电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法及装置与流程

1.本发明涉及电力系统安全稳定计算分析技术领域，并且更具体地，涉及一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法及装置。


背景技术：

2.现代电网是最庞大、最复杂的人造系统。电网安全稳定运行依靠地理上广域分布一次和二次设备静态和动态过程数字仿真分析手段来认知复杂动力学系统。我国间歇式新能源集中式快速开发、负荷中心分散式新能源接入以及电动汽车柔性负荷的增加普及，使得传统电网扰动冲击以转动惯量为主导、电气特性承接和二次设备调整配合的特性面临着考验，电网运行控制和保护需要应对越来越严苛的开放性、脆弱性和不确定性所带来的严峻挑战。一方面，电网安全稳定计算分析人员习惯于采用偏严重或偏轻的倾向化运行方式安排处理方式，来应对电网运行方式安排的复杂性，据此制定预案式三道防线。另外一方面，电网调度自动化习惯于运行状态保持不变假定条件，大量新能源接入后，电网控制保护特性发生了较大变化，调度人员校核预案式三道防线适应性、校核调度应急解列预案的压力也将增大。
3.机器学习和大数据高级分析被用于设计复杂模型和算法并以此实现预测功能，能够基于对现有结构化数据的观察，自行识别结构化数据中的模型，并以此来输出对未来结果的预测。机器人流程自动化(robotic process automation，rpa)通过特定的、可模拟人在计算机界面操作的技术，按规则自动执行相应的流程任务，代替或辅助人类完成相关的计算机操作任务，本质上是一种能按特定指令完成工作的软件，安装在个人计算机或大型服务器，通过模拟键盘、鼠标等人工操作来实现计算操作的自动化。rpa能综合运用大数据、人工智能、云计算等技术，通过操纵用户图形界面，模拟并增强人与计算机的交互过程，从而能够辅助执行以往只有人类才能完成的工作，或者作为人类高强度工作的劳动力补充。将机器学习等人工智能(artificial intelligence,ai)技术运用到rpa中，将人工智能功能集成到产品套件中，以提供更多类型的自动化功能，已经成为未来rpa发展的主流趋势。计算分析人员在仿真计算阶段的数据组织、计算分析的反复试探确认都会形成数据-结果-特征知识，在编制形成运行方式报告阶段会进一步形成和提炼为对电网运行特性更高级的知识。数据-结果-特征知识的形成，与电网网架、规模发展有关联的，计算分析人员是在不断探索、试算中逐步形成规律；局部的电网条件变化也是发现和寻找电网运行特性的重要特征。在数据-结果-特征知识过程中，计算分析人员是根据问题导向，把电网复杂的运行条件通过简化条件模拟实现。因此，电网安全稳定仿真计算分析过程适合于综合性的机器学习、大数据和rpa相结合电力系统计算分析人工智能技术，具有优异的人在回路可介入性、电网仿真计算分析物理意义可解释性等重要特征。这种用于电力系统安全稳定计算分析的人工智能技术，称之为算题机器智能。由于能够介入大电网仿真计算数据-结果-特征知识人机合作全过程，能够更好地适应于复杂系统开放性、脆弱性和不确定性，算题机器智能具有较好的发展和应用前景。
4.以往，电力系统安全稳定计算分析开展了大量的与人工智能结合应用技术实践，基本原理是借鉴人脸识别的样本生成、机器学习等技术，基于给定的方式计算基础典型数据，通过变化机组出力范围、负荷水平范围，生成大量的数据，利用传统的人工智能技术，判断系统是否稳定，甚至研究安全稳定控制措施。本技术后续文本称为传统人工智能。传统人工智能需要解决的重大问题，需要关注计算生成样本质量是否符合安全稳定计算规范的深度要求，还需解决样本生成是否能够覆盖人所关心的电网薄弱点(问题)，以及计算数据-结果对应关系的可解释性等重大问题。
5.传统的电力系统完全稳定问题，由人使用计算机的分析决策依赖于利用算题工具的知识经验，而且从正常方式到检修方式边界条件变化是有限的，多数情况人来负责处理时，基本上是知识经验的套用和重复性计算，适合于算题机器智能独立学习和完成重复性计算。目前，大电网的计算分析已实现了从数据原始参数到入库的源头管理，但对人利用仿真工具形成的知识，少部分转化为规范标准和方式报告，大部分存在于算题的人脑中，使得人工智能应用于电力系统安全稳定计算分析时计算数据与结果对应的可解释性较难实现。
6.针对人工智能应用于电力系统安全稳定计算分析时计算数据与结果对应的可解释性较难实现的缺陷，亟需一种解决方案。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的人工智能应用于电力系统安全稳定计算分析时计算数据与结果对应的可解释性较难实现的技术问题，本发明提供一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法及装置。
8.根据本发明的一个方面，提供了一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法，包括：
9.针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态；
10.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案；
11.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性；
12.根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果域。
13.可选地，基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，包括：
14.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第一数据域；
15.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第二数据域，其中所述第一数据域的调整方案优于所述第二数据域的调整方案；
16.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第三数据域，其中所述第二数据域的调整方案优于所述第三数据域的调整方案；
17.将所述第一数据域、所述第二数据域以及第三数据域形成的数据空间确定为与所
述问题对应的运行数据域。
18.可选地，对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，包括：
