一種基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括：（1）根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃方案，建立相應(yīng)的規(guī)劃方案模型；（2）根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析電網(wǎng)預(yù)計(jì)發(fā)生的故障及概率，建立預(yù)想故障集；（3）利用基于混合潮流的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)計(jì)算預(yù)想故障集中所有故障對(duì)應(yīng)的潮流，對(duì)于存在潮流越界的故障，將負(fù)荷損失作為故障后果；（4）根據(jù)故障狀態(tài)的負(fù)荷損失與概率計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；（5）根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)尋找系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。本發(fā)明利用混合潮流克服了在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中，復(fù)雜大電網(wǎng)以及高階故障中單獨(dú)應(yīng)用交流潮流法遇到的潮流不收斂問題。
【專利說明】一種基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，并涉及電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究大多數(shù)集中于在滿足未來負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上，確定待建輸電線路的數(shù)量以及位置以使總投資成本最低這樣一個(gè)問題。其中，在對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行比較和安全穩(wěn)定校核時(shí)，一般采用確定性的方法對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行可靠性評(píng)估。確定性方法是在預(yù)期故障發(fā)生的情況下，研究電網(wǎng)的可靠性水平。最常用的確定性方法是系統(tǒng)N-1或N-K方法，即在任意一個(gè)或K個(gè)元件(如發(fā)電機(jī)、線路、變壓器等)故障退出運(yùn)行時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)中線路的潮流和節(jié)點(diǎn)電壓，校驗(yàn)其是否發(fā)生過載或電壓越界現(xiàn)象。確定性方法只是對(duì)系統(tǒng)的安全性作粗略估計(jì)，提出改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)的措施，但是該方法只是考慮了預(yù)想事故發(fā)生的后果，忽視了事故發(fā)生的概率，從而容易導(dǎo)致對(duì)發(fā)生后果嚴(yán)重而發(fā)生概率低的事件過于悲觀，而對(duì)發(fā)生概率高影響小的事件過于樂觀。
[0003]將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理論引入電網(wǎng)規(guī)劃中，同時(shí)考慮故障發(fā)生的概率及其產(chǎn)生的后果，來綜合地評(píng)定電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，并將風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為費(fèi)用，將電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用納入到電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。
[0004]在靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，判斷系統(tǒng)失效狀態(tài)和估計(jì)故障損失后果都依賴于潮流計(jì)算程序進(jìn)行的計(jì)算分析。然而在工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于系統(tǒng)規(guī)模的龐大和復(fù)雜性，以及大量直流輸電線路接入交流電網(wǎng)運(yùn)行，使得現(xiàn)有交流潮流計(jì)算方法的收斂性很難得到保障。尤其是在基于負(fù)荷水平預(yù)測的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、或者是針對(duì)高階故障進(jìn)行分析時(shí)，往往出現(xiàn)潮流計(jì)算不收斂導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)后果無法評(píng)估的問題。
[0005]復(fù)雜大電網(wǎng)的潮流計(jì)算收斂性問題一直是世界性的難題，至今也并無有效的方法能夠保證任意運(yùn)行方式下的電網(wǎng)潮流計(jì)算收斂。然而從電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的要求考慮，實(shí)際并不需要十分精確的潮流計(jì)算結(jié)果，因此可以將交流潮流法和直流潮流法相結(jié)合，用于計(jì)算電力系統(tǒng)的潮流。
