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基于大数据分析的电力系统状态实验仿真

   发布时间:2017-12-10   [点击量:524]  


摘要:本文在电力体系仿实在验室的基础上依托电力体系仿真软件,组成了根据大数据剖析办法的电力体系状况仿真渠道.其间包含了组成体系结构的软件和硬件部件,全体组合结构以及根据大数据剖析的接口技能和软件体系.经过对风电体系的大数据仿真剖析,得出相应的剖析成果.该渠道可用于广阔科研院所的教学研讨和仿真剖析,并能够将传统成果与大数据剖析进行结合用以进一步的研讨.


关键词:大数据剖析;电力体系;状况实验仿真


0 导言


现在跟着互联网技能与大数据技能的迅速开展,大数据剖析作为一种老练的剖析手法已广泛运用于各行业体系中.其间根据大数据剖析的电力体系剖析早已开端开展.而国内涵该方面的研讨却处于初始起步阶段,特别是将传统电力体系特性剖析办法与大数据剖析办法,剖析算法和理论剖析远远不够.就目前国内涵该范畴的开展来看,还处于理论储藏阶段,仅仅是对大数据渠道的运用开发、调整和二次开发,以及对渠道组成与渠道架构的探究等阶段,并没有找到将理论转化为具体运用的结合点.就大数据而言,该办法并没有对数据自身进行任何减缩处理,而是在最原始的数据层面对数据进行原始信息的发掘与处理.大数据并不像传统的涣散数据进行剖析,而是将各孤立信息组合成杂乱的数据调集进行剖析算法的处理与加工,到达完成方针成果剖析的意图.其内容扼要概括如下:①数据预处理.完成对数据的开始挑选与处理,并进行相应的存储.②数据剖析.对数据的结构方式、原始特征、剖析逻辑联系、研讨剖析算法.③剖析功用.对剖析算法进行研讨,证明算法的好坏及相应的改善办法.④算法优化规划.根据以上的剖析对算法进行优化.⑤仿真评价.对剖析理论和渠道进行证明研讨.


当时国内高校的大数据剖析更多的是对算法的剖析优化,并没有将大数据剖析的手法很好的运用于实践的体系研讨中,并且短少相应的渠道能够运用.所以,对学校中组成根据大数据剖析的仿真渠道是进一步研讨的必然趋势.当然这需求将实验室得到的传统数据与大数据剖析进行很好的结合.


1 传统的电力体系状况仿真


要进行大数据剖析首要要有很多的实验数据和数据原,因为当时院校中实验数据短少且以往数据没有进行很好的存储保存,所以要将校内电网中的实验数据与仿真数据与大数据进行衔接,以作为首要数据源.实验室中的仿真软件现已能够得到与实在实验数据较为拟合的成果,并能够根据所研讨的需求进行相应的调整.以下别离介绍了传统实验办法和软件仿真办法.


①电力体系实验室模仿.电力体系实验室往往是根据类似原理组成的实验仿真渠道.它能动态模仿电力体系的各种运转工况和扰动,并与实在状况拟合度较高,是常用的实验剖析手法.实验室由模仿的发电机组和交、直流模仿输电线路、无穷大的电源,负载和相应的操控设备,并经过微机监测体系进行实时监测、存储、录波和遥视等功用.实验室渠道能够对电力体系静态、动态以及暂态运转进行模仿,并进行相应的操控操作和自定义设置.对实验结构能够经过监控渠道进行全进程输出.


因而,经过实验室发生的实验数据是抱负的数据来历,可是一方面限于实验室的规划,经过实验得到的数据量小,无法满意大数据的需求.另一原因,实验室得到的数据仅仅是电网内部运转状况的数据,短少外部数据的弥补.故需求将其与其他数据源组合运用.


②电力体系仿真软件 PSD-BPA.PSD-BPA 是 PSD 电力体系中剖析软件包中的一个剖析软件,广泛运用于电力体系各大研讨单位和科研高校.PSD-BPA 的程序规划可达 10000 个节点、40 条两头直流线路、15200 条支路、25条多端直流线路,以及 120 个功率交流区域.PSD-BPA 包含了潮流核算程序、暂态安稳程序、短路电流程序、小搅扰安稳剖析程序等程序功用模块.


③电力体系实时数字仿真器 RTDS(Real Time DigitalSimulator).RTDS(实时数字仿真器)是一种实时全数字电磁暂态电力体系模仿设备,由加拿大曼尼托巴 HVDC 研讨中心部属的 RTDS 公司开发.RTDS 的算法与 EMTP 仿真程序相同,但其运算速度要微弱的多,这归因于其强壮的核算才能.一起 RTDS 仿真体系能够处理广泛的频率规模,因而RTDS 能够抱负的处理和剖析电力体系的各种问题.


RTDS 电力体系实时数字仿真体系由功用微弱的核算机硬件和很多的处理剖析软件组成.其首要特色有:频率特性规模大、建模周期短、处理便利灵敏、核算速度和精度高.其间,RTDS 硬件根据 DSP(数字信号处理器)和并行核算,所以 RTDS 的核算速度很高,能够完成实时输出.其次,RTDS 能够完成在保持实时条件下接连运转,能够针对电力体系方程进行快速求解,并接连输出实践网络状况.从这点来看,RTDS 仿真体系除了能完成对维护体系的闭环实验,还能针对维护设备的全体功用进行校验剖析.