19.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第一结果域；
20.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第二结果域，其中所述第一结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第二结果域；
21.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第三结果域，其中所述第二结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第三结果域；
22.将所述第一结果域、所述第二结果域以及第三结果域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行结果域。
23.可选地，所述电力系统安全稳定计算分析的运行域由所述电网运行特性、所述运行数据域以及所述运行结果域组成。
24.可选地，所述电网运行特性描述的是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知。
25.根据本发明的另一个方面，提供了一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现装置，包括：
26.仿真计算模块，用于针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态；
27.运行数据域确定模块，用于基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案；
28.运行结果域确定模块，用于对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性；
29.电网运行特性确定模块，用于根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果域。
30.可选地，所述运行数据域确定模块，具体用于：
31.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第一数据域；
32.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第二数据域，其中所述第一数据域的调整方案优于所述第二数据域的调整方案；
33.基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第三数据域，其中所述第二数据域的调整方案优于所述第三数据域的调整方案；
34.将所述第一数据域、所述第二数据域以及第三数据域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行数据域。
35.可选地，所述运行结果域确定模块，具体用于：
36.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第一结果域；
37.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第二结果域，其中所
述第一结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第二结果域；
38.对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第三结果域，其中所述第二结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第三结果域；
39.将所述第一结果域、所述第二结果域以及第三结果域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行结果域。
40.可选地，所述电力系统安全稳定计算分析的运行域由所述电网运行特性、所述运行数据域以及所述运行结果域组成。
41.可选地，所述电网运行特性描述的是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知。
42.根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。
43.根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。
44.从而，本发明所提出的电力系统安全稳定计算分析技术结合人工智能技术以及人在回路的理念，针对电力系统存在的问题，首先利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态。然后，基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案。其次。对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性。最后，根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果域。本发明利用仿真技术，将仿真计算分析程序数据物理设备及控制参数空间数万～数百万的空间范围降维，缩小到较小数量范围的运行数据域，该运行数据域包括用于解决问题的多种物理设备调整组合，每种物理设备调整组合都具有特定设备空间范围和运行参数空间范围，从而把复杂问题降维实现问题解决。本发明对仿真计算结果进行分析，以评价运行数据域所给出的调整方案的有效性，从而确定与问题对应的运行结果域。通过这种方式，可以从最初的全网计算结果输出较大的范围空间，逐步缩小到运行结果域所涵盖的特定简化范围的关键设备和一定的运行状态空间。从而，本发明通过降维数据空间变化、降维结果空间变化，把抽象的评价标准转化为对具体区域电网的物理设备及电气状态量定值，并建立起问题与数据域和结果域之间的关联关系，提炼出电网运行特性，以实现电力系统安全稳定计算分析的目的。进而解决了现有技术中存在的人工智能应用于电力系统安全稳定计算分析时计算数据与结果对应的可解释性较难实现的技术问题。
附图说明
45.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
46.图1是本发明一示例性实施例提供的电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现
方法的流程示意图；
47.图2是本发明一示例性实施例提供的算题机器智能工作原理示意图；
