[發明專利]一種考慮電力系統功頻靜特性的快速概率潮流計算方法

有效

• 申請號: 201410061785.3
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103825269A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 張步涵;段瑤;姚建國;鄧韋斯;楊勝春;吳俊利;丁茂生;靳冰潔;王珂;張凱敏;別佩;曾遠方;李玫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;中國電力科學研究院南京分院;國家電網公司;國網寧夏電力公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F19/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于電力系統穩態分析領域，更具體地，涉及一種考慮電力系統功頻靜特性的快速概率潮流計算方法。

背景技術

潮流計算是根據給定的電網結構、參數和發電機、負荷等元件的運行條件，確定電力系統各部分穩態運行狀態參數的計算。通常給定的運行條件有系統中各電源和負荷點的功率、樞紐點電壓、平衡點的電壓和相位角。待求的運行狀態參量包括電網各母線節點的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網絡的功率損耗等。潮流計算是電力系統的一種基本計算，用來描述電力系統穩態運行情況，其計算結果是電力系統安全經濟運行分析及穩定分析的基礎。

傳統的確定性潮流只能得到給定運行狀態下節點電壓和支路功率的相關信息，潮流計算的結果也是確定的。在實際電力系統中，負荷的波動存在不確定性。隨著近年來風電的大力發展，風電的間歇性和不確定性受到了重點關注。在“源——網——荷”復雜互動環境下，負荷變動和可再生電源出力的不確定性使電力系統潮流分布呈現出隨機特性，這種隨機性可能會對電網的安全運行造成影響。概率潮流計算可以考慮到這些不確定性因素，通過概率潮流計算得到研究對象的概率分布結果，能夠分析系統當前的運行狀態，為系統調度、規劃等工作提供支持。

傳統的概率潮流方法只關注節點電壓和支路功率的概率分布，然而頻率作為衡量電力系統電能質量的重要指標之一，也應當將電力系統中不確定性因素對系統頻率的影響以及系統頻率的分布特征包含概率潮流的分析工作之中。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種考慮電力系統功頻靜特性的快速隨機潮流計算方法，該方法基于考慮電力系統靜態特性的快速解耦潮流模型建立改進的概率潮流模型，采用基于半不變量的Gram-Charlier級數展開法進行概率潮流計算，除了節點電壓和支路功率外，還能夠得到系統頻率的概率分布，可以為電力系統分析提供更加完整的綜合評估。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，提供一種考慮電力系統功頻靜特性的快速概率潮流計算方法，所述方法包括以下步驟：

S1、從電力系統提取常規潮流計算所需的電力系統參數并初始化；

S2、在常規潮流計算模型中增加頻率待求變量，建立快速解耦潮流模型，結合所述模型計算待求變量節點電壓X、系統頻率Y和支路功率Z的基準狀態X₀、Y₀和Z₀，具體包括以下子步驟：

S21、計算系統當前各節點的不平衡量，所述不平衡量包括有功功率不平衡量和無功功率不平衡量；

S22、提取計算得到的不平衡量絕對值的最大值，當其小于設定的收斂精度要求值時，執行步驟S23；當其不小于設定的收斂精度要求值時，進行一次調頻以修正節點電壓相位、幅值與系統頻率，返回步驟S31；

S23、判斷系統頻率偏差是否滿足給定的頻率偏移要求，若頻率偏差超出頻率偏移要求值，則通過重新整定主調頻機組的空載頻率進行系統二次調頻，返回步驟S21，重復執行迭代計算直至系統頻率偏差小于給定的頻率偏移要求值；

S24、在系統頻率偏差滿足給定的頻率偏移要求后，計算待求變量節點電壓X、系統頻率Y和支路功率Z的基準狀態X₀、Y₀和Z₀；

S3、計算節點電壓X、系統頻率Y和支路功率Z的各階半不變量；

S4、將待求變量節點電壓X、系統頻率Y和支路功率Z的累積概率分布函數和概率密度分布函數按照Gram-Charlier級數展開，根據所述待求變量節點電壓X、系統頻率Y和支路功率Z的基準狀態X₀、Y₀、Z₀和各階半不變量確定Gram-Charlier級數系數，最終求得待求變量節點電壓X、系統頻率Y和支路功率Z的累積概率分布函數和概率密度分布函數。

在本發明所述的考慮電力系統功頻靜特性的快速概率潮流計算方法中，所述步驟S21中，有功功率不平衡量計算針對所有節點進行，有功功率不平衡量ΔP_i＝P_Gi-P_Di-P_i，所述P_Gi為第i個節點的發電機輸出的有功功率，P_Di為第i個節點負荷的有功功率，P_i為第i個節點的注入有功功率。