一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，包括下述步驟：首先建立分布式電源的隨機(jī)輸出模型，并確定模型內(nèi)隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性，再采用兩點(diǎn)估計法獲得計算樣本值及樣本的權(quán)重，然后基于各個樣本，分別采用連續(xù)潮流法獲得相應(yīng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度，基于所得結(jié)果及各樣本的權(quán)重，計算電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度的統(tǒng)計特征值，最后引入柯尼斯-費(fèi)希爾Cornish-Fisher級數(shù)，評估相應(yīng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度概率分布。本發(fā)明采用兩點(diǎn)評估法選取樣本點(diǎn)進(jìn)行確定性的計算分析，將不確定性問題轉(zhuǎn)換成確定性計算，利用連續(xù)潮流法求解各個樣本點(diǎn)的電壓穩(wěn)定臨界值，由此評估含隨機(jī)輸出的分布式電源的配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定情況，評估精度高。
【專利說明】一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)及分布式電源接入配電網(wǎng)的分析方法，具體涉及一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電壓穩(wěn)定是電力系統(tǒng)在額定運(yùn)行條件下和遭受擾動之后系統(tǒng)中所有母線都持續(xù)地保持可接受電壓的能力。靜態(tài)電壓穩(wěn)定是指系統(tǒng)受到小擾動后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力，主要用以定義系統(tǒng)正常運(yùn)行和事故后運(yùn)行方式下的電壓靜穩(wěn)定儲備情況，常用負(fù)荷裕度來評估。所謂負(fù)荷裕度是指負(fù)荷按給定方向增長直至電壓崩潰點(diǎn)所需增加的負(fù)荷總量。
[0003]靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法是建立在系統(tǒng)潮流方程(或擴(kuò)展潮流方程)的基礎(chǔ)上，其電壓穩(wěn)定的臨界點(diǎn)，在物理上是系統(tǒng)達(dá)到最大傳輸功率的點(diǎn)，在數(shù)學(xué)上是系統(tǒng)潮流是否存在可行解的問題，其計算方法主要有兩種:一種是連續(xù)潮流法，另一種是非線性規(guī)劃法。非線性規(guī)劃法可有效避免臨近電壓穩(wěn)定極限時潮流雅可比矩陣奇異及潮流不收斂的情形，但是隨著 系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，約束方程數(shù)將急劇地增加，計算量大，求解困難。連續(xù)潮流法具有較強(qiáng)的魯棒性和靈活性，是解決臨界點(diǎn)附近的收斂問題的理想方法。
[0004]配電網(wǎng)的運(yùn)行時刻受到隨機(jī)因素的影響和干擾，如負(fù)荷功率預(yù)測的不準(zhǔn)確性、擾動及相應(yīng)的保護(hù)動作、太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的輸出均具有隨機(jī)性。由于風(fēng)能、太陽能發(fā)電等分布式電源受自然天氣影響很大，隨著風(fēng)速和太陽輻照度的變化而變化，其對電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響具有隨機(jī)和不確定性，因此有必要進(jìn)行靜態(tài)電壓穩(wěn)定的概率評估。
[0005]目前，研究電力系統(tǒng)不確定性問題主要采用概率分析方法，歸納起來主要有以下幾種:解析法、蒙特卡羅法和近似法。解析法采用數(shù)學(xué)假設(shè)對所研究的問題進(jìn)行線性化處理，計算效率較高，但需要較為繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，其中半不變量法應(yīng)用較多；蒙特卡羅法可以方便地模擬系統(tǒng)的各種不確定因素，但需要反復(fù)大量的抽樣計算；近似法根據(jù)已知隨機(jī)變量的概率分布，采用近似公式求取待求變量的統(tǒng)計特性，以點(diǎn)估計法和一次二階矩法為代表。在這三種方法中，蒙特卡羅方法可直接仿真待求隨機(jī)變量的概率分布，而解析法和近似法需計算出矩或半不變量之后，通過級數(shù)展開求得概率分布，應(yīng)用較多的是革蘭-沙利爾(Gram-Charlier)級數(shù)，但其在近似表達(dá)非正態(tài)概率分布時，存在一定的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，本發(fā)明通過連續(xù)潮流法，可以求得分布式電源出力及負(fù)荷已知情況下的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)，適用于配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)的確定性計算；通過點(diǎn)估計法處理配電網(wǎng)中的不確定性因素，將不確定性分析轉(zhuǎn)換成若干次確定性計算，適用于接入了輸出功率具有隨機(jī)性的分布式電源的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定評估，也適用于負(fù)荷大小隨機(jī)的配電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定評估。
[0007]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明提供一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0009]A、建立分布式電源的隨機(jī)輸出模型，并確定模型內(nèi)隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性；
[0010]B、采用兩點(diǎn)估計法構(gòu)造樣本點(diǎn)，并確定樣本值及樣本的權(quán)重系數(shù)；
[0011]C、采用連續(xù)潮流法獲得各個樣本的靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度；
[0012]D、基于所得結(jié)果及各樣本的權(quán)重，確定電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度的統(tǒng)計特征值；
[0013]E、采用柯尼斯-費(fèi)希爾Cornish-Fisher級數(shù)評估靜態(tài)電壓穩(wěn)定負(fù)荷裕度的概率分布。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟A中，分布式電源的隨機(jī)輸出模型包括:
[0015]①風(fēng)力發(fā)電機(jī)組隨機(jī)輸出模型:
