一种输电系统鲁棒可用输电能力评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种输电系统鲁棒可用输电能力评估方法，对于风电概率分布的不完全可知情况，该方法能保证系统安全运行约束前提条件下，最大化可用传输容量。首先在没有确定的概率分布函数的背景下，用概率分布鲁棒机会约束优化模型描述可用传输容量评估问题，然后运用鲁棒优化方法消去该优化模型中的随机变量，并将其转化为仅含有随机变量二阶矩信息的确定性模型，进而采用基于线性矩阵不等式优化的免疫粒子群算法对确定模型进行求解。本发明专利技术符合实际输电系统中风电预测技术有限，无法获取准确的风电概率分布函数的情况，该鲁棒可用输电能力评估策略符合实际需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电网可靠性
，尤其涉及一种输电系统鲁棒可用输电能力评 估方法。
技术介绍
输电网的可用输电能力对整个电力系统的安全可靠性有着很大的影响。电力市场 环境下，电网输电能力是基于已有的输电合同，在保证系统安全可靠运行的条件下，区域间 或点与点之间可能增加输送的最大功率。不确定性因素对输电系统可用输电能力的影响很 大，例如线路和发电机故障都可能导致输电网的可输送电能下降。随着分布式发电机的广 泛接入，如何处理输电网中不确定性因素的影响，高效、较精确地计算可用输电能力，既是 可用输电能力计算中的关键问题，也是目前可用输电能力计算中的难点。 随着输电网中风电的渗透率提高，风电的间歇性、随机性以及不可预测性增大了 输电网的不确定量。随着系统中不确定量的增加，将对输电网的可用输电能力（ATC)造 成重大的影响。为提高输电网的安全性和可靠性，在传统的ATC评估模型中需考虑风电概 率分布的不确定性，以更全面的思路分析和处理风电概率分布不确定性对系统ATC的影 响，制定稳健而经济的ATC评估策略。为此提出一种考虑风电功率概率分布不确定性的输 电网ATC计算方法，采用概率分布鲁棒机会约束优化模型描述该ATC计算问题。再综合 worst-case CVaR approximation性质消去该优化模型中的随机变量，并将其转化为含有 矩阵不等式的确定性模型，进一步提出采用基于线性矩阵不等式优化的免疫粒子群算法进 行求解。该方法可根据实际电力系统中无法获得概率分布函数的具体参数，考虑风电功率 概率分布的不确定性，将概率分布不确定模型转化为便于求解的确定性模型，选取出在风 电功率任意一种可能的概率分布实现场景下均满足输电网安全运行要求，同时最大化联络 线传输功率的ATC优化方案。 目前，针对包含风电的可用输电能力评估方法中，多采用概率统计法和场景分析 法，假设风速或风电出力的概率分布函数一定。但是在实际电网中，风电的概率分布函数不 能准确获取，现有技术一直没有能给出一个切实有效的考虑风电概率分布不确定的可用输 电能力评估方法，使之在仅仅知道风电概率分布函数的二阶矩的基础上，优化输电网的可 用输电能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种考虑风 电概率分布不确定的可用输电能力估计方法，在仅仅知道风电概率分布的二阶矩，而不知 道风电概率分布函数的准确形式的情况下，采用概率分布鲁棒优化的方法将含风电的不确 定问题转化为确定性问题，再使用免疫粒子群算法求解，优化输电网的安全可靠运行。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： -种输电系统鲁棒可用输电能力评估方法，包括如下步骤： 步骤1)，采用概率分布鲁棒机会约束模型描述ATC问题，目标函数为最大化电源 区域a对负荷区域b的所有联络线输出功率累加值，约束条件包括潮流平衡方程、发电容量 约束、节点电压机会约束和支路功率机会约束： 式中，Pa_ b为区域a对区域b的所有联络线的输出功率，P <；，Qp PD，QD分别为常规 发电机和负荷的有功、无功功率；Pw，Qw分别为风电机组输出的有功和无功功率，Pp 分别 为系统有功和无功潮流，S为节点支路关联矩阵，Ρωι_，Ρωι_分别为常规发电机i有功出 力的上下限；Qei,__分别为常规发电机i无功出力的上下限，V ρ \_分别为节 点i的电压幅值和电压幅值上下限，Nn为系统节点总数，Pr ^表示风电功率概率分布Φ下 成立的概率，β为设定的置信水平，Pl niax为支路有功传输功率上限，'表 示在所有可能的概率分布下，事件Α成立的最小概率； 步骤2)，将节点电压不等式约束化为： 其中：，J是收缩的V-Q雅格比矩阵，第i个 对角元素对应节点i的V-Q灵敏度，一个节点的V-Q灵敏度表示在给定运行点Q-V曲线的 斜率，VN是基准电压； 根据直流潮流方程，系统的潮流方程可表示为风电功率的函数： 运用最坏条件风险估计性质消去该优化模型中的随机变量，获取节点电压约束的 可行解： 式中，Tr( ·)为迹运算，Mkl为包含全部对偶变量的对称矩阵， ， α η是严格正的比例参数，γ 1是η维的实数； 步骤3)，获取支路功率约束的可行解： 式中，Tr ( ·)为迹运算，Mk2为包含全部对偶变量的对称矩阵，为η维实数向量，α 2;为严格正的比例参数； 步骤4)，将可行节点电压和支路功率的可行解代入步骤1)中的概率分布鲁棒机 会约束模型： 步骤5)，采用免疫粒子群算法求解步骤4)中的模型，获得考虑风电概率分布不确 定性的可用输电能力评估方案中的最优解。 作为本专利技术进一步的优化方法，所述输 电系统采用IEEE30节点。 