一种电网发电机组有功功率在线分配方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及电力系统自动化控制技术领域，尤其涉及一种电网发电机组有功功率在线分配方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.近年来，随着人工智能技术在电网仿真分析领域研究的逐步开展，对电网仿真样本数据的需求越来越高；一方面，大多数人工智能模型的训练需要海量样本驱动，典型的如深度学习；另一方面，为了避免模型的过拟合，对于样本的分布也有一定要求。目前，现有的电网运行方式样本主要来源为在线数据和离线数据；在线数据样本和离线数据样本各具优劣：在线数据样本为自动生成的实际运行方式，样本数据量大，但分布不均匀，相似样本多，典型性不强；离线数据样本为人工调整运行方式，研究样本典型性强，但样本数量较小，难以覆盖电网所有工况。在线数据样本和离线数据样本数量和质量不足以支撑人工智能算法的要求，为了更好的开展数据分析和电网特性研究，应依据电网数据本身的分布特征，对样本进行有效的补充和筛选，增加样本多样性和均衡性，为更有效地提取电网运行规律提供条件，为人工智能技术提供充足的样本数据支撑。
3.生成满足人工智能应用的运行方式样本至少应包含以下步骤，确定电网总负荷分布，按照一定负荷水平实现发电机组有功功率分配、接入点负荷分配、电网发电机组无功功率分配，收敛性自动调整等步骤。研究在一定约束条件下生成完全随机的机组有功功率分配方案是一个基础性的问题，也是首先要解决的问题。
4.目前，电网机组有功功率随机分配最直接的方法是在确定电网负荷总量后，各发电机组独立按照完全随机的过程产生有功分配，其次判定是否满足约束条件，将不满足约束条件的方式舍去；这种方法会生成大量无效的发电机组出力安排，几乎无法满足发电机组总出力或潮流约束；随着电网规模不断扩大，电网发电机组出力分配受到的约束不断增多，各发电机组独立按照完全随机的方法进行有功功率分配越来越不适用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电网发电机组有功功率在线分配方法、装置及存储介质，解决现有电网发电机组有功功率分配方法效率低下的技术问题，还提供了一种电网运行方式在线数据样本的生成方法，以解决在线数据样本典型性不强和离线数据样本生成速度慢的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.第一方面，本发明提供了一种电网发电机组有功功率在线分配方法，包括：
8.获取电网预测出力上下阈值，以确定电网发电机组出力约束；
9.根据所述电网预测出力上下阈值，确定预测误差计算电网总出力；
10.获取电网潮流约束数量，结合所述电网总出力、发电机组在电网潮流约束中的分布情况及电网潮流约束的出力上下阈值，构建电网发电机组潮流约束；
11.获取电网发电机组总台数及电网开机约束数量，构建电网发电机组开机约束；
12.根据电网发电机组阶段性有功功率分配情况，考虑电网发电机组出力约束、电网发电机组潮流约束、电网发电机组开机约束，为所需生成的各电网运行方式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配。
13.进一步的，根据所述电网预测出力上下阈值，确定预测误差计算电网总出力的方法包括：
14.根据电网预测出力上下阈值，按照最大预测误差确定电网预测出力最大区间；
15.采用公式(1)对所述电网预测出力最大区间进行分档：
[0016][0017]
式中：roundup(
·
)表示向上取整函数；δ％表示最大预测误差；λ表示预设的分档间隔；p
lmax
表示电网预测出力上阈值，p
lmin
表示电网预测出力下阈值；
[0018]
按照公式(2)计算电网总出力pz：
[0019]
pz＝(1-δ％)p
min
z
×
λ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]
式中：pz表示电网总出力，z＝1,2
…
z；p
min
为电网发电机组最小有功出力约束矩阵：p
min
＝(p
1min
，p
2min
...p
imin
...p
nmin
)，n为电网发电机组的总台数，p
imin
表示发电机组i的有功出力下阈值，i＝1,2
…
n。
[0021]
进一步的，所述构建电网发电机组开机约束包括构建最小开机数目约束矩阵、构建最大开机数目约束矩阵及构建电网发电机组开机约束矩阵。
[0022]
进一步的，所述最小开机数目约束矩阵st
min
和最大开机数目约束矩阵st
max
分别为：
[0023]
st
min
＝(st
1min
...st
omin
...st
omin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0024]
st
max
＝(st
1max
...st
omax
...st
omax
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025]
式中：sti表示发电机组i的投停状态；当sti＝1时表示发电机组i投运，st