[0016]風(fēng)速概率分布為兩參數(shù)Weibull分布，其概率密度函數(shù)為:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種基于兩點(diǎn)估計法的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: A、建立分布式電源的隨機(jī)輸出模型，并確定模型內(nèi)隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性； B、采用兩點(diǎn)估計法構(gòu)造樣本點(diǎn)，并確定樣本值及樣本的權(quán)重系數(shù)； C、采用連續(xù)潮流法獲得各個樣本的靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度； D、基于所得結(jié)果及各樣本的權(quán)重，確定電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度的統(tǒng)計特征值； E、采用柯尼斯-費(fèi)希爾Cornish-Fisher級數(shù)評估靜態(tài)電壓穩(wěn)定負(fù)荷裕度的概率分布。
2.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟A中，分布式電源的隨機(jī)輸出模型包括: ①風(fēng)力發(fā)電機(jī)組隨機(jī)輸出模型: 風(fēng)速概率分布為兩參數(shù)Weibull分布，其概率密度函數(shù)為:
3.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟A中，確定模型內(nèi)隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性包括確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型內(nèi)η個隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性和光伏發(fā)電系統(tǒng)隨機(jī)輸出模型內(nèi)η個隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性； .1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型內(nèi)η個隨機(jī)變量的統(tǒng)計特性包括: 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率為連續(xù)隨機(jī)變量X1，其概率密度函數(shù)為f (Ρω):
4.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟B包括:對于配電系統(tǒng)中各種隨機(jī)變量XpX1 e X，1=1，2，3，…n，分別構(gòu)造兩個樣本點(diǎn)X1,pXu，樣本點(diǎn)中隨機(jī)變量X1的取值分別xu'xu，其它變量取其均值，即樣本點(diǎn)Xlll= ( μ 1; μ 2，…
5.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟C中，靜態(tài)電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小擾動后，電力系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力，采用負(fù)荷裕度來評估；負(fù)荷裕度是指負(fù)荷按給定方向增長直至電壓崩潰點(diǎn)所需增加的負(fù)荷總量，在給定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的條件下，采用連續(xù)潮流法求解； 連續(xù)潮流法在系統(tǒng)靜態(tài)PV曲線的每一點(diǎn)均反復(fù)迭代，計算潮流，其基本方程描述為: F (x) + Ab=0 (28)； 其中:λ為負(fù)荷參數(shù)變量，表示系統(tǒng)的負(fù)荷水平；x為q維狀態(tài)向量；F為r維函數(shù)向量；b為r維常量向量，表示負(fù)荷增長方式，且I |b| |=1 ；F (X)代表潮流平衡方程，將λ當(dāng)作變量，式(28)改寫為: F (e, f, λ )=0 (29)； 其中，e、f分別為節(jié)點(diǎn)電壓U的實部和虛部，列向量[e f λ]-1為擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)向量； 采用連續(xù)潮流法獲得各個樣本的靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度包括下述步驟: ①確定擴(kuò)展潮流方程的預(yù)解； ②確定擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量的修正值。
6.如權(quán)利要求5所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟①的確定擴(kuò)展潮流方程的預(yù)解包括: 對擴(kuò)展潮流方程(29)各變量分別取偏導(dǎo)，得到其線性化的增量方程: dF (e, f, λ ) = Fede+Ffdf+FA d λ =O (30); 即:
7.如權(quán)利要求5所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟②的確定擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量的修正值包括: 得到擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)變量的預(yù)解后，設(shè)預(yù)解中的連續(xù)參數(shù)為tk，預(yù)解值為P，即tk = P，得到擴(kuò)展潮流方程:
8.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟D基于所得結(jié)果及各樣本的權(quán)重，確定電壓穩(wěn)定臨界值及臨界負(fù)荷裕度的統(tǒng)計特征值包括: 隨機(jī)變量X1相互獨(dú)立且概率分布已知的條件下，通過2n次確定性函數(shù)的計算求得待求隨機(jī)量Z的前3階矩a」(z) (j = I, 2，3),表達(dá)式如下:
9.如權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定概率評估方法，其特征在于，所述步驟E采用柯尼斯-費(fèi)希爾Cornish-Fisher級數(shù)評估靜態(tài)電壓穩(wěn)定負(fù)荷裕度的概率分布包括下述步驟: a、根據(jù)所需求解的隨機(jī)變量電壓穩(wěn)定臨界值Z的t階半不變量kt與其各階原點(diǎn)矩E(zJ)的關(guān)系求電壓穩(wěn)定臨界值的半不變量，kt與E(V)的關(guān)系如下式所示:
【文檔編號】G06F19/00GK103870700SQ201410110941
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】胡麗娟, 劉科研, 盛萬興, 孟曉麗, 賈東梨, 何開元, 程繩 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院