作为本专利技术进一步的优化方法，所述步 骤4)中采用潮流计算方法将可行节点电压和支路功率的可行解代入步骤1)中的概率分布 鲁棒机会约束t吴型。 作为本专利技术进一步的优化方法，所述潮 流计算方法采用牛顿法进行。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 本专利技术设计的考虑风电概率分布不确定性的可用输电能力评估策略，符合实际电 力系统中风电概率分布函数不能准确预测，已知的仅仅是风电概率分布函数的二阶矩，提 出了考虑风电概率分布不确定性的输电网ATC优化方法。将所有期望值和方差矩阵设定为 不确定集合，对于不确定集合内的任意情况，均满足系统安全经济运行的要求。根据潮流平 衡等式，分离出随机变量，综合运用概率分布鲁棒优化方法消去其中的随机变量，将不确定 问题其转化为包含随机变量二阶矩的确定性模型，再采用基于线性矩阵不等式优化的免疫 粒子群算法进行求解，获取最优的可用输电能力评估方案。【附图说明】 图1为本专利技术设计的考虑风电概率分布函数不确定性的可用输电能力评估方案 的流程图； 图2为IEEE-30节点系统； 图3为概率分布鲁棒机会约束ATC和传统机会约束ATC最优方案对比； 图4不同均值下输电网ATC，Γ = 10 ; 图5不同方差下输电网ATC，μ =0· 6丽。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明： 如图1所示，本专利技术公开了，针对实际 电力系统中风电的概率分布函数未知的情况，首先在没有确定的概率分布函数的背景下， 用概率分布鲁棒机会约束优化模型描述目标函数，然后运用鲁棒优化方法消去该优化模型 中的随机变量，并将其转化为仅含有随机变量当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电系统鲁棒可用输电能力评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，采用概率分布鲁棒机会约束模型描述ATC问题，目标函数为最大化电源区域a对负荷区域b的所有联络线输出功率累加值，约束条件包括潮流平衡方程、发电容量约束、节点电压机会约束和支路功率机会约束：T=maxΣPa→bs.t.PW+PG-PD-STPL=0QW+QG-QD-STQL=0PGi,min≤PGi≤PGi,maxQGi,min≤QGi≤QGi,maxinfφ∈ΦΞ(μ,L)Prφ{Vi,min≤Vi≤Vi,max}≥βi=1,2,...Nninfφ∈ΦΞ(μ,Γ)Prφ{|PL|≤Pl,max}≥β]]>式中，Pa→b为区域a对区域b的所有联络线的输出功率，PG，QG，PD，QD分别为常规发电机和负荷的有功、无功功率；PW，QW分别为风电机组输出的有功和无功功率，PL，QL分别为系统有功和无功潮流，S为节点支路关联矩阵，PGi,max，PGi,min分别为常规发电机i有功出力的上下限；QGi,max，QGi,min分别为常规发电机i无功出力的上下限，Vi，Vi,max，Vi,min分别为节点i的电压幅值和电压幅值上下限，Nn为系统节点总数，Prφ表示风电功率概率分布φ下成立的概率，β为设定的置信水平，Pl,max为支路有功传输功率上限，表示在所有可能的概率分布下，事件A成立的最小概率；步骤2)，将节点电压不等式约束化为：infφ∈ΦΞ(μ,Γ)Prφ{|JVNJ(QG-QD)VN-1QW1|≤|(Vmax-Vmin2)|}≥β⇔infφ∈ΦΞ(μ,Γ)Prφ{[F1z1]2≤(Vmax-Vmin2)2}≥β]]>其中，JVNJ(QG-QD)VN-1=F1,z1=QWT1T,]]>J是收缩的V‑Q雅格比矩阵，第i个对角元素对应节点i的V‑Q灵敏度，一个节点的V‑Q灵敏度表示在给定运行点Q‑V曲线的斜率，VN是基准电压；根据直流潮流方程，系统的潮流方程可表示为风电功率的函数：PL=(ST)-1·(PW+PG-PD)=(ST)-1(ST)-1·(PG-PD)·PW1=F2z2]]>式中，F2=(ST)-1(ST)-1·(PG-PD),z2=PWT1T.]]>运用最坏条件风险估计性质消去该优化模型中的随机变量，获取节点电压约束的可行解：∃Mk1∈Sk+1,γ1∈R,Mk1≥0,γ1+11-βTr(Q.Mk1)≤0QG∈Rn:Mk1-α1iF1T(QG)F1(QG)00-α1i(Vi,max-Vi,min2)2-γ1≥0]]>式中，Tr(·)为迹运算,Mk1为包含全部对偶变量的对称矩阵，Q=Γ+μμTμμT1,]]>α1i是严格正的比例参数，γ1是n维的实数；步骤3)，获取支路功率约束的可行解：∃Mk2∈Sk+1,γ1∈R,Mk2≥0,γ2+11-βTr(Q.Mk2)≤0PG∈Rn:Mk2-α2iF2T(PG)F2(PG)00-α2i(Pj,max)2-γ2≥0]]>式中，Tr(·)为迹运算,Mk2为包含全部对偶变量的对称矩阵，Q=Γ+μμTμμT1,]]>γ2为n维实数向量，α2i为严格正的比例参数；步骤4)，将可行节点电压和支路功率的可行解代入步骤1)中的概率分布鲁棒机会约束模型：maxΣPa→bs.t.∃(γ1,Mk1)∈R×Sk+1,∃(γ2,Mk2)∈R×Sk+1Mk...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，谢俊，岳东，黄崇鑫，王珂，李亚平，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32