omax
分别为电网开机约束o的最小开机数量和最大开机数量。
[0026]
进一步的，所述电网发电机组开机约束矩阵ost为：
[0027][0028]
式中，ost
no
表示发电机组n是否在电网开机约束o中，若在电网开机约束o中，则ost
no
取1；否则，ost
no
取0。
[0029]
进一步的，所述构建电网发电机组潮流约束包括构建电网潮流最大约束矩阵、构建电网潮流最小约束矩阵和构建电网潮流约束矩阵。
[0030]
进一步的，所述电网潮流最大约束矩阵f
max
和电网潮流最小约束矩阵f
min
分别为：
[0031]fmax
＝(pz,p
r1max
,p
r2max
···
p
rfmax
···
p
rfmax
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0032]fmin
＝(pz,p
r1min
,p
r2min
···
p
rfmin
···
p
rfmin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0033]
式中：r
rfmax
和r
rfmin
分别为电网潮流约束f的出力上阈值和出力下阈值，且满足pi为发电机组i的有功出力，电网潮流约束数量共为f，rf表示第f个电网潮流约束的发电机组集合，f＝1,2
…
f。
[0034]
进一步的，所述电网潮流约束矩阵fst为：
[0035][0036]
式中：fst
nf
表示发电机组n是否在电网潮流约束f中，若在电网潮流约束f中，则fst
nf
取1；否则，fst
nf
取0；fst第一列表示电网发电机组总出力约束。
[0037]
进一步的，构建电网发电机组开机约束之后，根据所需生成的电网运行方式在线数据样本的数量k，生成同时满足电网发电机组开机约束和电网潮流约束的k个发电机组开机状态矩阵，并将k个发电机组开机状态矩阵合并为发电机组投停矩阵。
[0038]
进一步的，生成同时满足电网发电机组开机约束和电网潮流约束的k个发电机组开机状态矩阵的方法包括如下步骤：
[0039]
根据发电机组在当前电网运行方式在线数据样本中的投运概率，利用随机数确定发电机组在各电网运行方式在线数据样本中的开机状态，初步生成发电机组开机状态矩阵：
[0040]
stk＝(st
k1
,st
k2
..st
ki
..st
kn
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0041]
式中：st
ki
为发电机组i在样本k中的开机状态，k＝1,2
…
k；
[0042]
联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网发电机组开机约束构建判断矩阵a和判断矩阵b，联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网潮流约束构建判断矩阵c和判断矩阵d：
[0043]
a＝stkost-st
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0044]
b＝st
max-stkost
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0045]
c＝stkfst-f
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0046]
d＝f
max-stkfst
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0047]
式中：
[0048]
若满足矩阵a、b、c、d中的元素全部大于等于零，则保留相应的发电机组开机状态矩阵，否则，舍去相应的发电机组开机状态矩阵；
[0049]
重复执行上述步骤，直至生成k个发电机组开机状态矩阵。
[0050]
进一步的，发电机组i在样本k中的开机状态st
ki
采用公式(14)计算获取：
[0051][0052]
npk＝npf(0,1)
[0053]
st
pki
＝rand(1,1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0054]
式中：npk为样本k中的机组投运概率；npf(0,1)为生成一个在[0,1]之间平均分布的随机数；rand(1,1)为生成一个1行1列的在[0,1]之间均匀分布的随机数。
[0055]
进一步的，为所需生成的各电网运行方式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配，包括：
[0056]
构建发电机组i的阶段性分配矩阵tpi；
[0057]
构建发电机组i的未分配矩阵tsi；
[0058]
基于矩阵tpi和矩阵tsi计算发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
：
[0059][0060]
式中，e
ar
表示在不同电网潮流约束f中已经分配的功率量；e
umax
和e
umin
分别表示在不同电网潮流约束f中未分配机组最大功率可安排值和最小功率可安排值；repmat(p
