本發(fā)明涉及互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著電力市場(chǎng)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)不斷增加大容量發(fā)電機(jī)組和特高壓遠(yuǎn)距離的輸電線路。現(xiàn)代電網(wǎng)已經(jīng)成為一個(gè)高度復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，而對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的可靠性評(píng)估較為困難。因此，可以將電力系統(tǒng)分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、變電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)等子系統(tǒng)，然后分別評(píng)估其可靠性。其中，互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估分析是非常重要的一部分?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)，顧名思義，是指用具有一定輸送能力的輸電線把兩個(gè)或多個(gè)原來彼此獨(dú)立的電力系統(tǒng)聯(lián)系起來的系統(tǒng)，互聯(lián)后的系統(tǒng)可以互相支援容量，有助于正常運(yùn)行，提高了各子系統(tǒng)的可靠性。互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法分為概率性方法和確定性方法，概率性方法又分為解析法和模擬法，解析法對(duì)于元件數(shù)多的系統(tǒng)容易產(chǎn)生維數(shù)災(zāi)，不適于實(shí)際的大規(guī)?；ヂ?lián)發(fā)電系統(tǒng)。模擬法在滿足一定精度的要求下，抽樣次數(shù)與系統(tǒng)規(guī)模無關(guān)，因?yàn)橛捎谄鋵?shí)用性和靈活性得以在實(shí)際工程中得到應(yīng)用和推廣。而模擬法又稱蒙特卡洛模擬法，主要分為序貫和非序貫，序貫?zāi)M法是按照時(shí)間順序，在某一時(shí)間跨度上進(jìn)行模擬，需要以時(shí)鐘推進(jìn)的方式抽樣并分析元件和系統(tǒng)的狀態(tài)，因此需要較多的內(nèi)存空間和較長(zhǎng)的仿真時(shí)間，且模擬流程比較復(fù)雜。并且模擬法需進(jìn)行大量確定型潮流計(jì)算，得到準(zhǔn)確的可靠性評(píng)估結(jié)果計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法，該方法收斂速度快，不需占用較多內(nèi)存空間，仿真時(shí)間短，可靠性評(píng)估準(zhǔn)確、效率高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法，所述方法包括以下步驟：1)輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)；2)采用非序貫蒙特卡洛法對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有的元件進(jìn)行抽樣，形成一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)；3)通過系統(tǒng)狀態(tài)判斷系統(tǒng)電力供給是否充足，若充足，則進(jìn)行下一步，若不充足，則系統(tǒng)進(jìn)行切負(fù)荷，并且計(jì)算切負(fù)荷量，進(jìn)行下一步；4)計(jì)算該系統(tǒng)狀態(tài)下的可靠性指標(biāo)；5)判斷精度是否滿足設(shè)定值，若滿足，則進(jìn)行下一步，若不滿足，重復(fù)進(jìn)行步驟2；6)計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；7)輸出可靠性指標(biāo)。進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案為所述的步驟2)中，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有的發(fā)電機(jī)和聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行非序貫抽樣，獲得取值區(qū)間為[0,1]的均勻差異序列，根據(jù)各元件的強(qiáng)迫停運(yùn)率來判斷是否為故障狀態(tài)，從而形成一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)。