[發(fā)明專利]計(jì)及風(fēng)電不確定性的基于安全域的電力系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610121046.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105591387A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉艷麗;余貽鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/06
• 分類號(hào): H02J3/06;H02J3/46;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全性評(píng)估領(lǐng)域，尤其涉及一種計(jì)及風(fēng)電不確定性的基于安全域 的電力系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

在安全性分析，尤其連鎖停電事故分析過(guò)程中，不僅要計(jì)及系統(tǒng)拓?fù)錉顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)移， 而且要同時(shí)計(jì)及系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全性約束。對(duì)于既定的拓?fù)錉顟B(tài)轉(zhuǎn)移，在節(jié)點(diǎn)注入確 定的情況下，不乏有計(jì)及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全性約束判定系統(tǒng)安全與否的方法和工具，而在考 慮節(jié)點(diǎn)注入的不確定性(尤其是風(fēng)電的不確定性)時(shí)，現(xiàn)有研究大都基于MonteCarlo模擬仿 真進(jìn)行大量抽樣，對(duì)每個(gè)抽樣點(diǎn)進(jìn)行確定型的安全性判定，最后通過(guò)大數(shù)定理獲取系統(tǒng)變 量的軌跡(即概率安全性指標(biāo))，計(jì)算量大，耗時(shí)長(zhǎng)。

實(shí)際上，系統(tǒng)拓?fù)錉顟B(tài)的改變和不確定的節(jié)點(diǎn)注入所引起的系統(tǒng)狀態(tài)變量的變化是耦 合發(fā)生的，Wu和Yu等基于安全域提出了安全轉(zhuǎn)移概率，以用來(lái)描述既定拓?fù)錉顟B(tài)轉(zhuǎn)移下 系統(tǒng)變量的軌跡。然而，限于先前安全域不具備簡(jiǎn)潔方便的數(shù)學(xué)描述，在考慮節(jié)點(diǎn)注入的 不確定性時(shí)，安全轉(zhuǎn)移概率存在計(jì)算上的嚴(yán)重困難，安全轉(zhuǎn)移概率的研究和應(yīng)用因此而停 滯不前。

近年來(lái)，電力系統(tǒng)安全域方法學(xué)的一系列研究成果為實(shí)現(xiàn)安全轉(zhuǎn)移概率的解析計(jì)算準(zhǔn) 備了條件。特別是實(shí)用安全域的邊界可用一個(gè)或一組超平面近似描述這一重要事實(shí)的發(fā) 現(xiàn)，一方面使得靜態(tài)安全性和動(dòng)態(tài)安全性分析異常方便，另一方面在計(jì)算概率指標(biāo)時(shí)，負(fù) 荷等節(jié)點(diǎn)注入功率的不確定性所致的難以忍受的計(jì)算量得到極大程度地簡(jiǎn)化。此外，基于 安全域邊界可用超平面近似描述這一性質(zhì)開(kāi)發(fā)的快速計(jì)算動(dòng)態(tài)安全域邊界的方法——直 接法，推進(jìn)了安全域的實(shí)際應(yīng)用；某些文獻(xiàn)研究結(jié)果和計(jì)及風(fēng)電的隨機(jī)潮流為考慮風(fēng)電的 不確定性準(zhǔn)備了條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種計(jì)及風(fēng)電不確定性的基于安全域的電力系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)方法，其中基 于超平面形式的安全域所建立的安全轉(zhuǎn)移概率的解析求解方法有助于電網(wǎng)運(yùn)行人員快速 獲取評(píng)估系統(tǒng)安全性的有效指標(biāo)，安全轉(zhuǎn)移概率的可視化結(jié)果可用于輔助運(yùn)行人員監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)狀態(tài)以提前做好預(yù)防措施。

本發(fā)明目的在于在計(jì)及風(fēng)電不確定性的基于安全域的電力系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)方法中建立 安全轉(zhuǎn)移概率的解析求解模型，以在安全性監(jiān)視與分析中快速有效地計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入的不確 定性，尤其是風(fēng)電的不確定性。

首先，給出了安全轉(zhuǎn)移概率的定義；其次，采用正態(tài)分布作為負(fù)荷和傳統(tǒng)發(fā)電節(jié)點(diǎn)注 入功率的概率模型，采用雙參數(shù)的Weibull分布描述風(fēng)速的隨機(jī)變化從而建立風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn) 注入功率的概率模型；進(jìn)一步地，基于超平面形式的安全域邊界的表達(dá)式和以半不變量為 基礎(chǔ)的級(jí)數(shù)展開(kāi)法建立了安全轉(zhuǎn)移概率的解析計(jì)算方法；最后，通過(guò)具體實(shí)施方案證實(shí)了 方法的有效性。具體步驟如下：

步驟一、基于安全域定義安全轉(zhuǎn)移概率。給定t時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)注入為y(t)，系統(tǒng)在t時(shí)刻 由狀態(tài)i到狀態(tài)j(i≠j)對(duì)應(yīng)的安全轉(zhuǎn)移概率μ_ij(t)是指，當(dāng)y(t)屬于靜態(tài)安全域Ω_ss(i)時(shí)， y(t)處于動(dòng)態(tài)安全域Ω_d(i,j,F)的條件概率，即

μ_ij(t)＝:Pr{y(t)∈Ω_d(i,j,F)|y(t)∈Ω_ss(i)}(1)

其中，μ_ij(t)對(duì)應(yīng)的是事件擾動(dòng)致使系統(tǒng)圖形發(fā)生改變的情況，描述的是事件擾動(dòng)前系 統(tǒng)處于狀態(tài)i是靜態(tài)安全的，事件擾動(dòng)后系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到拓?fù)錉顟B(tài)j，系統(tǒng)可維持暫態(tài)穩(wěn)定的概 率。對(duì)于確定型的節(jié)點(diǎn)注入功率，μ_ij(t)取值為0或1；對(duì)于不確定型的節(jié)點(diǎn)注入功率，μ_ij(t) 是一個(gè)隨機(jī)變量，取值在[0,1]區(qū)間?？梢?jiàn)，安全轉(zhuǎn)移概率有效地描述了既定拓?fù)錉顟B(tài)轉(zhuǎn)移 下系統(tǒng)變量的軌跡，并通過(guò)靜態(tài)安全域和動(dòng)態(tài)安全域同時(shí)計(jì)及了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全性約束。

定義在t時(shí)刻由結(jié)構(gòu)狀態(tài)i到結(jié)構(gòu)狀態(tài)j(i＝j(luò))的安全轉(zhuǎn)移概率為：