max
，k,1)表示将p
max
复制成k行1列的矩阵；p
max
为电网发电机组最大有功出力约束矩阵：p
max
＝(p
1max
,p
2max
...p
imax
…
p
nmax
)；其中，p
imax
表示发电机组i的有功出力上阈值；repmat(p
min
，k,1)表示将p
min
复制成k行1列的矩阵；
[0061]
基于发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
，计算确定电网运行方式在线数据样本k中发电机组i出力的功率范围[p
ai
,p
bi
]：
[0062][0063]
式中，fst(i,:)表示取出fst的i行作为新的矩阵，rmin()表示取出每行的最小值行成新的矩阵，rmax()表示取出每行的最大值行成新的矩阵，min()表示取出两个矩阵中元素的最小值行成新的矩阵，max()表示取出两个矩阵中元素的最大值合成新的矩阵；rai、rbi分别为计算的样本k中发电机组i出力的功率最小值和最大值；
[0064]
计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
为：
[0065]
tp
i 1
＝(ts
i-ts
i 1
)(npf(k,1,0,1)*(pai-pbi) pbi) tpiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0066]
式中：npf(k,1,0,1)为生成一个k行1列在[0,1]随机分布的矩阵；
[0067]
按照计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
的方法，逐次计算k个样本中发电机组的有功功率分配值。
[0068]
第二方面，本发明提供了一种电网发电机组有功功率在线分配装置，包括：
[0069]
获取模块，用于获取电网预测出力上下阈值，以确定电网发电机组出力约束；
[0070]
计算模块，用于根据所述电网预测出力上下阈值，确定预测误差计算电网总出力；
[0071]
潮流约束模块，用于获取电网潮流约束数量，结合所述电网总出力、发电机组在电网潮流约束中的分布情况及电网潮流约束的出力上下阈值，构建电网发电机组潮流约束；
[0072]
开机约束模块，用于获取电网发电机组总台数及电网开机约束数量，构建电网发电机组开机约束；
[0073]
功率分配模块，用于根据电网发电机组阶段性有功功率分配情况，考虑电网发电
机组出力约束、电网发电潮流约束、电网发电机组开机约束，为所需生成的各电网运行方式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配。
[0074]
进一步的，所述的电网发电机组有功功率在线分配装置还包括：
[0075]
发电机组投停模块，用于根据所需生成的电网运行方式在线数据样本的数量k，生成同时满足电网发电机组开机约束和电网潮流约束的k个发电机组开机状态矩阵，并将k个发电机组开机状态矩阵合并为发电机组投停矩阵。
[0076]
进一步的，所述发电机组投停模块包括：
[0077]
发电机组投运单元，用于根据发电机组在当前电网运行方式在线数据样本中的投运概率，利用随机数确定发电机组在各电网运行方式在线数据样本中的开机状态，初步生成发电机组开机状态矩阵：
[0078]
stk＝(st
k1
,st
k2
..st
ki
..st
kn
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0079]
式中：st
ki
为发电机组i在样本k中的开机状态，k＝1,2
…
k；
[0080]
以及，用于采用公式(19)计算获取发电机组i在样本k中的开机状态st
ki
：
[0081][0082]
npk＝npf(0,1)
[0083]
st
pki
＝rand(1,1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0084]
式中：npk为样本k中的机组投运概率；npf(0,1)为生成一个在[0,1]之间平均分布的随机数；rand(1,1)为生成一个1行1列的在[0,1]之间均匀分布的随机数；
[0085]
判断单元，用于联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网发电机组开机约束构建判断矩阵a和判断矩阵b，联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网潮流约束构建判断矩阵c和判断矩阵d：
[0086]
a＝stkost-st
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0087]
b＝st
max-stkost
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0088]
c＝stkfst-f
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0089]
d＝f
max-stkfst