48.图3是本发明一示例性实施例提供的潮流调整场景下运行数据域大、小及外圈(其中，小圈对应于第一数据域，大圈对应第二数据域，外圈对应第三数据域)的示意图；
49.图4是本发明一示例性实施例提供的运行域(运行数据域和运行结果域)的知识记录示意图；
50.图5是本发明一示例性实施例提供的电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现装置的结构示意图；
51.图6是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。
具体实施方式
52.下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。
53.应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
54.本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
55.还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
56.还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
57.另外，本发明中术语“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，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
58.还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
59.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
60.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
61.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
62.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
63.本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：
个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
64.终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
65.示例性方法
66.图1是本发明一示例性实施例提供的电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法100包括以下步骤：
67.步骤101，针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态。
68.在本发明实施例中，图2为算题机器智能利用电力系统仿真计算程序确定电网运行特性知识的原理实现示意图。图2中kvm指鼠标、键盘和计算机屏幕，mi(machine intelligence)表示本技术提出的算题机器智能。参见图2所示，电力系统仿真计算分析的算题机器智能实现原理：
69.(1)图中“人”和“机”是类似于“人和人”之间的合作者，有责任分工的明确划分；
70.(2)针对特定的“问题”，“场景a”与“场景b”是类似的，但又不完全相同，如场景b是场景a的一个设备的检修工况。假定，在场景a的人机模式下，算题机器智能具备了某个电网运行特性运行域的知识。在场景b，算题机器智能则能够独立完成某个电网运行特性的校核；
71.(3)与传统人工智能不同的是，算题机器智能能够建立起的一一对应关系，类似于一个把“问题”与“任务”处理为一级的“扁平化”管理方式，把场景-问题(任务)-数据-结果-特性的过程，处理为可以标签化管理的过程，便于计算分析-特性总结过程的影响变化因素与电网物理设备和控制参数建立可解释实现机制；
72.(4)机器智能建立起模拟人抽象问题处理机制，把电网仿真计算由程序处理的高维空间，降为低维空间，即模拟人处理复杂问题变成简单问题的机制，即本技术所提出的运行数据域和运行结果域，分别对应于仿真计算数据空间如何变化的，以及仿真计算结果如何分析的空间情况；
73.(5)利用鼠标、键盘、屏幕和眼动轨迹跟踪等计算机外设，结合多问题(任务)和多标签处理的扁平化问题解决机制，机器智能能够参与到扁平化管理，向主动记录人机合作的自动处理和知识、标签处理的方向发展，包括任务规划、运行数据域和运行结果域等内容；
74.(6)每一任务(问题)的机器智能推理过程(学习过程)，涉及具体数据修改、计算结果的提取，可以利用机器人流程自动化rpa技术协助完成。
75.步骤102，基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案。
76.在本发明实施例中，运行数据域描述的是针对要解决的电网运行特性是否发生变化的问题，利用仿真计算分析程序，探索不同物理设备投退和变化运行状态的数据组合，经过多次的重复计算分析，得出数据-结果影响关系大小的运行数据域变化空间。
77.可选地，基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，包括：基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第一数据域；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第二数据域，其中所述第一数据域的调整方案优于所述第二数据域的调整方案；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第三数据域，其中所述第二数据域的调整方案优于所述第三数据域的调整方案；将所述第一数据域、所述第二数据域以及第三数据域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行数据域。
78.在本发明实施例中，运行数据域包括第一数据域、第二数据域以及第三数据域。第一数据域为数据域最小的空间，是人机模式(人独立工作，机器智能进行学习的状态)下，人认为最合适的结果，也称为小圈。适合于算题机器智能作为完成任务的目标函数之一。第二数据域的空间大于第一数据域，第二数据域适合于算题机器智能利用计算能力强的特点大量计算、得到更有结果的范围，可简称为运行数据域大圈，也称为大圈。为了发挥算题机器智能计算能力强的作用，可以增大运行数据域最大的空间，得到第三数据域，也称为外圈，第三数据域是保证算题机器智能能够具有自主探索的机制所具有的空间范围。