[0006]直流潮流法雖然不能計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓的幅值，有功潮流也存在部分誤差，但與采用牛頓-拉夫遜法或P-Q解耦法的交流潮流比較，其有功功率的平均誤差不大(對(duì)于高壓電網(wǎng)，誤差一般在3-5%左右)。直流潮流求解時(shí)無需迭代，占用內(nèi)存少，計(jì)算時(shí)間大大降低，潮流的收斂性也優(yōu)于交流潮流。在計(jì)算故障后系統(tǒng)的潮流時(shí)，對(duì)于交流潮流計(jì)算發(fā)散的預(yù)想事故，采用直流潮流方法，近似計(jì)算得到電網(wǎng)中各線路的有功潮流；假定功率因數(shù)不變，則可進(jìn)一步基于有功潮流折算得到各線路的視在功率潮流，再結(jié)合直流最優(yōu)潮流便可計(jì)算出消除越限狀態(tài)所需的最小切負(fù)荷量，并將其作為故障損失的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估方法的不足，本發(fā)明提供一種基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，結(jié)合故障發(fā)生的概率與其產(chǎn)生的后果嚴(yán)重性，綜合地對(duì)電力系統(tǒng)安全水平做出評(píng)價(jià)，并且在潮流計(jì)算過程中，結(jié)合交流潮流法和直流潮流法的優(yōu)點(diǎn)，利用混合潮流克服在復(fù)雜大電網(wǎng)以及高階故障中單獨(dú)應(yīng)用交流潮流法遇到的潮流不收斂問題。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一、根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和未來需求制定規(guī)劃方案，并建立相應(yīng)的規(guī)劃方案模型；
[0010]步驟二、根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析電網(wǎng)預(yù)計(jì)發(fā)生的故障及其故障概率，建立預(yù)想故障集；
[0011]步驟三、利用基于混合潮流的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)計(jì)算預(yù)想故障集中所有故障對(duì)應(yīng)的潮流，對(duì)于存在潮流越界的故障，利用基于靈敏度的最優(yōu)安全控制算法計(jì)算用于消除越限狀態(tài)所需的切機(jī)切負(fù)荷量，該負(fù)荷損失即為故障造成的后果；
[0012]步驟四、利用步驟三的計(jì)算的切機(jī)切負(fù)荷量和相應(yīng)的故障概率計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；
[0013]步驟五、根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)，從而尋找系統(tǒng)的薄弱節(jié)點(diǎn)與薄弱線路。
[0014]本發(fā)明步驟三的具體內(nèi)容如下:
[0015]步驟I)從預(yù)掃描故 障集中提取故障狀態(tài)fk，利用交流潮流程序計(jì)算該故障狀態(tài)fk下的系統(tǒng)潮流；
[0016]步驟2)判斷步驟I)的交流潮流計(jì)算結(jié)果是否收斂，若收斂，則執(zhí)行步驟4)，否則執(zhí)行步驟3)；
[0017]步驟3)利用直流潮流計(jì)算故障狀態(tài)fk下的系統(tǒng)直流潮流，假設(shè):線路電阻比線路電抗小10倍以上，則線路1-j的電納為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)當(dāng)前電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和未來需求制定規(guī)劃方案，并建立相應(yīng)的規(guī)劃方案模型； 步驟二、根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析電網(wǎng)預(yù)計(jì)發(fā)生的故障及其故障概率，建立預(yù)想故障集； 步驟三、利用基于混合潮流的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)計(jì)算預(yù)想故障集中所有故障對(duì)應(yīng)的潮流，對(duì)于存在潮流越界的故障，利用基于靈敏度的最優(yōu)安全控制算法計(jì)算用于消除越限狀態(tài)所需的切機(jī)切負(fù)荷量 ，該負(fù)荷損失即為故障造成的后果； 步驟四、利用步驟三的計(jì)算的切機(jī)切負(fù)荷量和相應(yīng)的故障概率計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；步驟五、根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)，從而尋找系統(tǒng)的薄弱節(jié)點(diǎn)與薄弱線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其中，步驟一中建立多個(gè)規(guī)劃方案，利用系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃方案間的橫向比較，最終確定出最優(yōu)的規(guī)劃方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于混合潮流的電力系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其中，步驟三的具體內(nèi)容包括: 步驟I)從預(yù)掃描故障集中提取故障狀態(tài)fk，利用交流潮流程序計(jì)算該故障狀態(tài)fk下的系統(tǒng)潮流； 步驟2)判斷步驟I)的交流潮流計(jì)算結(jié)果是否收斂，若收斂，則執(zhí)行步驟4)，否則執(zhí)行步驟3)； 步驟3)利用直流潮流計(jì)算故障狀態(tài)fk下的系統(tǒng)直流潮流，假設(shè):線路電阻比線路電抗小10倍以上，則線路1-j的電納為:
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK103985066SQ201410213868
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】曾沅, 秦超, 朱文峰, 周保榮, 金小明 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司