面向暂态电压稳定评估的卷积神经网络输入特征构建方法

朱林; 张健; 陈达; 苗璐; 龙霏; 杨文佳

doi:10.7500/AEPS20201126003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

面向暂态电压稳定评估的卷积神经网络输入特征构建方法

面向现代电力系统的数据驱动方法 | 更新时间：2025-06-16

- 面向暂态电压稳定评估的卷积神经网络输入特征构建方法
- Construction Method for Input Features of Convolutional Neural Network for Transient Voltage Stability Assessment
- 电力系统自动化 2022年46卷第1期页码：85-93
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510640
  2.国网江苏省电力有限公司，江苏省南京市 210024
  3.广东电网有限责任公司电力调度控制中心，广东省广州市 510660
- 作者简介：
  
  朱林(1979—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：电力系统稳定与控制、直流输电技术以及新能源并网。E-mail：zhul@scut.edu.cn
  张健(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统稳定与控制。E-mail：519765449@qq.com
  陈达(1994—)，男，硕士，主要研究方向：电力系统稳定与控制、直流输电技术。E-mail：scut_ep_chenda@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金委员会-国家电网公司智能电网联合基金项目(U1766213);中国南方电网有限责任公司科技项目(GDKJXM20198236)
- DOI：10.7500/AEPS20201126003
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-11-26，
  
  修回日期：2021-06-08，
  
  网络出版日期：2021-07-27，
  
  纸质出版日期：2022-01-10
- 稿件说明：
移动端阅览
朱林,张健,陈达等.面向暂态电压稳定评估的卷积神经网络输入特征构建方法[J].电力系统自动化,2022,46(1):85-93.

ZHU Lin,ZHANG Jian,CHEN Da,et al.Construction Method for Input Features of Convolutional Neural Network for Transient Voltage Stability Assessment[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(1):85-93.
朱林,张健,陈达等.面向暂态电压稳定评估的卷积神经网络输入特征构建方法[J].电力系统自动化,2022,46(1):85-93. DOI： 10.7500/AEPS20201126003.

ZHU Lin,ZHANG Jian,CHEN Da,et al.Construction Method for Input Features of Convolutional Neural Network for Transient Voltage Stability Assessment[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(1):85-93. DOI： 10.7500/AEPS20201126003.

摘要

以卷积神经网络（CNN）为代表的深度学习算法在电力系统暂态电压稳定评估中开始得到应用，但其输入特征的构建方法及合理性验证未得到充分的研究。面对交直流系统暂态电压稳定评估，提出了一种适用于CNN的输入特征构建方法。首先，基于双阶段分区来降低输入特征的维度和冗余度，即先依据系统拓扑关系和地理位置约束给出初始分区结果，再以节点的暂态电压特征相似性进行聚类，得到降低维度和冗余度后的最佳分区方案；然后，在分区结果的基础上，考察影响交直流系统暂态电压稳定的关键因素，构建兼顾稳态特征量和多维度故障信息的输入特征；最后，将所构建的输入特征应用于CNN暂态电压评估模型，并采用实际电网数据进行验证。仿真结果表明，所提方法较传统特征选择方法具有更高的准确性。

Abstract

As a representative deep learning algorithm

the convolutional neural network (CNN) has been used in the transient voltage stability assessment of the power system. However

the construction method and rationality verification for the input features of CNN have not been thoroughly studied. For the transient voltage stability assessment of an AC/DC system

a CNN based construction method for input features is proposed. Firstly

a two-stage partition scheme is used to reduce the dimensionality and redundancy of the input features

i.e.

the initial partition result is first given according to the system topology and geographic location constraints

then aggregated by the similarity of transient voltage characteristics to obtain the best partition scheme with low dimension and redundancy. Secondly

based on the partition result

the key factors affecting the transient voltage stability of the AC/DC system are investigated and the input features that take in account both the steady-state characteristics and multi-dimensional fault information are constructed. Finally

the constructed input features are applied to the CNN transient voltage assessment model and verified by actual power grid data. Simulation results demonstrate that the proposed method has higher accuracy than the traditional feature selection methods.

关键词

Keywords

references

杨超，梁海平，顾雪平，等 . 多直流馈入异步受端电网恢复的分区方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 10 ）： 162 - 175 .

YANG Chao ， LIANG Haiping ， GU Xueping ， et al . Partition method for restoration of asynchronous receiving end power grid with multi-infeed HVDC ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 162 - 175 .

徐政，屠卿瑞，裘鹏 . 从2010国际大电网会议看直流输电技术的发展方向［J］. 高电压技术， 2010 ， 36 （ 12 ）： 3070 - 3077 .

XU Zheng ， TU Qingrui ， QIU Peng . New trends in HVDC technology viewed through CIGRE 2010 ［J］. High Voltage Engineering ， 2010 ， 36 （ 12 ）： 3070 - 3077 .

杨挺，赵黎媛，王成山 . 人工智能在电力系统及综合能源系统中的应用综述［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 2 - 14 .

YANG Ting ， ZHAO Liyuan ， WANG Chengshan . Review on application of artificial intelligence in power system and integrated energy system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 2 - 14 .

管霖，吴亮，卓映君，等 . 面向暂态电压控制的大电网区域划分方法［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3753 - 3759 .

GUAN Lin ， WU Liang ， ZHUO Yingjun ， et al . Large power system partitioning method for transient voltage control ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3753 - 3759 .

ZADKHAST S ， JATSKEVICH J ， VAAHEDI E . A multi-decomposition approach for accelerated time-domain simulation of transient stability problems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 5 ）： 2301 - 2311 .

李常刚，李华瑞，刘玉田，等 . 大电网动态安全风险智能评估系统［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 22 ）： 67 - 75 .

