[發明專利]基于高斯混合分布特征的含風電電力系統安全風險評估方法

有效

• 申請號: 201610090235.3
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105656031B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 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: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;G06Q10/06;G06Q50/06
• 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，具體說是基于高斯混合分布特征的含風電電力系統安全風險評估方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展和日益嚴峻的環境壓力，電網運行環境呈現出新的特征，尤其是風電大規模并網，給電力系統的安全運行帶來了新的挑戰。

潮流分析是電力系統安全評估的基礎與前提，采用概率潮流計算方法，考慮風電出力波動等隨機因素，通過概率理論建立表征系統不確定性的數學模型，能夠更全面反映電力系統的運行條件，并發現電力系統中的潛在風險和脆弱元。

針對于含風電電力系統中基于概率潮流的安全風險評估問題，有一種典型的思路就是：基于風電場輸出功率的概率模型，直接求解風電場輸出功率的各階原點矩，然后將其轉化為半不變量進行卷積計算，但是該計算過程往往要耗費大量時間，且隨著風電的大規模接入，風電場輸出功率的不確定性增加，其概率密度非正態性凸顯，不服從于任何一種典型的概率分布，原點矩的求解變得更加繁瑣，耗費大量的時間，進一步降低了傳統概率潮流計算方法的效率和準確性。

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高斯混合分布特征的含風電電力系統安全風險評估方法，將具有非正態性的風電場輸出功率的概率密度轉化為典型的高斯混合分布，不僅可以精確的量化風電場輸出功率的概率分布，大大簡化了系統節點注入功率的半不變量求取過程，彌補傳統概率潮流計算中求解半不變量所采用方法單一的缺陷，進一步提高了節點注入功率的半不變量計算的效率和狀態變量節點電壓和支路潮流的累積分布函數的準確性，為電力系統電壓越限、支路潮流過載的安全風險評估提供有效的數據支撐。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

基于高斯混合分布特征的含風電電力系統安全風險評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、統計風電場輸出功率歷史數據的分布，建立風電場輸出功率的非參數概率分布模型；

步驟二、建立風電場輸出功率的高斯混合分布模型，通過風電場輸出功率的非參數概率分布模型確定子高斯分布的個數，初始化各子高斯分布的參數；

步驟三、求解各子高斯分布的參數，確定高斯混合分布特征；

步驟四、基于風電場輸出功率的高斯混合分布特征，采用半不變量法進行概率潮流計算，確定狀態變量節點電壓和支路潮流的累積分布函數；

步驟五、根據狀態變量節點電壓和支路潮流的累積分布函數，計算狀態變量越限概率和產生后果的嚴重程度，全面評估電力系統安全風險。

在上述技術方案的基礎上，步驟一中，依賴于風電場輸出功率的歷史數據，根據非參數估計原理，統計各節點注入功率的經驗概率分布，建立風電場輸出功率的非參數概率分布模型；

步驟二中，將風電場輸出功率表示為高斯混合分布模型，并確定子高斯分布的個數。

在上述技術方案的基礎上，步驟三中，利用聚類分析算法迭代求解各子高斯分布的參數，確定高斯混合分布特征。

在上述技術方案的基礎上，步驟四中，根據高斯混合分布特征，將每個子高斯分布作為風電場輸出功率的一個場景，并用子高斯分布的期望和方差來表征風電場一個出力場景的前兩階半不變量，即為期望和方差，結合系統發電機出力、負荷功率歷史數據以及電力系統拓撲結構和數據信息，采用牛拉法計算雅可比矩陣和狀態變量的期望值，采用半不變量法對每個場景進行概率潮流計算，整合得到電力系統狀態變量最終的累積分布函數。

本發明所述的基于高斯混合分布特征的含風電電力系統安全風險評估方法，將具有非正態性的風電場輸出功率的概率密度轉化為典型的高斯混合分布，不僅可以精確的量化風電場輸出功率的概率分布，大大簡化了系統節點注入功率的半不變量求取過程，彌補傳統概率潮流計算中求解半不變量所采用方法單一的缺陷，進一步提高了節點注入功率的半不變量計算的效率和狀態變量節點電壓和支路潮流的累積分布函數的準確性，為電力系統電壓越限、支路潮流過載的安全風險評估提供有效的數據支撐。

附圖說明

本發明有如下附圖：

圖1本發明的流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

本發明所述的基于高斯混合分布特征的含風電電力系統安全風險評估方法，針對于基于概率潮流的含風電電力系統中安全風險評估中風電場輸出功率概率分布求解困難(半不變量求解繁瑣)的問題，包括如下步驟：

步驟一、統計風電場輸出功率歷史數據的分布，建立風電場輸出功率的非參數概率分布模型；