基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法技术方案

本发明专利技术公开了基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，主要包括：电力系统原始数据，得到节点注入量的各阶半不变量，并进行牛顿‑拉夫逊法潮流计算；对节点状态量的相关系数矩阵进行Cholesky分解，从而对接节点状态量进行修正；求取修正后的节点状态量的各阶半不变量；根据修正后节点状态量的各阶半不变量求取实际节点状态量和支路潮流量的各阶半不变量；根据Gram‑Charlier级数展开求取其概率分布，避免了传统随机潮流计算方法中的忽略节点相关性带来的误差，使随机潮流计算结果更加贴近电力系统实际运行状态，并且避免了雅克比矩阵的求逆，节省了计算机系统的计算时间和空间，提高计算速度和计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统的潮流计算

，具体地，涉及基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法。
技术介绍
进入21世纪以来，电力系统越来越趋于复杂化。在电力系统运行过程中，充满了各种随机因素，比如负荷波动、线路故障、网络变化等等。尤其是近年来，光伏发电等分布式电源由于其可以充分利用各种分散的能源来提高发电量而被广泛应用到电力系统中，从而给电力系统带来了更大的随机性。由于电力系统中这种随机性的存在，传统的牛顿-拉夫逊法确定潮流只能反映电力系统的某一种方式下的运行状态，因此引入了随机潮流的计算方法。随机潮流计算方法考虑了电力系统实际运行状态中各变量的随机分布，对电力系统的随机性进行一个综合的分析，是电力系统规划和运行中重要的一个环节。对于解析法计算随机潮流，基于半不变量理论的方法是其中较为重要的方法，但对于传统的半不变量理论方法，整个计算过程必须基于节点之间必须相互独立的基础上进行的。在对节点状态随机变量和支路潮流随机变量的各阶半不变量的求取过程中，并未考虑节点注入量之间的相关性，但实际情况却是节点之间由于分布式电源、经济调度等相关因素的存在，可能存在相关性，在一些极端情况下，单方面认为其相互独立会对电力系统分析带来一些严重的影响。同时，在传统随机潮流过程中，由于其运用到灵敏度矩阵的阿达玛积运算，因此必须对雅可比矩阵求逆，这种矩阵求逆本身会占用较多时间。求逆之后的灵敏度矩阵满阵计算也会带来其消耗时间和占用空间的增加。在大规模电力系统随机潮流计算中，本身由于其系统规模较大就会占用很大时间和空间，而雅可比矩阵的求逆及其之后的满阵运算将会带来时间和空间的进一步增加，从而给计算机系统带来更大的压力。基于以上几点，传统的基于半不变量法的随机潮流计算存在很多弊端，因此必须对其进行改进，实现一种充分考虑节点之间相关性，同时又避免雅可比矩阵求逆以及满阵计算的随机潮流计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，以减少计算机系统的压力，避免传统随机潮流计算方法中的忽略节点相关性带来的误差，使随机潮流计算结果更加贴近电力系统实际运行状态，提高计算效率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，主要包括以下步骤：步骤1：读入电力系统的原始数据，通过节点注入量的概率分布建立随机模型求取其各阶半不变量，利用牛顿-拉夫逊法计算潮流，求取其雅克比矩阵和支路潮流系数矩阵，并得到其节点状态量的基准值；步骤2：对节点状态量的相关系数矩阵进行Cholesky分解，得到一个下三角矩阵，进而将具有相关性的节点状态量矩阵修正为一个相互独立的矩阵，并将修正方程代入节点功率方程和支路潮流方程中，得到新的方程组；步骤3：根据新的方程组以及半不变量的性质，得到修正后的节点状态量的各阶半不变量；步骤4：根据修正后的节点状态量半不变量求取实际状态量和支路潮流量的各阶半不变量；步骤5：对实际状态量和支路潮流量的各级半不变量进行Gram-Charlier级数展开，求取其概率分布。进一步地，所述步骤1具体为，读入电力系统原始数据，通过节点注入量的概率分布建立随机模型求取其各阶矩，根据各阶矩和各阶半不变量的定义得到二者对应关系如下：其中，kv为随机变量的v阶半不变量，mv为随机变量的v阶矩，节点注入量随机变量ΔW分为节点发电机随机变量ΔWg和节点负荷随机变量ΔWl，且满足根据半不变量性质，得到ΔW(k)＝ΔWg(k)+ΔWl(k)，由此得出节点注入量的各阶半不变量，同时，利用牛顿-拉夫逊法计算潮流，得到：ΔW＝J0ΔXΔZ＝G0ΔX通过多次的迭代计算求取其最终收敛的雅克比矩阵和支路潮流系数矩阵，并得到其节点状态量的基准值。进一步地，所述步骤2具体为，对于节点状态量之间的相关系数矩阵CX进行Cholesky分解，利用CX＝LLT得到下三角矩阵，然后将彼此存在相关性的节点状态随机变量转化为相互独立的随机变量，根据相关性相应定理，得到ΔX＝LΔXdl，其中，ΔX为实际节点状态量，ΔXdl为修正后相互独立的节点状态量，将上式代入节点功率方程和支路潮流方程中，得到：ΔW＝J0LΔXdlΔZ＝G0LΔXdl其中，ΔW为节点注入量随机变量，ΔZ为支路潮流量随机变量，J0和G0分别为雅克比矩阵和支路潮流系数矩阵，所述CX的求取，采用协方差矩阵作为中介，通过节点注入量的历史数据以及概率曲线求取节点注入量的协方差矩阵，得到：CovW＝E(ΔWΔWT)-E(ΔW)E(ΔWT)＝E(J0ΔXΔXTJ0T)-E(J0ΔX)E(ΔXTJ0T)＝J0E(ΔXΔXT)J0T-J0E(ΔX)E(ΔXT)J0T＝J0CovVJ0T其中，CovW为节点注入量之间的协方差矩阵，CovV为节点状态量之间的协方差矩阵，根据协方差矩阵与相关系数矩阵的对应关系，求出节点状态量之间的相关系数矩阵CX。进一步地，所述步骤3具体为，由于修正后的节点状态量随机变量之间相互独立，根据半不变量计算齐次性和可加性的性质，将新的节点功率方程转化为半不变量计算的方程，具体方程为ΔW(k)＝(J0L).kΔXdl(k)其中ΔW(k)为节点注入量的各阶半不变量，ΔXdl(k)为修正后节点状态量的各阶半不变量，(J0L).k为矩阵中每个元素的k次方，即阿达玛积。进一步地，步骤4具体为，由于修正后的节点状态量与随机变量之间相互独立，将支路潮流方程以及节点状态量的修正方程转化为半不变量计算的方程：ΔZ(k)＝(G0L).kΔXdl(k)ΔX(k)＝L.kΔXdl(k)由此，便可以通过简单的矩阵乘法运算求出最终所需要的节点状态量和支路潮流随机变量的各阶半不变量。本专利技术各实施例的基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，由于主要包括：读入电力系统原始数据，得到节点注入量的各阶半不变量，并进行牛顿-拉夫逊法潮流计算；对节点状态量的相关系数矩阵进行Cholesky分解，从而对接节点状态量进行修正；求取修正后的节点状态量的各阶半不变量；根据修正后节点状态量的各阶半不变量求取实际节点状态量和支路潮流量的各阶半不变量；根据Gram-Charlier级数展开求取其概率分布。从而避免了雅克比矩阵的求逆，节省了计算时间和空间，提高了计算速度和效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法的流程图；图2为本专利技术实施例所述的基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法的风速Weibull分布曲线图；图3为本专利技术实施例所述的基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法的风力发电出力图；图4为本专利技术实施例所述的基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法的光照强度Beta分布曲线图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：读入电力系统的原始数据，通过节点注入量的概率分布建立随机模型求取其各阶半不变量，利用牛顿‑拉夫逊法计算潮流，求取其雅克比矩阵和支路潮流系数矩阵，并得到其节点状态量的基准值；步骤2：对节点状态量的相关系数矩阵进行Cholesky分解，得到一个下三角矩阵，进而将具有相关性的节点状态量矩阵修正为一个相互独立的矩阵，并将修正方程代入节点功率方程和支路潮流方程中，得到新的方程组；步骤3：根据新的方程组以及半不变量的性质，得到修正后的节点状态量的各阶半不变量；步骤4：根据修正后的节点状态量半不变量求取实际状态量和支路潮流量的各阶半不变量；步骤5：对实际状态量和支路潮流量的各级半不变量进行Gram‑Charlier级数展开，求取其概率分布。