進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案為所述的步驟2)中，假設(shè)系統(tǒng)由m個(gè)元件組成，每個(gè)元件只有兩種狀態(tài)——運(yùn)行和故障，抽取一個(gè)[0，1]上的均勻分布隨機(jī)數(shù)Uk，元件的無效度用PFk來表示，則元件k的狀態(tài)為：抽取m個(gè)隨機(jī)數(shù)U1,...,Uk,...,Um，可以通過上式來確定一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)x＝(S1,...,Sk,...,Sm)，重復(fù)以上過程N(yùn)S次，就可以得到一個(gè)包含NS個(gè)的樣本狀態(tài)集合X＝{x1,...,xNS}。進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案為所述的步驟3)中，該方法建立一種線性規(guī)劃的模型，通過該模型，就能夠全面地簡(jiǎn)便地對(duì)互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行切負(fù)荷量計(jì)算。如下式所示：0≤CLi≤PLi|fij|≤Iij式中：i＝1,2,……n，n為系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，PGi和代表區(qū)域i發(fā)電機(jī)出力及其上限；PLi為區(qū)域i的負(fù)荷；CLi代表區(qū)域i的切負(fù)荷量；fij代表區(qū)域j到i的功率，fij＝-fji；Iij代表聯(lián)絡(luò)線ij的熱極限。進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案為所述的步驟4)中，其中，F(xiàn)(x)表示可靠性指標(biāo)測(cè)試函數(shù)，自變量為系統(tǒng)狀態(tài)x。表示隨機(jī)函數(shù)F(x)的均值。進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案為所述的步驟5)中，其中，V(F)表示隨機(jī)函數(shù)F(x)的方差，其中，β表示隨機(jī)函數(shù)F(x)的方差系數(shù)，方差系數(shù)β即精度，若β小于設(shè)定的值，則認(rèn)為滿足精度要求，停止抽樣計(jì)算過程，否則繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)抽樣和計(jì)算分析。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本方法在非序貫蒙特卡洛方法的基礎(chǔ)上采用確定型序列的抽樣參數(shù)，該方法改善了傳統(tǒng)模擬法需要進(jìn)行大量潮流計(jì)算，耗時(shí)長(zhǎng)的特點(diǎn)，該方法算法容易實(shí)現(xiàn)，內(nèi)存需求低，收斂速度快，仿真時(shí)間短，可靠性評(píng)估準(zhǔn)確、效率高。附圖說明圖1是基于擬蒙特卡洛的非序貫蒙特卡洛法的互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估流程圖。圖2是IEEERTS-96三區(qū)域簡(jiǎn)化系統(tǒng)。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。擬蒙特卡洛與傳統(tǒng)基于采樣的可靠性評(píng)估方法不同，其序列并非隨機(jī)生成，而是按一定規(guī)則生成的確定型序列，蒙特卡洛模擬的誤差可分解為兩個(gè)因子相乘的形式，如式(1)：式中：為L(zhǎng)∞-差異性，定義如式(2)；式中：J為Ω中包含原點(diǎn)的超矩形，Vol(J)為其體積；nJ為序列在J中點(diǎn)的數(shù)量，n為序列中點(diǎn)的總數(shù)。越小，代表序列在空間中分布更均勻。式(1)中，V(p)由待模擬系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定。因此，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)確定時(shí)，蒙特卡洛模擬方法的精度取決于序列的差異性。抽樣方法產(chǎn)生s維均勻分布序列的為：任意維度均勻分布序列最小如式(4)，滿足該式的序列稱為低差異序列，式(3)和(4)中：n為樣本規(guī)模。對(duì)比式(3)和(4)，序列的L∞-差異性由O(n-1/2)變?yōu)镺(n-1)，再結(jié)合式(1)，引入低差異序列后，蒙特卡洛的模擬精度大大提高，蒙特卡洛的收斂速度可由O(n-1/2)變?yōu)镺(n-1)，從而大大加快蒙特卡洛的收斂。所以將擬蒙特卡洛引入非序貫蒙特卡洛法的互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性性評(píng)估方法，將大大加快該方法的效率。