[發明專利]一種考慮拓撲變化的電力系統可靠性快速優化方法

在審

• 申請號: 202211042570.8
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115293454A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 侯愷;唐溥亭;劉澤宇;朱樂為;賈宏杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/16;G06F17/15
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種考慮拓撲變化的電力系統可靠性快速優化方法，包括：輸入電力系統參數，負荷水平，元件可靠性參數以及預設參數；使用狀態枚舉法生成各階故障狀態集合；構建第一個拓撲狀態下的最優負荷削減模型，用OPF迭代求解得出最優負荷削減量，并保留相應最優基所在列位置向量至拉格朗日乘子集合；求解后續拓撲結構下的最優負荷削減量，依次選取拉格朗日乘子集合中的列位置向量，驗證是否滿足最優性判據，若滿足，則通過拉格朗日乘子函數計算最優負荷削減量；基于求解出的每個故障狀態下的最優負荷削減量，采用IISE方法求解EENS可靠性指標，進而對電力系統風險進行監測。本發明可快速求得不同拓撲下最優負荷削減量，實現電力系統風險快速檢測和薄弱環節分析。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，尤其涉及一種考慮拓撲變化的電力系統可靠性快速優化方法。

背景技術

電力系統是能源資源優化配置的重要手段，是國民經濟的重要基礎設施。電力系統的安全穩定運行，是國家安全和社會穩定的基石，關乎人民切身利益。然而，近幾年世界各地大停電事件的頻發，引起人們對供電安全的重視。電力系統可靠性評估可用可靠性指標定量描述系統的可靠性水平，被廣泛應用于電力系統規劃與運行調度中。然而，隨著世界各地電網互聯程度的加深，電網規模不斷擴大，給可靠性評估帶來巨大挑戰。系統中元件數量的增加，使得枚舉出的故障狀態數量成指數增加，可靠性評估時間較長，亟需一種高效的可靠性評估方法。

狀態枚舉法是電力系統可靠性評估的常用方法，一般分為三部分：系統狀態選擇，系統狀態評估和可靠性指標計算。狀態枚舉法需要一一枚舉出系統故障狀態并對其進行評估，適用于系統規模較小的系統，在面臨較大的電力系統式，需要枚舉的故障狀態數量較多，效率較低。

為解決這一問題，許多方法被提出來加速系統狀態選擇和系統狀態評估過程。在加速系統狀態選擇這一方面，主要的思路是減小系統狀態數量，例如：設置最大故障枚舉階數或最低枚舉狀態概率。常用的技術手段有快速排序、故障分級、快速故障篩選和狀態擴展。而忽略部分系統狀態，必然會導致評估結果存在誤差，為了提高計算精度，文獻[1]提出一種基于影響增量的狀態枚舉法(IISE)，將高階故障狀態的影響轉移到低階故障狀態的求解中，在保證計算精度的同時提高了計算速度。在加速系統狀態評估方面，神經網絡、機器學習等人工智能技術常被用來加速最優潮流計算，文獻[2]提出一種多參數線性規劃方法，并與動態學習算法相結合。文獻[3]提出一種基于影子價格的可靠性評估方法，加速含大量可再生能源的電力系統可靠性評估。

在上述可靠性評估方法中，以上研究均未能加速含大量拓撲結構變化的最優潮流模型求解，制約了規模較大的電力系統下可靠性評估。

發明內容

本發明提供了一種考慮拓撲變化的電力系統可靠性快速優化方法，本發明克服現有可靠性評估方法的計算效率較低的缺陷，將拉格朗日乘子理論與狀態枚舉法相結合，利用不同拓撲狀態間的最優基矩陣的相似性，基于拉格朗日乘子理論，快速求解參數相近的線性規劃模型，得到不同拓撲結構下的最優負荷削減量，該方法將耗時嚴重的最優潮流(OPF)計算轉化為簡單的矩陣乘除運算，將大幅提升可靠性評估的計算效率，可快速求得不同拓撲下最優負荷削減量，實現電力系統風險快速檢測和薄弱環節分析，指導工作人員進行可靠性提升方案的制定，詳見下文描述：

一種考慮拓撲變化的電力系統可靠性快速優化方法，所述方法包括：

輸入電力系統參數，負荷水平，元件可靠性參數以及預設參數；使用狀態枚舉法生成各階故障狀態集合；

構建第一個拓撲狀態下的最優負荷削減模型，用OPF迭代求解得出最優負荷削減量，并保留相應最優基所在列位置向量至拉格朗日乘子集合；

求解后續拓撲結構下的最優負荷削減量，依次選取拉格朗日乘子集合中的列位置向量，驗證是否滿足最優性判據，若滿足，則通過拉格朗日乘子函數計算最優負荷削減量；

基于求解出的每個故障狀態下的最優負荷削減量，采用IISE方法求解EENS可靠性指標，進而對電力系統風險進行監測。