一種基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì) 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 新能源發(fā)電如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電由于其發(fā)電技術(shù)的日益成熟和巨大的環(huán)境效應(yīng) 逐漸受到關(guān)注，但由于其本身的隨機(jī)性，若大量接入電網(wǎng)，將加劇電網(wǎng)的不確定性，給電網(wǎng) 的安全運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的確定性潮流計(jì)算方法只能反映電力系統(tǒng)在某種確定工況下的 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況，不能用于計(jì)及不確定性因素場景的分析，而概率潮流計(jì)算方法是解決這一 問題的有效工具。
[0003] 概率潮流計(jì)算方法最先是由Borkowska在1974年提出的，概率潮流計(jì)算實(shí)質(zhì)是求 解含有隨機(jī)參數(shù)的潮流方程。其中，輸入隨機(jī)變量為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)注入的有功和無功功 率（其不確定性來源于負(fù)荷的波動(dòng)、可再生能源發(fā)電出力的波動(dòng)和發(fā)電機(jī)的停運(yùn)）。輸出隨 機(jī)變量包括狀態(tài)輸出隨機(jī)變量（即節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角）和支路潮流。解概率潮流方程的 過程就是根據(jù)輸入隨機(jī)變量的期望值、方差或概率分布來確定輸出隨機(jī)變量的期望值、方 差或概率分布。
[0004] 目前，概率潮流計(jì)算方法大致分為點(diǎn)估計(jì)法、解析法以及模擬法。點(diǎn)估計(jì)法是一種 近似的求解方法，雖然速度快，輸出變量的期望和方差精度高，但輸出變量的高階矩誤差較 大且難以得到輸出變量的概率分布；解析法包括快速傅里葉變換法、半不變量法和一次二 階矩法，雖然計(jì)算速度快，但精度沒有模擬法高；模擬法的代表是蒙特卡羅模擬法，傳統(tǒng)的 蒙特卡羅模擬法利用隨機(jī)抽樣技術(shù)抽取輸入變量的樣本，進(jìn)行多次確定性潮流計(jì)算后從而 得到輸出變量的概率分布，精度很高，但耗時(shí)相當(dāng)長，基于拉丁超立方抽樣的改進(jìn)蒙特卡羅 模擬法基于分層抽樣的原理，抽取較少的樣本即可滿足隨機(jī)變量的概率特征，速度快于傳 統(tǒng)的蒙特卡羅模擬法，同時(shí)可保證計(jì)算精度。如何在保證計(jì)算精度的同時(shí)提高計(jì)算速度，是 目前概率潮流計(jì)算方法所需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算的多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法。
[0006] 本發(fā)明的基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0007] 1)根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的累積分布函數(shù)和概率密度函數(shù)，利用改進(jìn)拉丁超立 方抽樣法對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行抽樣，建立新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣；
[0008] 2)針對電網(wǎng)可分區(qū)的特點(diǎn)，利用節(jié)點(diǎn)撕裂法對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，建立多區(qū)域交互迭 代計(jì)算模型；
[0009] 3)將1)所得新能源發(fā)電功率的樣本矩陣作為2)所建立的多區(qū)域交互迭代計(jì)算模 型的輸入量進(jìn)行概率潮流計(jì)算，利用核密度估計(jì)對概率潮流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行擬合，得到節(jié)點(diǎn) 電壓和支路潮流的概率密度函數(shù)及累積分布函數(shù)。
[0010] 本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選方案中，步驟1)中建立的新能源發(fā)電功率變量的樣本矩 陣按照以下方式建立：
[0011] 首先根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的累積分布函數(shù)對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行分層； 然后在分層后的每個(gè)子區(qū)間根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的概率密度函數(shù)選擇概率密度值最 大的點(diǎn)作為樣本點(diǎn)；最后將樣本點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)排序，建立新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣。
