[发明专利]计及风电不确定性的基于安全域的电力系统安全监测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统安全性评估领域，尤其涉及一种计及风电不确定性的基于安全域 的电力系统安全监测方法。

背景技术

在安全性分析，尤其连锁停电事故分析过程中，不仅要计及系统拓扑状态之间的转移， 而且要同时计及系统的静态和动态安全性约束。对于既定的拓扑状态转移，在节点注入确 定的情况下，不乏有计及静态和动态安全性约束判定系统安全与否的方法和工具，而在考 虑节点注入的不确定性(尤其是风电的不确定性)时，现有研究大都基于MonteCarlo模拟仿 真进行大量抽样，对每个抽样点进行确定型的安全性判定，最后通过大数定理获取系统变 量的轨迹(即概率安全性指标)，计算量大，耗时长。

实际上，系统拓扑状态的改变和不确定的节点注入所引起的系统状态变量的变化是耦 合发生的，Wu和Yu等基于安全域提出了安全转移概率，以用来描述既定拓扑状态转移下 系统变量的轨迹。然而，限于先前安全域不具备简洁方便的数学描述，在考虑节点注入的 不确定性时，安全转移概率存在计算上的严重困难，安全转移概率的研究和应用因此而停 滞不前。

近年来，电力系统安全域方法学的一系列研究成果为实现安全转移概率的解析计算准 备了条件。特别是实用安全域的边界可用一个或一组超平面近似描述这一重要事实的发 现，一方面使得静态安全性和动态安全性分析异常方便，另一方面在计算概率指标时，负 荷等节点注入功率的不确定性所致的难以忍受的计算量得到极大程度地简化。此外，基于 安全域边界可用超平面近似描述这一性质开发的快速计算动态安全域边界的方法——直 接法，推进了安全域的实际应用；某些文献研究结果和计及风电的随机潮流为考虑风电的 不确定性准备了条件。

发明内容

本发明提出了一种计及风电不确定性的基于安全域的电力系统安全监测方法，其中基 于超平面形式的安全域所建立的安全转移概率的解析求解方法有助于电网运行人员快速 获取评估系统安全性的有效指标，安全转移概率的可视化结果可用于辅助运行人员监测系 统状态以提前做好预防措施。

本发明目的在于在计及风电不确定性的基于安全域的电力系统安全监测方法中建立 安全转移概率的解析求解模型，以在安全性监视与分析中快速有效地计及节点注入的不确 定性，尤其是风电的不确定性。

首先，给出了安全转移概率的定义；其次，采用正态分布作为负荷和传统发电节点注 入功率的概率模型，采用双参数的Weibull分布描述风速的随机变化从而建立风电场节点 注入功率的概率模型；进一步地，基于超平面形式的安全域边界的表达式和以半不变量为 基础的级数展开法建立了安全转移概率的解析计算方法；最后，通过具体实施方案证实了 方法的有效性。具体步骤如下：

步骤一、基于安全域定义安全转移概率。给定t时刻的节点注入为y(t)，系统在t时刻 由状态i到状态j(i≠j)对应的安全转移概率μ_ij(t)是指，当y(t)属于静态安全域Ω_ss(i)时， y(t)处于动态安全域Ω_d(i,j,F)的条件概率，即

μ_ij(t)＝:Pr{y(t)∈Ω_d(i,j,F)|y(t)∈Ω_ss(i)}(1)

其中，μ_ij(t)对应的是事件扰动致使系统图形发生改变的情况，描述的是事件扰动前系 统处于状态i是静态安全的，事件扰动后系统转移到拓扑状态j，系统可维持暂态稳定的概 率。对于确定型的节点注入功率，μ_ij(t)取值为0或1；对于不确定型的节点注入功率，μ_ij(t) 是一个随机变量，取值在[0,1]区间。可见，安全转移概率有效地描述了既定拓扑状态转移 下系统变量的轨迹，并通过静态安全域和动态安全域同时计及了静态和动态安全性约束。

定义在t时刻由结构状态i到结构状态j(i＝j)的安全转移概率为：