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0090]
式中：若满足矩阵a、b、c、d中的元素全部大于等于零，则保留相应的发电机组开机状态矩阵，否则，舍去相应的发电机组开机状态矩阵；
[0091]
重复执行判断步骤，直至生成k个发电机组开机状态矩阵。
[0092]
进一步的，所述功率分配模块包括：
[0093]
第一构建单元，用于构建发电机组i的阶段性分配矩阵tpi；
[0094]
第二构建单元，用于构建发电机组i的未分配矩阵tsi；
[0095]
第一计算单元，用于基于矩阵tpi和矩阵tsi计算发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
：
[0096][0097]
式中，e
ar
表示在不同电网潮流约束f中已经分配的功率量；e
umax
和e
umin
分别表示在不同电网潮流约束f中未分配机组最大功率可安排值和最小功率可安排值；repmat(p
max
，k,1)表示将p
max
复制成k行1列的矩阵；p
max
为电网发电机组最大有功出力约束矩阵：p
max
＝(p
1max
,p
2max
…
p
imax
...p
nmax
)；其中，p
imax
表示发电机组i的有功出力上阈值；repmat(p
min
，k,1)表示将p
min
复制成k行1列的矩阵；
[0098]
第二计算单元，用于基于发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
，计算确定电网运行方式在线数据样本k中发电机组i出力的功率范围[p
ai
,p
bi
]：
[0099][0100]
式中，fst(i,:)表示取出fst的i行作为新的矩阵，rmin()表示取出每行的最小值行成新的矩阵，rmax()表示取出每行的最大值行成新的矩阵，min()表示取出两个矩阵中元素的最小值行成新的矩阵，max()表示取出两个矩阵中元素的最大值合成新的矩阵；rai、rbi分别为计算的样本k中发电机组i出力的功率最小值和最大值；
[0101]
第三计算单元，用于计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
为：
[0102]
tp
i 1
＝(ts
i-ts
i 1
)(npf(k,1,0,1)*(pai-pbi) pbi) tpiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)
[0103]
式中：npf(k,1,0,1)为生成一个k行1列在[0,1]随机分布的矩阵；
[0104]
按照计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
的方法，逐次计算k个样本中发电机组的有功功率分配值。
[0105]
第三方面，本发明提供了一种电网发电机组有功功率在线分配装置，包括处理器及存储介质；
[0106]
所述存储介质用于存储指令；
[0107]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行如第一方面所述的电网发电机组有功功率在线分配方法的步骤。
[0108]
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的电网发电机组有功功率在线分配方法的步骤。
[0109]
第五方面，本发明提供了一种电网运行方式在线数据样本的生成方法，包括如第一方面任一项所述的电网发电机组有功功率在线分配方法的步骤。
[0110]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0111]
本发明根据电网机组有功出力所受到的多种约束构建电网发电机组潮流约束和电网发电机组开机约束，并通过利用随机函数的矩阵迭代算法为所需生成的各电网运行方
式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配；其具有分配效率更高，随机性更强，提高效率的同时可同时满足多类约束等优点；此外，本发明对样本进行有效的补充和筛选，增加样本多样性和均衡性，不会对稳定特性分析结果造成偏差，为更有效地提取电网运行规律提供了条件。
附图说明
[0112]
图1所示为本发明实施例提供的一种电网发电机组有功功率在线分配装置的结构框图。
具体实施方式
[0113]
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0114]
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0115]
实施例一：
[0116]
本实施例介绍一种电网发电机组有功功率在线分配方法，具体包括如下步骤：
[0117]
步骤一：获取电网预测出力上下阈值，以确定电网发电机组出力约束；
[0118]
步骤二:根据所述电网预测出力上下阈值，确定预测误差计算电网总出力；
[0119]
步骤三:获取电网潮流约束数量，结合所述电网总出力、发电机组在电网潮流约束中的分布情况及电网潮流约束的出力上下阈值，构建电网发电机组潮流约束；
[0120]