79.步骤103，对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性。
80.在本发明实施例中，运行结果域涉及两方面。一是把比较抽象的标准和计算规范，转化为特定物理量及数值空间，而不是全部电网物理量和数值空间，即利用比较重要的点和数值标准量来建立起电网运行特性(问题)和计算结果变化的关系。二是据此判断仿真计算程序的结果是否满足要求。
81.可选地，对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，包括：对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第一结果域；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第二结果域，其中所述第一结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第二结果域；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第三结果域，其中所述第二结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第三结果域；将所述第一结果域、所述第二结果域以及第三结果域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行结果域。
82.在本发明实施例中，与运行数据域类似，运行结果域同样存在大圈、小圈和外圈之分。运行数据域的“圈”是有可能形成一个真正的圈，运行结果域的“圈”不一定能够形成真正的圈，这一点是需要注意的。因为利用电力系统仿真计算分析软件的输出结果进行分析评估时，不仅需要对局域的重要设备和状态进行评估，也需要监视分析远方区域的重要设备和状态，分析两个区域状态量的相互影响。
83.步骤104，根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果
域。
84.可选地，所述电网运行特性描述的是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知。
85.在本发明实施例中，电网运行特性的描述是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知，是运行方式报告的一种描述方式。本技术特指的电网运行特性描述，是一种人机合作都能够理解的电网运行特性的描述方式，也是与人要解决的问题所对应和人机合作所关心的。
86.可选地，所述电力系统安全稳定计算分析的运行域由所述电网运行特性、所述运行数据域以及所述运行结果域组成。
87.在本发明实施例中，安全稳定仿真计算的运行域是算题机器智能能够实现人机合作的重要基础条件。安全稳定仿真计算的运行域由电网运行特性的描述、运行数据域和运行结果域三部分组成。运行域是一种人机都能够理解的问题-数据-结果-特性多次循环求解的轨迹特征的描述，是一种驱动算题机器智能能够独立工作的动力源，算题机器智能能够提取算题的目标、知道如何完成以及如何与人交流。
88.采用本技术的人在回路安全稳定计算分析的运行域，能够帮助算题机器智能建立电力系统计算分析所需的工作有效区间，又具有算题机器智能自主探索的扩大空间，能够反映人利用电力系统安全稳定基础理论和经验探索过程的知识轨迹，也能够解决传统的人工智能电力系统物理意义可解释性不好等问题。
89.此外，在此基础上，算题机器智能能够发展具备积累人-机双向过程的知识学习的能力，利用人在回路的交互技术以及大数据技术，有望实现算题机器智能新的突破，依托大电网仿真计算和理论的独特优势，将会实现拟人化人工智能的理论方法的明显进步和跨越，对于在线安全日前计划校核预期能实现直流潮流向交流潮流+即时稳定校核转变，实现“运行方式处的拟人化调度台现场值班”等方面的应用，具有重大示范推广应用前景。
90.下文将以电力系统的问题为某线路过热稳为例，详细阐述本发明具体应用的最佳实施例：
91.步骤一：针对电力系统的某线路过热稳这一问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果。具体为，假设电力系统有n个物理设备，分别从1至n进行编号。在第一轮投退试验中，例如但不限于为关闭编号为1、3、5、7这四个物理设备，通过仿真技术输出在关闭编号为1、3、5、7这四个物理设备后电力系统的运行状态，得到一个仿真计算结果。然后，进行第二轮次的投退试验，例如但不限于为关闭编号为4、6、9这三个物理设备，通过仿真技术输出在关闭编号为4、6、9这三个物理设备后电力系统的运行状态，得到另一个仿真计算结果。以此类推，通过多轮次的投退试验，得到多个仿真计算结果，每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后电力系统的运行状态。
92.步骤二：假设步骤一进行了100次投退试验，得到100个仿真计算结果，此时可以基于这100个仿真计算结果，判断这100次投退试验的哪些投退试验能够解决某线路过热稳这一问题。例如但不限于为，通过判断可以确定100次投退试验中有60次投退试验能够解决某线路过热稳。这60次投退试验对应于60种用于解决该问题的物理设备调整组合，也对应于60种调整方案。从而，确定了与问题对应的运行数据域，该运行数据域包括60种调整方案。
93.此外，尽管这60种调整方案均能够解决“某线路过热稳”这一问题，但是不同的调整方案对于问题的解决能力有强弱之分。因此，可以将运行数据域进行强弱划分，如图3所示，可以将运行数据域划分为强相关区(小圈，对应于第一数据域)、相关区(大圈，对应于第二数据域)以及弱相关区(外圈，对应于第三数据域)。其中，第一数据域的调整方案优于第二数据域的调整方案、第二数据域的调整方案优于第三数据域的调整方案。
94.其中，运行数据域的表现形式有两种。表现形式1：极限t地域空间范围描述，如电网接线示意图(图3)的哪些设备范围相关，是极限数值与其受影响范围的表示。表现形式2：极限t受具体设备的具体控制参数和状态值，反映的是极限t影响范围内具体参数空间的影响。
95.运行数据域的形式结构如表1所示。
96.表1运行数据域形式结构
[0097][0098]