圖1為基于擬蒙特卡洛的非序貫蒙特卡洛法的互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估流程：1)輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)；2)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有的發(fā)電機(jī)和聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行非序貫抽樣，獲得取值區(qū)間為[0，1]的均勻低差異序列，根據(jù)各元件的強(qiáng)迫停運(yùn)率來判斷是否為故障狀態(tài)，從而形成一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)；非序貫蒙特卡洛方法中，對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)元件進(jìn)行抽樣就可以得到元件狀態(tài)，所有這些元件狀態(tài)組合起來就形成一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。假設(shè)系統(tǒng)由m個(gè)元件組成，則系統(tǒng)狀態(tài)x＝(S1,...,Sk,...,Sm)，其中Sk代表元件k的狀態(tài)。系統(tǒng)中元件的概率特性可以用[0，1]上的均勻分布來描述，只需要確定每一個(gè)元件的狀態(tài)，就能確定系統(tǒng)狀態(tài)x。假設(shè)每個(gè)元件只有兩種狀態(tài)——運(yùn)行和故障，抽取一個(gè)[0，1]上的均勻分布隨機(jī)數(shù)Uk，元件的無效度用PFk來表示，則有：抽取m個(gè)隨機(jī)數(shù)可以通過式(5)來確定一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)x＝(S1,...,Sk,...,Sm)，重復(fù)以上過程N(yùn)S次，就可以得到一個(gè)包含NS個(gè)的樣本狀態(tài)集合X＝{x1,...,xNS}；3)通過系統(tǒng)狀態(tài)判斷系統(tǒng)電力供給是否充足，若充足，則進(jìn)行下一步；若不充足，則系統(tǒng)進(jìn)行切負(fù)荷，并且計(jì)算切負(fù)荷量，進(jìn)行下一步；用非序貫仿真時(shí)，抽取到的系統(tǒng)狀態(tài)需要通過潮流計(jì)算來判斷是否出現(xiàn)線路過負(fù)荷、電壓越限等問題，如果出現(xiàn)問題，則系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行負(fù)荷削減計(jì)算；本發(fā)明建立一種線性規(guī)劃的模型，通過該模型，就能夠全面地簡(jiǎn)便地對(duì)互聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行切負(fù)荷量計(jì)算。如式(6)所示：式中：i＝1,2,……n，n為系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，PGi和代表區(qū)域i發(fā)電機(jī)出力及其上限；PLi為區(qū)域i的負(fù)荷；CLi代表區(qū)域i的切負(fù)荷量；fij代表區(qū)域j到i的功率，fij＝-fji；Iij代表聯(lián)絡(luò)線ij的熱極限；舉例：如果是三個(gè)系統(tǒng)，則該模型為：0≤CLi≤PLi(i＝1,2,3)|fij|≤Iij(i＝1,2,3)式中：PGi和代表區(qū)域i發(fā)電機(jī)出力及其上限；PLi為區(qū)域i的負(fù)荷；CLi代表區(qū)域i的切負(fù)荷量；fij代表區(qū)域j到i的功率，fij＝-fji；Iij代表聯(lián)絡(luò)線ij的熱極限；4)計(jì)算該系統(tǒng)狀態(tài)下的可靠性指標(biāo)；其中，F(xiàn)(x)表示可靠性指標(biāo)測(cè)試函數(shù)，自變量為系統(tǒng)狀態(tài)x。表示隨機(jī)函數(shù)F(x)的均值；5)判斷精度是否滿足設(shè)定值，若滿足，則進(jìn)行下一步；若不滿足，重復(fù)進(jìn)行步驟2)；其中，V(F)表示隨機(jī)函數(shù)F(x)的方差其中，β表示隨機(jī)函數(shù)F(x)的方差系數(shù)；使用式(9)計(jì)算方差系數(shù)β。若β小于設(shè)定的值，則認(rèn)為滿足精度要求，停止抽樣計(jì)算過程；否則繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)抽樣和計(jì)算分析；6)計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；7)輸出可靠性指標(biāo)。實(shí)例描述：以IEEERTS-96系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)是由三個(gè)RTS-79系統(tǒng)互聯(lián)而來，而RTS-79系統(tǒng)共有32臺(tái)發(fā)電機(jī)組，38條輸電線路和24個(gè)節(jié)點(diǎn)，總裝機(jī)容量為3405MW，年最大負(fù)荷為2850MW。因此，IEEERTS-96系統(tǒng)包括96臺(tái)發(fā)電機(jī)組，120條輸電線路和73個(gè)節(jié)點(diǎn)，總裝機(jī)容量為10215MW，年最大負(fù)荷為8550MW。其接線圖簡(jiǎn)化模型如圖2所示，它是由三個(gè)單獨(dú)的RTS-79系統(tǒng)通過七條聯(lián)絡(luò)線連接而成的。