【技术特征摘要】
1.基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：读入电力系统的原始数据，通过节点注入量的概率分布建立随机模型求取其各阶半不变量，利用牛顿-拉夫逊法计算潮流，求取其雅克比矩阵和支路潮流系数矩阵，并得到其节点状态量的基准值；步骤2：对节点状态量的相关系数矩阵进行Cholesky分解，得到一个下三角矩阵，进而将具有相关性的节点状态量矩阵修正为一个相互独立的矩阵，并将修正方程代入节点功率方程和支路潮流方程中，得到新的方程组；步骤3：根据新的方程组以及半不变量的性质，得到修正后的节点状态量的各阶半不变量；步骤4：根据修正后的节点状态量半不变量求取实际状态量和支路潮流量的各阶半不变量；步骤5：对实际状态量和支路潮流量的各级半不变量进行Gram-Charlier级数展开，求取其概率分布。2.根据权利要求1所述的基于节点电压相关性的含分布式电源系统随机潮流方法，其特征在于，所述步骤1具体为，读入电力系统原始数据，通过节点注入量的概率分布建立随机模型求取其各阶矩，根据各阶矩和各阶半不变量的定义得到二者对应关系如下：k1＝m1k2＝m2-m12k3＝m3-3m1m2k4＝m4-3m22-4m1m3+12m12m2-6m14k5＝m5-5m1m4-10m2m3+20m3m12+30m22m1-60m2m13+24m15k6＝m6-6m1m5-15m2m4+30m12m4-10m32+120m1m3m2-120m13m3+30m23-270m12m22+360m14m2-120m16k7＝m7-7m1m6-21m2m5+42m12m5-35m3m4+210m1m4m2-210m4m13+140m1m32+210m22m3-1260m2m3m12+840m3m14-630m23m1+2520m15m2+720m17其中，kv为随机变量的v阶半不变量，mv为随机变量的v阶矩，节点注入量随机变量ΔW分为节点发电机随机变量ΔWg和节点负荷随机变量ΔWl，且满足根据半不变量性质，得到ΔW(k)＝ΔWg(k)+ΔWl(k)，由此得出节点注入量的各阶半不变量，同时，利用牛顿-拉夫逊法计算潮流，得到：ΔW＝J0ΔXΔZ＝G0ΔX通过多次的迭代计算求取其最...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁坤，刘俊，汪宁渤，周识远，郝旭东，路亮，韩旭杉，李津，
申请(专利权)人：甘肃省电力公司风电技术中心，国网甘肃省电力公司，西安交通大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62