步骤三：在确定多个调整方案的基础上，需要对每个调整方案的有效性进行评价，从而确定与问题对应的运行结果域。运行结果域是电网调控仿真计算分析运行域的重要组成部分，机器智能利用运行结果域“评价”计算结果，即实现拟人化的计算结果分析，是“数据-知识”体系中重要的知识一种体现。正常，若潮流收敛，运行数据域和运行结果域是成对出现的。如果潮流不收敛，运行数据域和运行结果域也都存在的。
[0099]
运行结果域的大圈(对应于第二结果域)，可以作为机器智能“评价”计算结果的范围空间。可以考虑优先利用运行结果域的小圈(对应于第一结果域)，“评价”潮流计算结果，并且在运行结果域的大圈范围内，进一步评价潮流计算结果合理性。此外，运行结果域的小圈(对应于第二结果域)，可以用于评价算题机器智能工作的完成质量依据，评价算题机器智能是否超过人的答案，或实现了人的同等水平、没有更优答案，或者没有完成任务。算题机器智能运行结果域形式结构如表2所示。
[0100]
表2运行结果域形式结构
[0101][0102]
步骤四：根据步骤二得到的运行数据域以及步骤三得到的运行结果域，确定电力系统的电网运行特性。以某线路过热稳场景为例，电力系统的电网运行特性的形式结构(包括但不限于)如表3所示：
[0103]
表3电网运行特性描述
[0104][0105]
其中，电网特征应能够便于机器智能辨识，相应能够提取数据-结果等对应的知识，便于后续的数据组织和计算结果的分析，以及计算结果报表的生成。机器智能的辨识对于人机模式(人主导、机跟随学习，简称人机模式)的学习和机人模式(机主导推理应用、人监督，简称机人模式)的推理是重要的过程，是建立起来数据-知识驱动体系比较重要的一步。
[0106]
极限t基础值和极限t基础条件：指的是根据电网特征辨识，原来的运行方式极限值和运行方式数据条件。
[0107]
极限t新的数值和极限t变化条件：指的是根据电网特征辨识，重新确定新的运行方式极限值和运行方式数据条件。
[0108]
其它的涉及潮流调整、元件过负荷处理、电压越限处理等稳态分析，以及暂态稳定n-1扫描、断面稳定极限计算、控制措施等动态分析，可参照表3使用。
[0109]
在本发明实施例中，算题机器智能比较重要的特征是支持仿真计算分析及控制人在回路交互方式，并能够独立尝试解决问题并完成任务。一般在实际计算分析时，针对潮流调整或计算稳定极限初始阶段，即本技术描述的人机模式，探索得出本技术描述的运行域(数据域及结果域)。基于此方式得出的知识经验(运行域)，在比较多的检修方式潮流调整和稳定计算、稳定极限求取等工作中，知识经验(运行域)基本是可复用的、可重复的，并且运行域的构造和形成并不复杂。使用时，人机模式是算题机器智能的专门的学习训练阶段，包括任务和目标的规划及相应知识的处理；机人模式是算题机器智能独立工作、完成任务的阶段。电网运行特性描述可以采用文本或报表格式，可由计算分析人员在人机模式训练算题机器智能了解任务和目标情况，由计算分析人员替算题机器智能生成文本或报表格式描述文件，也可考虑算题机器智能考虑结合眼动轨迹、人脸行为分析、语音、鼠标和键盘等设备，并结合应用大数据等人工智能技术，算题机器智能根据采集的信息、存储的以往类似场景知识，限行自主描述文件初稿。考虑到算题机器智能应用场景运行域的构造空间相对于整个电网空间是有限的，以人为主或以机为主形成描述文件是可行的，并不复杂。
[0110]
此外，本技术对应的是机器智能模拟人从：知识初略探索，经很多次类似的尝试，有些像是“迭代”过程，最终知识定形。这是一个知识轨迹的不断演变过程，即外圈
→
大圈
→
小圈这个轨迹的演变过程。图4表达的就是轨迹的演变过程，或者是迭代过程。
[0111]
本技术的关键点在于：算题机器智能如何模拟人利用仿真计算程序处理实际电网物理量和状态量较大的空间范围，转化为解决问题效率更高的简化空间范围。电力系统运行特性认知过程的复杂空间向简化的空间转换。这一转换过程，一方面是空间范围的压缩，来保证机器智能与人在合适的关心范围内共同关注，增强人机合作过程中电力系统分析的物理意义可解释性，是本技术较为重要的一点。另外一方面，也代表着电网的运行特性具有与特定参数范围内的直接相关的强弱，比如说电压和无功平衡就是局部的问题，其它区域的调整是相互配合的或者是辅助的，这也符合电力系统安全稳定计算分析实际工作中，经常假定一个问题是由多个小问题组成的，这些小问题相互之间可以先假定关系是解耦的，最后再集中汇集问题统一处理，符合人利用仿真程序研究过程中的多次试探和综合解决这一特征。
[0112]
从而，本技术利用仿真技术，将仿真计算分析程序数据物理设备及控制参数空间数万～数百万的空间范围降维，缩小到较小数量范围的运行数据域，该运行数据域包括用于解决问题的多种物理设备调整组合，每种物理设备调整组合都具有特定设备空间范围和运行参数空间范围，从而把复杂问题降维实现问题解决。本发明对仿真计算结果进行分析，以评价运行数据域所给出的调整方案的有效性，从而确定与问题对应的运行结果域。通过这种方式，可以从最初的全网计算结果输出较大的范围空间，逐步缩小到运行结果域所涵盖的特定简化范围的关键设备和一定的运行状态空间。从而，本发明通过降维数据空间变化、降维结果空间变化，把抽象的评价标准转化为对具体区域电网的物理设备及电气状态量定值，并建立起问题与数据域和结果域之间的关联关系，提炼出电网运行特性，以实现电力系统安全稳定分析的目的。进而解决了现有技术中存在的人工智能应用于电力系统安全稳定计算分析时计算数据与结果对应的可解释性较难实现的技术问题。
[0113]
示例性装置
[0114]
图5是本发明一示例性实施例提供的电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现装置的结构示意图。如图5所示，装置500包括：
[0115]
仿真计算模块510，用于针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态；
[0116]
运行数据域确定模块520，用于基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案；
[0117]
运行结果域确定模块530，用于对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性；
[0118]
电网运行特性确定模块540，用于根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果域。
[0119]
可选地，所述运行数据域确定模块520，具体用于：
[0120]
基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第一数据域；
[0121]
