考虑潮流和灵敏度一致性等值的概率静态安全分析方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑潮流和灵敏度一致性等值的概率静态安全分析方法，首先输入全网的基础数据，包括系统元件的参数和连接关系、内外网划分情况及各元件可用率。根据考虑灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法建立等值网络，计算所有等值网络参数。根据N-1原则，运用状态枚举法对内网系统状态进行抽样，分析网络拓扑是否存在解列，潮流计算判断支路或节点是否越限。综合计算系统和元件的概率安全指标，并与基于常规挂机等值理论得到的结果进行对比。本发明专利技术方法能够描述等值元件的全面性，能很好地模拟实际外网的运行情况，向内网提供适当功率和电压支撑，用一个规模较小的网络替代原始较大规模的外网，提高概率静态安全分析的计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统概率静态安全分析领域，具体涉及考虑等值模型的内网概率静态安全分析的指标计算，尤其涉及考虑潮流和灵敏度一致性等值的概率静态安全分析方法。
技术介绍
随着新能源的大力发展、电力市场的不断推进以及负荷的不断增长，电力系统逐渐发展成为分层分区且各分区之间又紧密联系的互联大电网。由于各子网之间相互影响日益增强，在对所研究的子网(即内网)进行分析决策时必须对互联外网的影响进行有效考虑。但由于互联大电网规模庞大或涉及行业机密性等问题，各子网之间无法进行完备的数据交换，互联大电网的一体化分析与决策难以实现，因此必须借助于静态等值理论，将外网影响保留在接入边界节点的等值网络。在内网系统状态不发生变化的计算分析中，等值网络保留潮流信息一致性便可以保证内网稳态分析的正确性和精确性，但如果系统状态发生变化，则还必须考虑指示状态变化的灵敏度信息的一致性，并且发电机、线路、变压器、负荷和对地支路运行特性各异，对内网状态变化的响应也不同，因此在等值网络中也需要尽可能保留不同元件类型来反映外网信息。而现有的静态安全分析方法，大部分都是进行全网的计算，但有时在实际电力系统中，全网的计算是有困难的。如有文献基于灵敏度分析理论和随机潮流计算方法，提出了一种适用于含风电电网规划的静态安全快速分析的概率方法。该方法是直接对全网进行分析计算，对于大规模系统来说，计算时间长，计算量大，甚至可能难以收敛。在实际工程的概率静态安全分析中，多将外网等值为一个注入电流，即采用简单挂等值机法，该方法不能考虑潮流和灵敏度的一致性，在系统发生变化时，不能有效保证系统静态安全分析。因此必须从潮流、灵敏度和元件类型三个角度提出新的考虑等值的概率静态安全分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对基于现有静态等值模型的内网静态安全分析的不足，提出一种考虑潮流和灵敏度一致性等值的概率静态安全分析方法，基于灵敏度一致性和元件类型全面性的等值模型的概率安全指标计算，以潮流一致性、灵敏度一致性、功率转移特性一致性为前提条件得到等值参数的计算公式，提高外网等值精度，进而保证内网静态安全分析的准确性。实现本专利技术目的之技术方案是：基于灵敏度一致性和等值元件全面性的外网等值的枚举法概率安全指标计算。首先需要输入全网的基础数据，其中包括系统元件的参数和连接关系、内外网划分情况以及各元件可用率。根据考虑灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法建立等值网络，并计算所有等值网络参数。根据N-1原则，运用状态枚举法对内网系统状态进行抽样，分析网络拓扑是否存在解列，潮流计算判断支路或节点是否越限。最后综合计算系统和元件的概率安全指标，并与基于常规挂机等值理论得到的计算结果进行对比，其具体方法步骤如下：1)输入基础数据输入互联电网基础数据，包括全网电力一次设备参数及拓扑结构；所述设备参数包括全部线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束条件，变压器的阻抗、对地导纳、变比及其传输功率约束条件，全部节点的对地导纳及连接负荷功率大小，发电机出力大小及其出力约束条件；所述拓扑结构为电网分区情况及电网中各节点的连接关系。