基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法及系统与流程
本发明涉及配电网电压控制，尤其涉及一种基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法及系统。
背景技术：
1、随着可再生能源的快速发展，分布式电源在现代电力系统中的比例不断增加。然而，大规模、高比例的分布式电源接入给配电网的运行带来了诸多挑战，如电压稳定性、功率平衡和保护问题等。为了有效应对这些挑战，需要发展出新的方法和技术来提高配电网的运行效率和稳定性。
2、在这一背景下，配电网灵敏度分析成为解决这一问题的关键手段。配电网的灵敏度分析是一种量化表示节点功率变化与节点电压变化之间关系的方法，可以从历史数据中分析提取。灵敏度关系可支撑分布式电源控制策略的快速构建。但由于灵敏度关系与配电网运行状态高度相关，在不同配电网状态以及功率变化幅度下灵敏度取值均不同。这使得配电网灵敏度关系呈现复杂、高维和非线性特征，难以用单一线性函数准确描述。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法及系统，解决了配电网灵敏度关系呈现复杂、高维和非线性特征，难以用单一线性函数准确描述的技术问题。
2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法，包括以下步骤：
3、根据配电网历史运行数据构建训练数据集，所述配电网历史运行数据包括配电网节点电压以及配电网节点注入的无功功率；
4、利用所述训练数据集对基于升维映射构建配电网电压量测-无功策略关系生成模型进行训练，生成配电网电压量测-无功策略关系矩阵；
5、将当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量输入至所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵中，构建配电网的电压量测-无功策略映射矩阵。
6、优选地，本方法还包括：
7、以配电网各节点电压以及配电网各节点注入的无功功率变化量为输入向量，以配电网各节点电压变化量为输出向量构建所述训练数据集。
8、优选地，所述利用所述训练数据集对基于升维映射构建配电网电压量测-无功策略关系生成模型进行训练，生成配电网电压量测-无功策略关系矩阵的步骤，具体包括：
9、对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量；
10、基于所述升维变换扩充出的输入向量，利用最小二乘法估计配电网电压量测-无功策略关系生成模型的权重矩阵，其中，所述权重矩阵表示为：
11、
12、式中，m为权重矩阵，y为输出向量集，xl表示升维后的输入向量集，t为矩阵的转置，为moore-penrose逆矩阵运算符号；
13、基于所述权重矩阵确定所述训练数据集中的输入向量与输出向量之间的线性映射关系，生成配电网电压量测-无功策略关系矩阵，所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵为：
14、
15、式中，y为输出向量，xl为升维后的输入向量，x为输入向量，为输入向量x的升维表示。
16、优选地，所述对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量的步骤，具体包括：
17、通过升维函数对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量，所述升维变换扩充出的输入向量为：
18、
19、式中，fl(·)表示polyharmonic型升维函数，ci表示第i个升维基向量，j表示基底向量的元素索引，w表示基底向量的元素总数，cij为基底向量ci中的第j个元素。
20、优选地，所述将当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量输入至所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵中，构建配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的步骤，具体包括：
21、基于当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量构建新的输入向量，将所述输入向量输入至所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵，生成配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的元素，所述配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的元素为：
22、
23、式中，表示在t时刻系统电压分布下i节点无功功率变化δqi,s时对j节点电压变化的灵敏度，δqi,s表示电压量测-无功策略映射矩阵中节点i的s个采样点的无功功率变化量，nn表示节点数量，ns表示无功功率变化量的采样点数量；
24、利用所述配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的元素构成配电网的电压量测-无功策略映射矩阵，所述配电网的电压量测-无功策略映射矩阵为：
25、
26、式中，表示配电网的电压量测-无功策略映射矩阵，表示t时刻系统电压分布下i节点无功功率变化δqi,s时对nn节点电压变化的灵敏度。
27、第二方面，本发明还提供了一种基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建系统，包括：
28、训练集构建模块，用于根据配电网历史运行数据构建训练数据集，所述配电网历史运行数据包括配电网节点电压以及配电网节点注入的无功功率；
29、训练模块，用于利用所述训练数据集对基于升维映射构建配电网电压量测-无功策略关系生成模型进行训练，生成配电网电压量测-无功策略关系矩阵；
30、矩阵构建模块，用于将当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量输入至所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵中，构建配电网的电压量测-无功策略映射矩阵。
31、优选地，所述训练集构建模块，用于以配电网各节点电压以及配电网各节点注入的无功功率变化量为输入向量，以配电网各节点电压变化量为输出向量构建所述训练数据集。
