功功率，pgi,min為第i臺發電機的有功功率下限，pgi,max為第i臺發電機的有功功率上限，plj,min為第j個負荷節點的有功功率的下限，plj,max為第j個負荷節點的有功功率的上限，sg為發電機節點集合，發電機節點集合sg為電力系統中發電機的集合，sl為負荷節點集合，負荷節點集合sl為電力系統中負荷節點的集合；

37、所述線路潮流約束為：

38、pij,min≤pij≤pij,max?i∈sl；

39、其中，pij,min為第i臺發電機與第j個負荷節點線路功率的下限，pij,max為第i臺發電機與第j個負荷節點線路功率的上限，pij為第i臺發電機與第j個負荷節點之間的線路的有功功率。

40、可選地，所述輸電斷面約束為：

41、

42、δpl＝c1δp1+c2δp2+...+cmδpm；

43、

44、其中，pl0為所述發電機的有功功率校正前輸電斷面中線路的有功功率，pl為所述發電機的有功功率校正后輸電斷面中線路的有功功率，plmax為所述電力系統正常運行時該輸電斷面允許通過的最大潮流，m為輸電斷面中線路總數，sm為輸電斷面線路集合，輸電斷面線路集合sm為電力系統的輸電斷面中線路的集合，δpl為所述發電機的有功功率校正后輸電斷面中線路的有功功率變化量，l為輸電斷面中所包含的線路，c1,c2...cm為輸電斷面中發電機的阻尼比靈敏度指標，δp1,δp2,…δpm為輸電斷面中發電機的有功功率變化量。

45、第二方面，本技術提供了一種考慮n-1運行方式的電力系統小干擾穩定評估校正系統，包括：

46、數據采集模塊，用于實時獲取電力系統在n-1運行方式下的運行數據；

47、阻尼比計算模塊，用于根據所述運行數據，采用功率靈敏度計算模型，確定所述電力系統的最小阻尼比和所述電力系統中各發電機的阻尼比靈敏度指標；所述功率靈敏度計算模型采用隨機森林算法和梯度提升決策樹算法得到；所述阻尼比靈敏度指標為有功功率相對于阻尼比的靈敏度；

48、判斷模塊，用于判斷所述最小阻尼比是否大于或等于設定的穩定閾值；

49、小干擾穩定評估模塊，用于若所述最小阻尼比大于或等于設定的穩定閾值，則判定所述電力系統小干擾穩定；

50、校正控制和阻尼比預測模塊，用于若所述最小阻尼比小于設定的穩定閾值，則以發電機的有功功率變化量總和最小為目標，根據所述阻尼比靈敏度指標和約束條件對所述電力系統中發電機的有功功率進行校正，并重新確定所述電力系統的最小阻尼比和所述電力系統中各發電機的阻尼比靈敏度指標，直到所述最小阻尼比大于或等于設定的穩定閾值；所述約束條件為所述電力系統中線路不出現過載的約束條件。

51、根據本技術提供的具體實施例，本技術公開了以下技術效果：

52、本技術提供了一種考慮n-1運行方式的電力系統小干擾穩定評估校正方法及系統，對于n-1運行方式下處于弱阻尼模態的系統，以發電機的有功功率變化量總和最小為目標，根據阻尼比靈敏度指標和約束條件對發電機的有功功率進行校正；可以提高系統最小阻尼比，使阻尼比達到設定的穩定閾值之上，保證電力系統穩定運行。將所得到的校正方案帶入到rf-gbdt模型中，可以較準確的估算出校正后的阻尼比。本技術能夠預防被評估電力系統在運行過程中可能發生的低頻振蕩情況，并能對被評估電力系統的電網進行穩定優化計算，實現被評估電力系統的電網在任何的運行方式下，能通過校正獲得被評估電力系統靜態安全穩定運行所需的電網運行方式優化數據，并能用電網運行方式優化數據進行自動計算和驗證，其驗證結果可以直接用于指導編制被評估電力系統靜態安全穩定的電網運行方式，以確保電網安全穩定可靠運行。