[0012] 本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選方案中，步驟3)的具體流程為：首先將1)所得新能源發(fā)電 功率變量的樣本矩陣作為2)所建立的多區(qū)域交互迭代計(jì)算模型的輸入量進(jìn)行循環(huán)計(jì)算， 每次循環(huán)計(jì)算提取新能源發(fā)電功率變量樣本矩陣的某一列向量作為輸入量；然后根據(jù)循環(huán) 計(jì)算所得的輸出變量的結(jié)果建立輸出變量的樣本矩陣；最后利用核密度估計(jì)擬合輸出變量 的概率密度函數(shù)。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 本發(fā)明針對傳統(tǒng)的拉丁超立方抽樣法難以考慮概率分布的尾部特征，提出了改進(jìn) 拉丁超立方抽樣法對隨機(jī)變量進(jìn)行抽樣，在分層后每個(gè)子區(qū)間內(nèi)選擇概率密度值最大的點(diǎn) 作為樣本點(diǎn)，提高了樣本的有效性并充分考慮了概率分布的尾部特征；針對電網(wǎng)可分區(qū)的 特點(diǎn)，提出了利用節(jié)點(diǎn)撕裂法對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，建立多區(qū)域交互迭代的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)并行 計(jì)算的同時(shí)減少了潮流計(jì)算的雅克比矩陣維數(shù)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0017] 參見附圖1，本發(fā)明的基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0018] 1)根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的累積分布函數(shù)和概率密度函數(shù)，利用改進(jìn)拉丁超立 方抽樣法對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行抽樣，建立新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣。
[0019] 假設(shè)隨機(jī)變量Xi，X2，…XKS K個(gè)新能源發(fā)電功率變量，對于隨機(jī)變量Xk(k = 1，2,…，K)，其概率密度函數(shù)為fk(x)，累積分布函數(shù)為Fk(x)。
[0020] ⑴抽樣
[0021] 首先對隨機(jī)變量Xk累積分布函數(shù)Fk(x)的取值區(qū)間[0，1]進(jìn)行N等分，生成N個(gè) 子區(qū)間
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法，其特征在于，該方法包括w下步 驟： 1) 根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的累積分布函數(shù)和概率密度函數(shù)，利用改進(jìn)拉下超立方抽 樣法對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行抽樣，建立新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣； 2) 針對電網(wǎng)可分區(qū)的特點(diǎn)，利用節(jié)點(diǎn)撕裂法對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，建立多區(qū)域交互迭代計(jì) 算模型； 3) 將1)所得新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣作為2)所建立的多區(qū)域交互迭代計(jì)算模 型的輸入量進(jìn)行概率潮流計(jì)算，得到輸出變量的離散結(jié)果，利用核密度估計(jì)對輸出變量的 離散結(jié)果進(jìn)行擬合，得到輸出變量的概率密度函數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法，其特征在于，所 述步驟1)中建立的新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣按照W下方式建立： 首先根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的累積分布函數(shù)對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行分層；然后 在分層后的每個(gè)子區(qū)間根據(jù)新能源發(fā)電功率變量的概率密度函數(shù)選擇概率密度值最大的 點(diǎn)作為樣本點(diǎn)；最后將樣本點(diǎn)進(jìn)行排序，建立新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法，其特征在于， 所述步驟3)的具體流程為： 首先將1)所得新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣作為2)所建立的多區(qū)域交互迭代計(jì)算 模型的輸入量進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，每次循環(huán)計(jì)算提取新能源發(fā)電功率變量樣本矩陣的某一列向 量作為輸入量；然后根據(jù)循環(huán)計(jì)算所得的輸出變量的結(jié)果建立輸出變量的樣本矩陣；最后 利用核密度估計(jì)擬合輸出變量的概率密度函數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多區(qū)域交互迭代的概率潮流計(jì)算方法，首先利用改進(jìn)拉丁超立方抽樣法對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行抽樣，建立新能源發(fā)電功率變量的樣本矩陣；然后利用節(jié)點(diǎn)撕裂法對電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，建立多區(qū)域交互迭代計(jì)算模型；最后進(jìn)行概率潮流計(jì)算。本發(fā)明方法可考慮隨機(jī)變量概率分布的尾部特征，利用改進(jìn)拉丁超立方抽樣法對新能源發(fā)電功率變量進(jìn)行抽樣，提高了樣本有效性；本發(fā)明方法利用節(jié)點(diǎn)撕裂法對電網(wǎng)分區(qū)，建立多區(qū)域交互迭代計(jì)算模型，可實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算并減少潮流計(jì)算的雅克比矩陣維數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多區(qū)域概率潮流計(jì)算。
【IPC分類】H02J3-00
【公開號】CN104682387
【申請?zhí)枴緾N201510104213
【發(fā)明人】喻潔, 仇式鹍, 梅軍, 鄭建勇, 孫博宇
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月10日