基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第二数据域，其中所述第一数据域的调整方案优于所述第二数据域的调整方案；
[0122]
基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第三数据域，其中所述第二数据域的调整方案优于所述第三数据域的调整方案；
[0123]
将所述第一数据域、所述第二数据域以及第三数据域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行数据域。
[0124]
可选地，所述运行结果域确定模块530，具体用于：
[0125]
对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第一结果域；
[0126]
对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第二结果域，其中所述第一结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第二结果域；
[0127]
对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第三结果域，其中所述第二结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第三结果域；
[0128]
将所述第一结果域、所述第二结果域以及第三结果域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行结果域。
[0129]
可选地，所述电力系统安全稳定计算分析的运行域由所述电网运行特性、所述运行数据域以及所述运行结果域组成。
[0130]
可选地，所述电网运行特性描述的是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知。
[0131]
本发明的实施例的电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现装置500与本发明的另一个实施例的电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法100相对应，在此不再赘述。
[0132]
示例性电子设备
[0133]
图6是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图6图示了根据本发明实施例的电子设备的框图。如图6所示，电子设备60包括一个或多个处理器61和存储器62。
[0134]
处理器61可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。
[0135]
存储器62可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器61可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的各个实施例的软件程序的对历史变更记录进行信息挖掘的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置63和输出装置64，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
[0136]
此外，该输入装置63还可以包括例如键盘、鼠标等等。
[0137]
该输出装置64可以向外部输出各种信息。该输出装置64可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
[0138]
当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。
[0139]
示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质
[0140]
除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对历史变更记录进行信息挖掘的方法中的步骤。
[0141]
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
[0142]
此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的对历史变更记录进行信息挖掘的方法中的步骤。
[0143]
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储
器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0144]
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
[0145]
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0146]
本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
[0147]
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
[0148]
还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0149]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

技术特征：