LI Changgang ， LI Huarui ， LIU Yutian ， et al . Intelligent assessment system for dynamic security risk of large-scale power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 22 ）： 67 - 75 .

施阳，李勇，曹一家，等 . 基于形态相似距离的暂态电压稳定评估方法［J］. 电力系统及其自动化学报， 2020 ， 32 （ 5 ）： 105 - 112 .

SHI Yang ， LI Yong ， CAO Yijia ， et al . Transient voltage stability assessment method based on morphologically similar distance ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2020 ， 32 （ 5 ）： 105 - 112 .

来文青，龚庆武，高春辉，等 . 基于特征量和卷积神经网络的暂态电压稳定评估［J］. 武汉大学学报（工学版）， 2019 ， 52 （ 9 ）： 815 - 823 .

LAI Wenqing ， GONG Qingwu ， GAO Chunhui ， et al . Transient voltage stability evaluation based on feature and convolutional neural network ［J］. Engineering Journal of Wuhan University ， 2019 ， 52 （ 9 ）： 815 - 823 .

XU Y ， ZHANG R ， ZHAO J ， et al . Assessing short-term voltage stability of electric power systems by a hierarchical intelligent system ［J］. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems ， 2016 ， 27 （ 8 ）： 1686 - 1696 .

朱利鹏，陆超，黄河，等 . 基于广域时序数据挖掘策略的暂态电压稳定评估［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 1 ）： 180 - 185 .

ZHU Lipeng ， LU Chao ， HUANG He ， et al . Wide-area time series data mining based transient voltage stability assessment ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 1 ）： 180 - 185 .

杨维全，朱元振，刘玉田 . 基于卷积神经网络的暂态电压稳定快速评估［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 22 ）： 46 - 52 .

YANG Weiquan ， ZHU Yuanzhen ， LIU Yutian . Fast assessment of transient voltage stability based on convolutional neural network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 22 ）： 46 - 52 .

GEEGANAGE J ， ANNAKKAGE U D ， WEEKES T ， et al . Application of energy-based power system features for dynamic security assessment ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1957 - 1965 .

颜伟，高峰，王芳，等 . 考虑区域负荷无功裕度的无功电压优化分区方法［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 2 ）： 61 - 66 .

YAN Wei ， GAO Feng ， WANG Fang ， et al . An optimal network partitioning algorithm for reactive power and voltage control considering regional reactive power margin ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 2 ）： 61 - 66 .

杨欢欢 . 高压直流输电系统对受端电网暂态电压稳定影响的评估方法［D］. 广州：华南理工大学， 2016 .

YANG Huanhuan . Assessment methods of LCC-HVDC system impact on short-term voltage stability of the receiving-end AC system ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2016 .

OUYANG Jinxin ， TANG Ting ， YAO Jun ， et al . Active voltage control for DFIG-based wind farm integrated power system by coordinating active and reactive powers under wind speed variations ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 1504 - 1511 .

CHEN Kunjin ， HU Jun ， YU Zhanqing ， et al . Fault location in power distribution systems via deep graph convolutional networks ［J］. IEEE Journal on Selected Areas in Communications ， 2020 ， 38 （ 1 ）： 119 - 131 .

张文朝，张博，潘捷，等 . 基于感应电动机网荷互馈特性的暂态电压失稳机理探析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 7 ）： 8 - 14 .

ZHANG Wenchao ， ZHANG Bo ， PAN Jie ， et al . Mechanism analysis for transient voltage instability based on crossfeed characteristics between power network and load of induction motor ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 7 ）： 8 - 14 .

胡伟，张玮灵，闵勇，等 . 基于支持向量机的电力系统紧急控制实时决策方法［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 16 ）： 4567 - 4576 .

HU Wei ， ZHANG Weiling ， MIN Yong ， et al . Real-time emergency control decision in power system based on support vector machines ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 16 ）： 4567 - 4576 .

肖浩，李银红，于芮技，等 . 影响多馈入直流系统换相失败的电网薄弱区域快速识别方法［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 7 ）： 1781 - 1789 .

XIAO Hao ， LI Yinhong ， YU Ruiji ， et al . A rapid identification method of weak areas in power grid based on commutation failure analysis in multi-infeed HVDC systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 7 ）： 1781 - 1789 .

陈达，朱林，张健，等 . 基于卷积神经网络的暂态电压稳定评估及风险量化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 14 ）： 65 - 71 .

CHEN Da ， ZHU Lin ， ZHANG Jian ， et al . Transient voltage stability assessment and risk quantification based on convolutional neural network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 14 ）： 65 - 71 .

CAI Kewei ， CAO Wenping ， AARNIOVUORI L ， et al . Classification of power quality disturbances using Wigner-Ville distribution and deep convolutional neural networks ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 ： 119099 - 119109 .

朱林，陈达，张健，等 . 计及特征约束的南方电网主网架动态等值方案［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 9 ）： 206 - 212 .

ZHU Lin ， CHEN Da ， ZHANG Jian ， et al . Dynamic equivalent scheme for main grid of China Southern Power Grid considering feature constraints ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 9 ）： 206 - 212 .

MEISTER D ， BITTNER J . Parallel locally-ordered clustering for bounding volume hierarchy construction ［J］. IEEE Transactions on Visualization & Computer Graphics ， 2018 ， 24 （ 3 ）： 1345 - 1353 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于Lissajous轨迹的电能质量扰动边-云协同高效辨识框架

基于稳态特征量输入的大电网主导失稳机组辨识

基于时空图注意力网络的超短期区域负荷预测

考虑时空完整性的新型电力系统运行断面图生成与特征提取

考虑多维时域特征的行业中长期负荷预测方法