步骤四:获取电网发电机组总台数及电网开机约束数量，构建电网发电机组开机约束；
[0121]
步骤五:根据电网发电机组阶段性有功功率分配情况，考虑电网发电机组出力约束、电网发电机组潮流约束、电网发电机组开机约束，为所需生成的各电网运行方式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配。
[0122]
本发明实施例提供的电网发电机组有功功率在线分配方法中，电网发电机组i的有功出力范围满足：p
imin
≤pi≤p
imax
；其中：发电机组的总台数为n，i＝1,2
…
n；p
imin
和p
imax
分别为发电机组i的有功出力下阈值和有功出力上阈值；基于电网发电机组i的有功出力范围，本发明实施例中电网发电机组出力约束包括电网发电机组最小有功出力约束矩阵：p
min
＝(p
1min
，p
2min
...p
imin
...p
nmin
)，及电网发电机组最大有功出力约束矩阵：p
max
＝(p
1max
,p
2max
...p
imax
…
p
nmax
)。
[0123]
作为本发明的一个实施例，根据电网预测出力上下阈值，确定预测误差计算电网总出力的方法包括：
[0124]
根据电网预测出力上下阈值，按照最大预测误差确定电网预测出力最大区间；
[0125]
用公式(1)对所述电网预测出力最大区间进行分档：
[0126]
[0127]
式中：roundup(
·
)表示向上取整函数；δ％表示最大预测误差；λ表示预设的分档间隔；p
lmax
表示电网预测出力上阈值，p
lmin
表示电网预测出力下阈值；
[0128]
按照公式(2)计算电网总出力pz：
[0129]
pz＝(1-δ％)p
min
z
×
λ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0130]
式中：pz表示电网总出力，z＝1,2
…
z；
[0131]
具体的，电网负荷预测误差范围常规取值为0.5％-2％，本发明实施例按照负荷最大预测误差2％来确定网预测出力最大区间；另外，本发明实施例预设的分档间隔为按照1000mw进行分档，1000mw的分档间隔对于电网来说已经足够小，当然也可以根据具体电网运行情况将分档间隔预设为1200mw或者1300mw等其他数值；因此，本发明实施例电网总出力pz的计算公式具体为：
[0132]
pz＝(1-2％)p
min
z
×
1000
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2’)
[0133]
本发明实施例提供的电网发电机组有功功率在线分配方法中，构建电网发电机组开机约束包括构建最小开机数目约束矩阵、构建最大开机数目约束矩阵及构建电网发电机组开机约束矩阵。
[0134]
具体的，本发明实施例中最小开机数目约束矩阵st
min
和最大开机数目约束矩阵st
max
分别为：
[0135]
st
min
＝(st
1min
...st
omin
...st
omin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0136]
st
max
＝(st
1max
...st
omax
...st
omax
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0137]
式中：sti表示发电机组i的投停状态；当sti＝1时表示发电机组i投运，st
omax
分别为电网开机约束o的最小开机数量和最大开机数量。
[0138]
本发明实施例中电网发电机组开机约束矩阵ost为：
[0139][0140]
式中，ost
no
表示发电机组n是否在电网开机约束o中，若在电网开机约束o中，则ost
no
取1；否则，ost
no
取0
[0141]
本发明实施例提供的电网发电机组有功功率在线分配方法中，构建电网发电机组潮流约束包括构建电网潮流最大约束矩阵、构建电网潮流最小约束矩阵和构建电网潮流约束矩阵。
[0142]
具体的，本发明实施例中电网潮流最大约束矩阵f
max
和电网潮流最小约束矩阵f
min
分别为：
[0143]fmax
＝(pz,p
r1max
,p
r2max
···
p
rfmax
···
p
rfmax
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0144]fmin
＝(pz,p
r1min
,p
r2min
···
p
rfmin
···
p
rfmin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0145]
式中：r
rfmax
和r
rfmin
分别为电网潮流约束f的出力上阈值和出力下阈值，且满足pi为发电机组i的有功出力，电网潮流约束数量共为f，rf表示第f个电
网潮流约束的发电机组集合，f＝1,2
…
f。
[0146]
本发明实施例中所述电网潮流约束矩阵fst为：
[0147][0148]
式中：fst
nf
表示发电机组n是否在电网潮流约束f中，若在电网潮流约束f中，则fst
nf
取1；否则，fst
nf
取0；fst第一列表示电网发电机组总出力约束。