1.一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法，其特征在于，包括：针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性；根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行数据域，包括：基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第一数据域；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第二数据域，其中所述第一数据域的调整方案优于所述第二数据域的调整方案；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第三数据域，其中所述第二数据域的调整方案优于所述第三数据域的调整方案；将所述第一数据域、所述第二数据域以及第三数据域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行数据域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，包括：对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第一结果域；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第二结果域，其中所述第一结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第二结果域；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第三结果域，其中所述第二结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第三结果域；将所述第一结果域、所述第二结果域以及第三结果域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行结果域。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统安全稳定计算分析的运行域由所述电网运行特性、所述运行数据域以及所述运行结果域组成。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网运行特性描述的是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知。6.一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现装置，其特征在于，包括：仿真计算模块，用于针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对所述电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到多个仿真计算结果，其中每个仿真计算结果用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态；运行数据域确定模块，用于基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的运行
数据域，其中所述运行数据域包括用于解决所述问题的多种物理设备的调整组合，不同的物理设备调整组合对应于不同的调整方案；运行结果域确定模块，用于对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的运行结果域，其中所述运行结果域用于评价所述运行数据域所给出的调整方案的有效性；电网运行特性确定模块，用于根据所述运行数据域以及所述运行结果域，确定电网运行特性，其中所述电网运行特性包括所述电力系统存在的问题、与所述问题对应的运行数据域和运行结果域。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运行数据域确定模块，具体用于：基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第一数据域；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第二数据域，其中所述第一数据域的调整方案优于所述第二数据域的调整方案；基于所述多个仿真计算结果，确定与所述问题对应的第三数据域，其中所述第二数据域的调整方案优于所述第三数据域的调整方案；将所述第一数据域、所述第二数据域以及第三数据域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行数据域。8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运行结果域确定模块，具体用于：对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第一结果域；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第二结果域，其中所述第一结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第二结果域；对所述多个仿真计算结果进行分析，确定与所述问题对应的第三结果域，其中所述第二结果域对所述运行数据域所给出的调整方案的有效性评价高于所述第三结果域；将所述第一结果域、所述第二结果域以及第三结果域形成的数据空间确定为与所述问题对应的运行结果域。9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电力系统安全稳定计算分析的运行域由所述电网运行特性、所述运行数据域以及所述运行结果域组成。10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电网运行特性描述的是电网方式安排中运行条件发生变化，针对特定稳态或动态故障扰动通过仿真计算分析，得到的电网能承受的运行规律的认知。11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-5任一所述的方法。12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-5任一所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种电力系统安全稳定计算分析的机器智能实现方法及装置。其中，方法包括：针对电力系统存在的问题，利用仿真技术对电力系统中的不同物理设备进行投退操作或参数调整，得到用于反映在调整不同的物理设备后所述电力系统的运行状态的多个仿真计算结果；基于多个仿真计算结果，确定与问题对应的运行数据域，其中运行数据域包括用于解决所述问题的多种调整方案；对多个仿真计算结果进行分析，确定与问题对应的运行结果域，其中运行结果域用于评价运行数据域所给出的调整方案的有效性；根据运行数据域以及运行结果域，确定电网运行特性，其中电网运行特性包括电力系统存在的问题、与问题对应的运行数据域和运行结果域。果域。果域。


技术研发人员：卜广全 郭剑波 周子涵 吕晨 马士聪 黄彦浩
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/16