等值前的互联网络节点被分为三部分，分别为外网节点集合E、边界节点集合B和内网节点集合I。根据内外网划分情况，可以得到内网总元件个数N和内网可用元件个数Nf。传统元件可靠性模型忽略电网运行工况和外界环境对设备的影响，基于长期统计数据，将元件的故障率取为某个固定的常数，由此得到内网各元件的可用率，即可用元件的可用率和不可用元件的不可用率。2)建立外网等值网络采用基于灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法计算本专利技术中等值网络的等值参数，所述等值参数包括表征原外网线路与发电机在边界节点等值的边界节点间等值支路阻抗表征原外网边界节点与等值发电机节点间等值支路阻抗表征原外网等值发电机节点间的等值支路阻抗和表征原外网对地支路在边界节点等值的等值对地支路导纳表征原外网负荷在边界节点等值的等值负荷以及表征原外网发电机对内网功率支撑的等值发电机出力SeqGi等。计算出等值参数之后，可以画出如附图2所示的等值网络图。3)状态选择、拓扑分析及潮流计算完成步骤1)和步骤2)后，不计各元件间的故障相关性，可以对等值后的内网进行枚举抽样并计算各状态概率，进而对系统进行拓扑分析，判断是否发生解列，并整理系统数据进行潮流计算，从而得到各状态下的支路功率和节点电压。I)状态选择本专利技术采用状态枚举法对系统状态x抽样，基于N-1原则，通过依次使内网和边界非等值元件逐个故障来获取系统状态，状态x的概率Px公式如下：Px=Πj=1NfAjΠk=1N-NfUk---(1)]]>式中，Nf为内网可用元件个数；N为内网总元件个数；Aj表示第j个可用元件的可用率；Uk表示第k个不可用元件的不可用率。基于N-1原则，每个系统状态x只有一个元件发生故障，则N-Nf为1。II)拓扑分析在完成内网系统状态选择后，就需要对系统进行拓扑分析，其任务就是要分析整个系统的节点由线路和变压器连接成多少个子系统，即将有电气联系的节点和支路划分到一个子系统中，并整理出每个子系统的相关数据，以形成潮流计算的输入数据。在系统不解列的情况下，全网为一个系统，进入步骤III)。对于解列的系统，则需先舍去孤立元件、孤立节点或者发电机组可用容量小于负荷的子系统，再进入步骤III)。由于本专利技术采用N-1校验，在发生解列的情况下，舍去的部分网络规模也很小，内网绝大部分被予以保留来进行静态安全分析。III)潮流计算运用状态枚举法对系统状态进行选择，除依次断开一个元件外，网络拓扑、元件参数、节点负荷和发电机出力等均被视为确定的值，因而潮流计算为准确的非线性方程计算，而牛顿-拉夫逊法具有收敛速度快、收敛性能好、计算精度高的特点，因此本专利技术采用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算。各网络故障状态的概率被纳入考虑，则可以从多次的计算结果中统计节点电压和支路潮流的概率分布，得到节点电压和支路潮流的越限情况并将每个抽样状态的结果进行存储，判断是否所有状态抽取完毕，如果抽取完毕，则进入步骤4)对系统和元件进行安全分析，否则返回步骤I)。4)概率安全指标计算概率安全指标主要分为状态类概率安全指标和越限类概率安全指标，而每类指标又相应地分为系本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑潮流和灵敏度一致性等值的概率静态安全分析方法，其特征在于：所述方法包括以下具体步骤内容；1)输入基础数据输入互联电网基础数据，包括全网电力一次设备参数及拓扑结构；所述设备参数包括全部线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束条件，变压器的阻抗、对地导纳、变比及其传输功率约束条件，全部节点的对地导纳及连接负荷功率大小，发电机出力大小及其出力约束条件；所述拓扑结构为电网分区情况及电网中各节点的连接关系；等值前的互联网络节点被分为外网节点集合E、边界节点集合B和内网节点集合I；根据内外网划分情况，得到内网总元件个数N和内网可用元件个数Nf；2)建立外网等值网络采用基于灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