[0149]
作为本发明的一个实施例，构建电网发电机组开机约束之后，根据所需生成的电网运行方式在线数据样本的数量k，生成同时满足电网发电机组开机约束和电网潮流约束的k个发电机组开机状态矩阵，并将k个发电机组开机状态矩阵合并为发电机组投停矩阵。
[0150]
本发明实施例中，生成同时满足电网发电机组开机约束和电网潮流约束的k个发电机组开机状态矩阵的方法包括如下步骤：
[0151]
根据发电机组在当前电网运行方式在线数据样本中的投运概率，利用随机数确定发电机组在各电网运行方式在线数据样本中的开机状态，初步生成发电机组开机状态矩阵：
[0152]
stk＝(st
k1
,st
k2
..st
ki
..st
kn
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0153]
式中：st
ki
为发电机组i在样本k中的开机状态，k＝1,2
…
k；
[0154]
联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网发电机组开机约束构建判断矩阵a和判断矩阵b，联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网潮流约束构建判断矩阵c和判断矩阵d：
[0155]
a＝stkost-st
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0156]
b＝st
max-stkost
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0157]
c＝stkfst-f
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0158]
d＝f
max-stkfst
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0159]
式中：
[0160]
若满足矩阵a、b、c、d中的元素全部大于等于零，则保留相应的发电机组开机状态矩阵，否则，舍去相应的发电机组开机状态矩阵；
[0161]
重复执行上述步骤，直至生成k个发电机组开机状态矩阵。
[0162]
其中，公式(9)中涉及的发电机组i在样本k中的开机状态st
ki
采用公式(14)计算获取：
[0163][0164]
npk＝npf(0,1)
[0165]
st
pki
＝rand(1,1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0166]
式中：npk为样本k中的机组投运概率；rand(1,1)为生成一个1行1列的在[0,1]之间均匀分布的随机数；npf(0,1)为生成一个在[0,1]之间平均分布的随机数；
[0167]
需要进一步的说明的是，npf(0,1)可根据数据需要选择均匀分布、正态分布等，若当前电网运行状态需要生成所有运行方式则选择均匀分布，若当前电网运行状态需要生成
某运行点附近的运行方式则选择正态分布。
[0168]
作为本发明的一个实施例，为所需生成的各电网运行方式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配，具体包括如下步骤：
[0169]
步骤a:构建发电机组i的阶段性分配矩阵tpi：
[0170][0171]
其中，p
k1
,p
k2
…
p
ki-1
表示在样本k中发电机组的出力分配值，未分配出力的机组设置为0；
[0172]
步骤b:构建发电机组i的未分配矩阵tsi：
[0173][0174]
其中，ts
k1
…
ts
ki
表示在样本k中为已经分配或正在分配出力的发电机组，其赋值为0；未分配功率的发电机组赋值1；ts1为全1矩阵，tsn为全零矩阵，其它依次类推，一次性全部生成。
[0175]
步骤c:基于矩阵tpi和矩阵tsi计算发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
：
[0176][0177]
式中，e
ar
表示在不同电网潮流约束f中已经分配的功率量；e
umax
和e
umin
分别表示在不同电网潮流约束f中未分配机组最大功率可安排值和最小功率可安排值；repmat(p
max
，k,1)表示将p
max
，复制成k行1列的矩阵；p
max
为电网发电机组最大有功出力约束矩阵：p
max
＝(p
1max
,p
2max
…
p
imax
…
p
nmax
)；其中，p
imax
表示发电机组i的有功出力上阈值；repmat(p
min
，k,1)表示将p
min
复制成k行1列的矩阵；
[0178]
步骤d:基于发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
，计算确定电网运行方式在线数据样本k中发电机组i出力的功率范围[p
ai
,p
bi
]：
[0179]
[0180]
式中，fst(i,:)表示取出fst的i行作为新的矩阵，rmin()表示取出每行的最小值行成新的矩阵，rmax()表示取出每行的最大值行成新的矩阵，min()表示取出两个矩阵中元素的最小值行成新的矩阵，max()表示取出两个矩阵中元素的最大值合成新的矩阵；rai、rbi分别为计算的样本k中发电机组i出力的功率最小值和最大值；
