[發明專利]基于正態分布組合特征的快速概率潮流計算方法

在審

• 申請號: 201610089847.0
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105529714A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 葉林;張亞麗;饒日晟
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 董琪

技術領域

本發明涉及電力系統運行與控制領域，具體說是基于正態分布組 合特征的快速概率潮流計算方法。

背景技術

隨著新能源技術應用的日益廣泛，風力發電也正在由分散、小規 模開發、就地消納，逐步向大規模、高集中開發、遠距離、高電壓輸 送方向發展。風能在電力系統的滲透率也越來越高，增加了電網中的 潮流分布的隨機性，確定性潮流計算已經無法全面反映電網整體的運 行狀態，適用于電力系統不確定性分析的概率潮流研究日益重要。

引入概率潮流模型后，電網潮流分析思路和計算方法發生了很大 的改變。它通過概率統計的方法，將節點注入功率等不確定性因素作 為輸入隨機變量，并根據其概率統計特性得到輸出狀態變量節點電壓 和支路潮流的期望、方差等數字特征及概率密度和累積分布函數，比 較深刻反映隨機因素對電力系統潮流運行特性的影響，為電力系統運 行與規劃提供更加全面豐富的信息。

含風電電力系統中基于半不變量法的概率潮流計算后，采用級數 展開的方法逼近系統輸出狀態變量節點電壓和支路潮流的概率分布。 然而，電力系統中與風電接入點相臨近的節點和支路的潮流計算結果 嚴重偏離正態分布，采用級數展開的方法逼近分布時，所逼近的對象 只有愈接近正態分布時其擬合效果才會愈佳，對狀態變量是否嚴重偏 離正態分布有較高要求。因此只利用狀態變量的前幾階半不變量，通 過級數展開擬合系統潮流的概率分布的方法存在缺陷。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供基于正態分 布組合特征的快速概率潮流計算方法，針對于電力系統中輸出狀態變 量節點電壓和支路潮流不滿足正態分布的特點，通過潮流計算的線性 化模型，結合節點注入功率高斯混合分布的性質，得到每個場景下服 從正態分布的狀態變量的概率密度曲線，以一定的規則累加后得到最 終的概率分布，不需要采用級數展開的方法擬合得到狀態變量的概率 分布，對所擬合的對象是否符合正態分布也沒有要求，充分利用了節 點注入功率的數據信息，簡化了節點注入功率和狀態變量的概率分布 求解過程，大大提高了概率潮流的求解效率和準確度。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

基于正態分布組合特征的快速概率潮流計算方法，其特征在于， 包括如下步驟：

A，統計風電場輸出功率和負荷功率數據，繪制節點注入功率的 核密度概率分布圖；

B，求解節點注入功率的高斯混合模型參數，明確各個子高斯的 特征；

C，各個節點注入功率的子高斯相互組合表征節點注入功率的多 場景；

D，采用線性化交流潮流模型，計算每個場景下狀態變量的期望 與方差；

E，由每個場景下狀態變量的期望和方差，計算每個場景下狀態 變量的正態分布曲線，并確定狀態變量最終的概率密度函數。

在上述技術方案的基礎上，步驟A的具體步驟為：統計風電場輸 出功率和負荷功率的歷史數據，基于非參數估計原理，繪制節點注入 功率的核密度概率分布圖，并將其表征為高斯混合模型。

在上述技術方案的基礎上，步驟B的具體步驟為：采用聚類分析 算法求解節點注入功率的高斯混合模型參數，明確各個子高斯的特 征。

在上述技術方案的基礎上，步驟C中：每個子高斯表示節點注入 功率的一種概率子分布，電力系統各個節點注入功率的每個子分布的 隨機組合就表示電力系統各個節點注入功率的一個場景，即每個場景 下的各個節點的注入功率都服從正態分布。

在上述技術方案的基礎上，步驟D的具體步驟為：將每個場景下 服從正態分布的節點注入功率，并行化進行牛頓拉夫遜法計算得到每 個場景下的雅可比矩陣，通過半不變量法并行計算得到每個場景下狀 態變量的期望和方差。

在上述技術方案的基礎上，步驟E的具體步驟為：由每個場景下 的期望和方差得到狀態變量節點電壓和支路潮流的正態分布曲線，將 這些正態分布曲線整合得到狀態變量的概率密度函數。