法计算等值网络的等值参数，所述等值参数包括表征原外网线路与发电机在边界节点等值的边界节点间等值支路阻抗表征原外网线路在边界节点与等值发电机节点间等值支路阻抗表征原外网线路在等值发电机节点间的等值支路阻抗表征原外网对地支路在边界节点等值的等值对地支路导纳表征原外网负荷在边界节点等值的等值负荷以及表征原外网发电机对内网功率支撑的等值发电机出力SeqGi；3)状态选择、拓扑分析及潮流计算I)状态选择完成步骤1)和步骤2)后，不计各元件间的故障相关性，基于N‑1原则，对等值后的内网采用状态枚举法对系统状态x抽样，通过依次使内网和边界非等值元件逐个故障获取系统状态；并利用公式(1)计算系统各状态概率Px；Px=Πj=1NfAjΠk=1N-NfUk---(1)]]>式中，Nf为内网可用元件个数；N为内网总元件个数；Aj表示第j个可用元件的可用率；Uk表示第k个不可用元件的不可用率；II)拓扑分析完成步骤I)选择后，对系统进行拓扑结构分析是否解列，分析整个系统的节点由线路和变压器连接成多少个子系统；在系统不解列的情况下，全网为一个系统，进入步骤III)；对于解列的系统，则先舍去孤立元件、孤立节点或者发电机组可用容量小于负荷的子系统，再进入步骤III)；III)潮流计算采用牛顿‑拉夫逊法进行潮流计算；从多次的计算结果中统计节点电压和支路潮流的概率分布，得到节点电压和支路潮流的越限情况并将每个抽样状态的结果进行存储；判断是否所有状态抽取完毕，如果是，则进入步骤4)，否则返回步骤I)；4)概率安全指标计算在系统抽样状态中，存在着正常和越限这两种运行状态；所述越限状态指系统有节点电压或支路功率超出允许范围，越限状态指标计算公式如下：Pn=Σm∈nPm---(2)]]>式中，n表示系统或元件处于某状态的集合；Pm表示系统或元件处于第m次抽样状态的概率；Pn表示系统或元件处于某状态n的概率；当概率安全指标超出系统容忍范围，调整控制措施，使系统潮流分布满足系统约束条件和负荷需求；至此，基于灵敏度一致性和元件类型全面性的外网等值的枚举法概率安全指标计算步骤结束。...

【技术特征摘要】
1.考虑潮流和灵敏度一致性等值的概率静态安全分析方法，其
特征在于：所述方法包括以下具体步骤内容；
1)输入基础数据
输入互联电网基础数据，包括全网电力一次设备参数及拓扑结
构；所述设备参数包括全部线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束
条件，变压器的阻抗、对地导纳、变比及其传输功率约束条件，全部
节点的对地导纳及连接负荷功率大小，发电机出力大小及其出力约束
条件；所述拓扑结构为电网分区情况及电网中各节点的连接关系；
等值前的互联网络节点被分为外网节点集合E、边界节点集合B
和内网节点集合I；根据内外网划分情况，得到内网总元件个数N和
内网可用元件个数Nf；
2)建立外网等值网络
采用基于灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法计算
等值网络的等值参数，所述等值参数包括表征原外网线路与发电机在
边界节点等值的边界节点间等值支路阻抗表征原外网线路在
边界节点与等值发电机节点间等值支路阻抗表征原外网线路在
等值发电机节点间的等值支路阻抗表征原外网对地支路在边
界节点等值的等值对地支路导纳表征原外网负荷在边界节点等
值的等值负荷以及表征原外网发电机对内网功率支撑的等值发
电机出力SeqGi；
3)状态选择、拓扑分析及潮流计算
I)状态选择
完成步骤1)和步骤2)后，不计各元件间的故障相关性，基于N-1
原则，对等值后的内网采用状态枚举法对系统状态x抽样，通过依次
使内网和边界非等值元件逐个故障获取系统状态；并利用公式(1)
计算系统各状态概率P...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，史成钢，余娟，王沅馗，金黎明，张同尊，时权妍，郭林，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网重庆市电力公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：北京;11