[0181]
步骤e:计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
为：
[0182]
tp
i 1
＝(ts
i-ts
i 1
)(npf(k,1,0,1)*(pai-pbi) pbi) tpiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0183]
式中：npf(k,1,0,1)为生成一个k行1列在[0,1]随机分布的矩阵；
[0184]
步骤f:按照计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
的方法，逐次计算k个样本中发电机组的有功功率分配值；最终计算完成阶段性分配功率矩阵tp
n 1
，从而完成样本k中所有发电机组的有功功率分配。
[0185]
本发明实施例提供的电网发电机组有功功率在线分配方法，根据电网机组有功出力所受到的多种约束，确定电网发电机组出力约束并构建电网发电机组潮流约束和电网发电机组开机约束，通过利用随机函数的矩阵迭代算法逐次计算k个样本中发电机组i的功率分配，完成电网发电机组的有功功率分配；该方法随机性更强，分配效率更高，提高效率的同时可满足多类约束，不会对稳定特性分析结果造成偏差，为更有效地提取电网运行规律提供了条件。
[0186]
实施例二：
[0187]
如图1所示，本发明实施例提供一种电网发电机组有功功率在线分配装置，可以用于实施实施例一所述的方法，具体包括：
[0188]
获取模块，用于获取电网预测出力上下阈值，以确定电网发电机组出力约束；
[0189]
计算模块，用于根据所述电网预测出力上下阈值，确定预测误差计算电网总出力；
[0190]
潮流约束模块，用于获取电网潮流约束数量，结合所述电网总出力、发电机组在电网潮流约束中的分布情况及电网潮流约束的出力上下阈值，构建电网发电机组潮流约束；
[0191]
开机约束模块，用于获取电网发电机组总台数及电网开机约束数量，构建电网发电机组开机约束；
[0192]
功率分配模块，用于根据电网发电机组阶段性有功功率分配情况，考虑电网发电机组出力约束、电网发电潮流约束、电网发电机组开机约束，为所需生成的各电网运行方式在线数据样本中的所有发电机组进行有功功率随机分配。
[0193]
作为本发明的一个实施例，电网发电机组有功功率在线分配装置还包括：
[0194]
发电机组投停模块，用于根据所需生成的电网运行方式在线数据样本的数量k，生成同时满足电网发电机组开机约束和电网潮流约束的k个发电机组开机状态矩阵，并将k个发电机组开机状态矩阵合并为发电机组投停矩阵。
[0195]
具体的，本发明实施例中的发电机组投停模块包括：
[0196]
发电机组投运单元，用于根据发电机组在当前电网运行方式在线数据样本中的投运概率，利用随机数确定发电机组在各电网运行方式在线数据样本中的开机状态，初步生成发电机组开机状态矩阵：
[0197]
stk＝(st
k1
,st
k2
..st
ki
..st
kn
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0198]
式中：st
ki
为发电机组i在样本k中的开机状态，k＝1,2
…
k；
[0199]
以及，用于采用公式(19)计算获取发电机组i在样本k中的开机状态st
ki
：
[0200][0201]
npk＝npf(0,1)
[0202]
st
pki
＝rand(1,1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0203]
式中：npk为样本k中的机组投运概率；npf(0,1)为生成一个在[0,1]之间平均分布的随机数；rand(1,1)为生成一个1行1列的在[0,1]之间均匀分布的随机数；
[0204]
判断单元，用于联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网发电机组开机约束构建判断矩阵a和判断矩阵b，联合初步生成的发电机组开机状态矩阵、电网潮流约束构建判断矩阵c和判断矩阵d：
[0205]
a＝stkost-st
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0206]
b＝st
max-stkost
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0207]
c＝stkfst-f
min
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0208]
d＝f
max-stkfst
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)
[0209]
式中：若满足矩阵a、b、c、d中的元素全部大于等于零，则保留相应的发电机组开机状态矩阵，否则，舍去相应的发电机组开机状态矩阵；
[0210]
重复执行判断步骤，直至生成k个发电机组开机状态矩阵。