32、优选地，所述训练模块具体包括：
33、升维变换模块，用于对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量；
34、权重矩阵估计模块，用于基于所述升维变换扩充出的输入向量，利用最小二乘法估计配电网电压量测-无功策略关系生成模型的权重矩阵，其中，所述权重矩阵表示为：
35、
36、式中，m为权重矩阵，y为输出向量集，xl表示升维后的输入向量集，t为矩阵的转置，为moore-penrose逆矩阵运算符号；
37、矩阵生成模块，用于基于所述权重矩阵确定所述训练数据集中的输入向量与输出向量之间的线性映射关系，生成配电网电压量测-无功策略关系矩阵，所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵为：
38、
39、式中，y为输出向量，xl为升维后的输入向量，x为输入向量，为输入向量x的升维表示。
40、优选地，所述升维变换模块具体用于，通过升维函数对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量，所述升维变换扩充出的输入向量为：
41、
42、式中，fl(·)表示polyharmonic型升维函数，ci表示第i个升维基向量，j表示基底向量的元素索引，w表示基底向量的元素总数，cij为基底向量ci中的第j个元素。
43、优选地，所述矩阵构建模块具体包括：
44、元素生成模块，用于基于当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量构建新的输入向量，将所述输入向量输入至所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵，生成配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的元素，所述配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的元素为：
45、
46、式中，表示在t时刻系统电压分布下i节点无功功率变化δqi,s时对j节点电压变化的灵敏度，δqi,s表示电压量测-无功策略映射矩阵中节点i的s个采样点的无功功率变化量，nn表示节点数量，ns表示无功功率变化量的采样点数量；
47、映射矩阵确定模块，用于利用所述配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的元素构成配电网的电压量测-无功策略映射矩阵，所述配电网的电压量测-无功策略映射矩阵为：
48、
49、式中，表示配电网的电压量测-无功策略映射矩阵，表示t时刻系统电压分布下i节点无功功率变化δqi,s时对nn节点电压变化的灵敏度。
50、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
51、本发明通过配电网历史运行数据构建的训练数据集对基于升维映射构建配电网电压量测-无功策略关系生成模型进行训练，将节点功率变化和节点电压变化的关系进行高维映射，在升维空间中将当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量输入至配电网电压量测-无功策略关系矩阵中，构建量测与控制策略之间的映射关系，从而利用配电网的电压量测-无功策略映射矩阵式用线性形式表征配电网灵敏度关系，实现弱参数场景下对配电网电压量测与各分布式电源无功策略间映射关系的精准刻画。
技术特征：
1.一种基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法，其特征在于，所述利用所述训练数据集对基于升维映射构建配电网电压量测-无功策略关系生成模型进行训练，生成配电网电压量测-无功策略关系矩阵的步骤，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法，其特征在于，所述对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量的步骤，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建方法，其特征在于，所述将当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量输入至所述配电网电压量测-无功策略关系矩阵中，构建配电网的电压量测-无功策略映射矩阵的步骤，具体包括：
6.一种基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建系统，其特征在于，所述训练集构建模块，用于以配电网各节点电压以及配电网各节点注入的无功功率变化量为输入向量，以配电网各节点电压变化量为输出向量构建所述训练数据集。
8.根据权利要求6所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建系统，其特征在于，所述训练模块具体包括：
9.根据权利要求8所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建系统，其特征在于，所述升维变换模块具体用于，通过升维函数对所述训练数据集中的输入向量进行升维变换，得到升维变换扩充出的输入向量，所述升维变换扩充出的输入向量为：
10.根据权利要求6所述的基于升维映射的配电网电压量测-无功策略关系构建系统，其特征在于，所述矩阵构建模块具体包括：
技术总结
本发明涉及配电网电压控制技术领域，公开了一种基于升维映射的配电网电压量测‑无功策略关系构建方法及系统，本方法通过配电网历史运行数据构建的训练数据集对基于升维映射构建配电网电压量测‑无功策略关系生成模型进行训练，将节点功率变化和节点电压变化的关系进行高维映射，在升维空间中将当前获取的实时节点电压量测数据以及节点注入的无功功率变化量输入至配电网电压量测‑无功策略关系矩阵中，构建量测与控制策略之间的映射关系，从而利用配电网的电压量测‑无功策略映射矩阵式用线性形式表征配电网灵敏度关系，实现弱参数场景下对配电网电压量测与各分布式电源无功策略间映射关系的精准刻画。
技术研发人员：徐敏,王卓月,林心昊,张恒荣,段舒尹,吴鹏,喻磊,张锐锋,刘胤良,付宇,原吕泽芮,李新皓,刘通,肖小兵,熊楠,苗宇,李前敏,柯清派,毛雅茹,史训涛,晏丽丽,白浩,郝丽萍,张礼波,林超,吴昶,冀浩然,赵金利
受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23