以上简述了 3 种常见的用于仿真电力体系运转状况的商用软件体系,这些体系均能够很好的完成对电力体系实践运转状况的仿真且具有杰出的仿真作用.在这些体系发生的体系状况数据之上就能够进行根据大数据剖析办法的剖析和处理.当然不足之处也在于这些经过数学模型得出的数据毕竟与实在体系存在差异,这需求进一步改善与优化.


2 根据大数据的电力体系运转状况仿真渠道的架构


电力体系模仿实验室和仿真软件体系是电力体系专业中常用到的研讨设备.其不只能够很好的仿实在践中电力体系的运转状况,并且能够发生很多的状况数据.这些状况数据为进一步的大数据剖析供给数据支撑.故将他们彼此结合一致就能够得到能够完成大数据剖析的更高渠道,即根据大数据剖析的电力体系状况仿真渠道.


具体仿真进程分为以下四个进程:


①组合电力体系状况的根本数据:大数据剖析的特征就在于有很多的实践状况信息数据,只要数据具有很多的全面实在的信息量,才能够得出有用的信息特征.所以首要要做的就是对信息的搜集和整合.具体来说就是选用相应的办法将不同体系、不一起域、不同颗粒度、不同格局的数据进行整合,然后将各来历的数据依照世界规矩格局CIM 进行转化,构成大数据仿真渠道所需的格局.


②数据预处理.对数据预处理首要是对搜集的数据进行挑选、删减、整合,使之构成用以表征方针状况的空间向量模型.它包含两道要害工序,首要是针对数据进行过滤和预处理,其次是根据所剖析问题的方针构成数据向量空间,包含练习集和随机测验向量集.


③大数据剖析处理.该部分就是对电力体系中运转状况数据进行大数据剖析,其间首要的剖析处理办法分为有方针和无方针两种.这两种办法都包含了相同的处理进程:根据大数据网络科技进行降维、聚类、线性或非线性判别,概括总结状况数据之间的关联性,再针对状况信息的随机行为经过马尔科夫模型、贝叶斯估量等剖析办法进行深化研讨,凭借组合多学习器深化发掘各种非线性联系.该进程的剖析进程能够以商用的大数据剖析软件包为依托,也能够根据需求在仿真软件渠道上编写自己的算法进行剖析处理.


④剖析成果可视化.该部分的首要内容是对大数据剖析后的数据进行抽取和验证与电力体系运转状况是否契合成果,若呈现与电力体系状况、机理或经历不一致的状况,首要要剖析是否发现新的规矩,其非必须判别是否是因为成果犯错.该进程要将成果与电力体系根本知识根本原理相结合以进行纠错与整理.最终将成果经过可视化进程直观的表现出来.


综上,树立大数据剖析的电力体系渠道由实验室及仿真软件接口、大数据剖析处理体系、可视化输出体系构成,用以完成数据的收集、剖析、可视化表达等一系列进程.大数据的硬件结构如图所示包含:服务器、中央处理器、内存、硬盘、网络接口和电源、交流机、网络接口.软件结构包含:操作体系、虚拟机、虚拟操作体系、数据库等.


3 风电网络 TTC 信息和调度规程的算例剖析

      因为风电的接入会对 TTC 数值散布和调度规矩发生影响.所以要经过电力体系仿真软件对聚类风电出力和负载水平进行多场景运转状况的毛病和潮流仿真,并生成大数据.核算 TTC 危险阈值能够对调度组织供给根据.TTC受载荷特性、风电场特性、风电出力等体系状况的影响,故场景聚类中心的 TTC 数值能够很好的表征不同场景所对应的 TTC 信息.单一场景 TTC 危险阈值核算包含:基态潮流核算、初始化毛病序列、TTC 核算等进程.


当时输电断面安全规范为率小于某固定预设功率的断面实践传输功.没有考虑到 TTC 受体系的影响,故无法很好使用.因为电力体系的高度非线性性,故经过数据发掘技能对输电断面与运转状况之间的联系进行剖析提取.首要进程包含:树立数据样本空间、挑选特征特点、规矩提取与表达.


4 结语


本文经过将大数据剖析技能与现有电力体系仿真渠道有机整合提出根据大数据剖析的电力体系状况仿真渠道,并给出了具体的剖析处理进程和相应的软、硬件架构.该渠道以科研院校电力专业的仿实在验室和仿真软件供给的状况数据为支撑,经过相应的大数据剖析处理技能可视化的表达方针成果.在此基础上提取含风电网络信息和调度规矩的办法的算例,对渠道的操作进程进行了开始解析.该渠道不只能很好的承继传统的剖析数据,并且能够结合大数据剖析技能对数据进行进一步的剖析研讨.


参考文献:


[1]孙宏斌,罗力,孙元章,等.电力体系动态模仿数字主站体系的建造[J].电力体系及其自动化学报,2007,19(4):70-75.

[2]我国电机工程学会.我国电力大数据开展白皮书,2013.8.

[3]边宏字,张海波,安定然,等.RTDS 上机电暂态仿真自定义模块的研讨与开发[J].电力体系自动化,2009,33(22):61-65.

文章标题:《基于大数据分析的电力系统状态实验仿真》,原文地址:,如有转载请标明出处,谢谢。

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