[发明专利]考虑负荷波动极限的电力系统电压稳定性风险评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电压稳定性风险评估方法，具体为考虑负荷波动极限的电力系统电压稳定性风险评估方法。

背景技术

近些年世界范围内电力系统的电压崩溃事故频繁发生,造成大面积的停电事故,不仅给电力部门和其它用电行业带来巨大的经济损失,还极大地影响了人民群众的正常生活。

电压失稳事故发生具有突发性、隐蔽性,初期很难察觉,无法及时采取紧急措施,当电压失稳导致电压崩溃时就很难挽回。恢复正常供电需数小时，甚至十几小时,从而造成巨大的经济损失和社会影响。

因此，深入研究电压稳定性问题,对系统的电压稳定性进行评估，将风险评估方法应用于电力系统安全评估来定量评估系统的安全状态，具有非常重要的理论和实际意义。

负荷波动是电力系统运行面临的最主要的不确定性因素之一。在考虑负荷波动情况下，分析电力系统的安全稳定性，具有重要的意义。

目前，电力系统的安全性评估方法主要有确定性评估方法、概率评估方法和风险评估方法。确定性评估方法广泛应用于早期电力工业中，该方法通常只重视最严重、最可信的事故，所得结论过于保守，很难反映系统整体状况，无法计及系统中的不确定因素；概率评估方法克服了上述不足，考虑了元件故障概率及系统事故发生的概率等，从概率角度反映系统运行的概率特性，但未考虑事故造成的后果；风险评估方法同时考虑故障发生概率和故障所造成的严重后果，以两者乘积作为电压崩溃的风险指标。风险评估方法定量地抓住了事故的可能性和严重性两个重要因素，全面地反映事故对整个电力系统的影响。

Borkowska在1974年提出概率潮流的概念。概率潮流可综合考虑各种不确定因素和各种系统运行状况，全面评价电力系统，量化分析薄弱环节。可为电力系统规划、可靠性分析和系统安全性分析等提供有参考价值的信息，已成为评估电力系统稳定运行的重要工具。

概率潮流计算方法主要包括解析法(卷积法、半不变量法、一次二阶矩法)、点估计法(point estimate method，PEM)和蒙特卡罗模拟法(Monte Carlo simulation method，MCSM)。

解析法中，卷积法概念清晰，但当系统规模较大时，需要大量的存储空间和计算时间；半不变量法采用半不变量代数运算代替卷积运算，提高了计算效率；一次二阶矩法能处理输入随机变量的相关性，但只能求出输出随机变量的均值与方差。

点估计法是一种近似求解方法，根据已知输入随机变量的概率分布求取输出随机变量各阶矩。该方法计算速度快，得到的输出随机变量的均值和方差精度高，但输出随机变量的高阶矩误差大，随着输入随机变量数目的增加计算量也会增加。

蒙特卡罗模拟法的优点是适应性强，可随机模拟系统的实际运行方式，不需要对实际问题做过多的简化与假设，是最准确、灵活的概率潮流计算方法。缺点是当采样规模足够大时，蒙特卡罗模拟法的计算结果精度高但耗时长。因此常用于验证其他方法的准确性。

蒙特卡罗模拟法应用于电力系统电压稳定性分析的求解步骤如下:

1)建立系统各元件系统模型。包括系统中等效电源点、线路、负荷的模型。

2)根据等效电源点、线路、负荷的模型抽样获得大量数据。

3)根据抽样结果进行确定性潮流计算。获得对应的求解数据，包括各节点电压幅值、各支路有功功率、无功功率等。

蒙特卡罗模拟法最突出优点是系统的规模或复杂程度对其抽样量几乎没有影响。因此,该方法特别适用于处理各种复杂的不确定因素，获得大量不同情况的系统状态。

发明内容

本发明解决现有电压稳定性评估角度单一的问题，提供一种考虑负荷波动极限的电力系统电压稳定性风险评估方法。该评估方法重点考虑系统中负荷波动极限并结合N-1故障分析，从不同角度确定系统的薄弱区域，并对系统电压稳定性进行多角度、多指标综合评估。

本发明是采用如下技术方案实现的：考虑负荷波动极限的电力系统电压稳定性风险评估方法，是由如下步骤实现的：

(1)获取要进行风险评估的系统的节点、元件参数

包括母线电压参数、等效电源输出功率(如发电机组、无功补偿装置、电网间联络线等)、负荷功率、输电线路阻抗参数及故障率参数、变压器参数。其中：定义输电线路、电缆、变压器以及连接两个母线的输电设备为“支路”；将电力系统等效电源点、支路、负荷统称为“元件”；定义电力系统中所有母线为“节点”。

(2)确定各负荷节点负荷的变化范围：各负荷增长系数在[70％,K_Lk]区间上服从均匀分布

1)负荷变化范围的上限