這七條聯(lián)絡(luò)線分別是：區(qū)域1和區(qū)域2：51英里230kV線路連接母線#123和母線#217；區(qū)域1和區(qū)域2：52英里230kV線路連接母線#113和母線#215；區(qū)域1和區(qū)域2：42英里138kV線路連接母線#107和母線#203；區(qū)域2和區(qū)域3：72英里230kV線路連接母線#223和母線#318；區(qū)域1和區(qū)域3：67英里230kV線路連接母線#121和母線#325；區(qū)域3：移相變壓器被連接在母線#325和#323之間；區(qū)域1和區(qū)域3：可選的直流輸電線路連接母線#113和母線#316。本方法以簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣100000次的結(jié)果為基準(zhǔn)，分別利用本文方法計(jì)算400、800、1600、3200、6400次，基準(zhǔn)誤差定義為：式中：εn為采樣次數(shù)為n時(shí)本文方法誤差；代表采樣次數(shù)為n時(shí)本文方法所得方差系數(shù)；為簡(jiǎn)單隨機(jī)采樣100000次所得結(jié)果。將本發(fā)明所述方法的第5步判斷精度是否滿足設(shè)定值改為判斷抽樣次數(shù)是否滿足設(shè)定值，若滿足，則進(jìn)行下一步；若不滿足，重復(fù)進(jìn)行步驟2)；按照以上步驟對(duì)三區(qū)域系統(tǒng)非序貫仿真。表1為不同抽樣次數(shù)仿真結(jié)果從表1中數(shù)據(jù)可得，本文提出的基于擬蒙特卡洛的可靠性評(píng)估算法具有較好的收斂特性，6400次計(jì)算的結(jié)果已與100000次簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的結(jié)果相近。表2為按照所述方法計(jì)算RTS-96在不同負(fù)荷下的可靠性指標(biāo)負(fù)荷LOLPEENSt/s5000095.52010000095.90915000095.21420000095.83125000095.78828500.0132423169.499295.927通過表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較小時(shí)，可靠性指標(biāo)很小幾乎為0，說明此時(shí)的系統(tǒng)非?？煽?，易于滿足負(fù)荷要求；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷越來越大時(shí)，可靠性指標(biāo)逐漸增大，說明系統(tǒng)有較大的可能性無法滿足負(fù)荷需求，越不可靠。由于RTS-96三區(qū)域系統(tǒng)中存在著容量支援的輸電協(xié)議，假設(shè)各子系統(tǒng)所允許聯(lián)絡(luò)線通過的支援容量不超過最大聯(lián)絡(luò)線容量的10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％這幾種情況，分別計(jì)算這幾種情況下的可靠性指標(biāo)。表3RTS-96不同聯(lián)絡(luò)線容量下的可靠性指標(biāo)上表可以看出隨著可靠性指標(biāo)LOLP、EENS隨著各子系統(tǒng)允許聯(lián)絡(luò)線通過容量的增大而減小，說明此時(shí)系統(tǒng)間相互支援增大，系統(tǒng)變得更加可靠穩(wěn)定。假設(shè)在滿足自身負(fù)荷的條件下，留下最大負(fù)荷的0％，2％，4％，6％，8％，10％，12％，14％，16％，18％，20％，22％，24％，26％作為備用容量，分別計(jì)算這幾種情況下的可靠性指標(biāo)，以研究系統(tǒng)備用容量對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。表4RTS-96在不同備用容量下的可靠性指標(biāo)備用容量LOLPEENSt/s0％0.0139924114.352895.3472％0.0157024207.109895.1684％0.0157724547.491395.1306％0.0175024664.639995.6928％0.0191826233.937595.34310％0.0215028280.384495.83112％0.0248429885.021595.58014％0.0287034842.062695.60216％0.0318237279.887695.81518％0.0376243247.789495.54920％0.0440248080.961995.05622％0.0497855062.459895.30724％0.0628767627.450795.43826％0.0717280567.546595.403本方法在非序貫蒙特卡洛方法的基礎(chǔ)上采用確定型序列的抽樣參數(shù)，該方法改善了傳統(tǒng)模擬法需要進(jìn)行大量潮流計(jì)算，耗時(shí)長(zhǎng)的特點(diǎn)，該方法算法容易實(shí)現(xiàn)，內(nèi)存需求低，收斂速度快，仿真時(shí)間短，可靠性評(píng)估準(zhǔn)確、效率高。當(dāng)前第1頁1 2 3