[0211]
作为本发明的一个实施例，电网发电机组有功功率在线分配装置中的率分配模块包括：
[0212]
第一构建单元，用于构建发电机组i的阶段性分配矩阵tpi；
[0213]
第二构建单元，用于构建发电机组i的未分配矩阵tsi；
[0214]
第一计算单元，用于基于矩阵tpi和矩阵tsi计算发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
：
[0215][0216]
式中，e
ar
表示在不同电网潮流约束f中已经分配的功率量；e
umax
和e
umin
分别表示在不同电网潮流约束f中未分配机组最大功率可安排值和最小功率可安排值；repmat(p
max
，k,1)表示将p
max
复制成k行1列的矩阵；p
max
为电网发电机组最大有功出力约束矩阵：p
max
＝(p
1max
,p
2max
…
p
imax
...p
nmax
)；其中，p
imax
表示发电机组i的有功出力上阈值；repmat(p
min
，k,1)表示将p
min
复制成k行1列的矩阵；
[0217]
第二计算单元，用于基于发电机组i最大分配矩阵e
cmax
和最小分配矩阵e
cmin
，计算确定电网运行方式在线数据样本k中发电机组i出力的功率范围[p
ai
,p
bi
]：
[0218][0219]
式中，fst(i,:)表示取出fst的i行作为新的矩阵，rmin()表示取出每行的最小值行成新的矩阵，rmax()表示取出每行的最大值行成新的矩阵，min()表示取出两个矩阵中元素的最小值行成新的矩阵，max()表示取出两个矩阵中元素的最大值合成新的矩阵；rai、rbi分别为计算的样本k中发电机组i出力的功率最小值和最大值；
[0220]
第三计算单元，用于计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
为：
[0221]
tp
i 1
＝(ts
i-ts
i 1
)(npf(k,1,0,1)*(pai-pbi) pbi) tpiꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)
[0222]
式中：npf(k,1,0,1)为生成一个k行1列在[0,1]随机分布的矩阵；
[0223]
按照计算发电机组i 1的阶段性分配功率矩阵tp
i 1
的方法，逐次计算k个样本中发电机组的有功功率分配值，从而完成样本k中所有发电机组的有功功率分配。
[0224]
本发明实施例提供的电网发电机组有功功率在线分配装置与实施例一提供的电网发电机组有功功率在线分配方法基于相同的技术构思，能够产生如实施例一所述的有益效果，在本实施例中未详尽描述的内容可以参见实施例一。
[0225]
实施例三：
[0226]
本发明实施例提供的一种电网发电机组有功功率在线分配装置，包括处理器及存储介质；
[0227]
所述存储介质用于存储指令；
[0228]
处理器用于根据指令进行操作以执行根据实施例一中任一项方法的步骤。
[0229]
实施例四：
[0230]
本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一中任一项方法的步骤。
[0231]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、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，本技术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(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0232]
实施例五：
[0233]
本发明提供了一种电网运行方式在线数据样本的生成方法，包括如实施例一所述的电网发电机组有功功率在线分配方法的步骤。
[0234]
本发明实施例提供的电网运行方式在线数据样本的生成方法，对样本进行有效的补充和筛选，克服了在线数据样本典型性不强，离线数据样本生成速度慢的问题，增加了样本多样性和均衡性，为更有效地提取电网运行规律提供条件，为人工智能技术提供充足的样本数据支撑。
[0235]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0236]
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一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0237]
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设备上，使得在计算机或其他可编程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设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0238]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。