[发明专利]计及风电的概率动态安全性评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电网运行规划领域，尤其涉及一种计及风电的概率动态安全性评估方法。

背景技术

为了协调经济、能源与生态环境的关系以实现可持续发展，世界各国共同选择了发展可再生能源。以风电为代表的可再生能源已大规模接入电网，而其受天气影响较大，难以实现预测精准，具有波动性和间歇性的特点，可在短时间内发生较大幅度变化，在渗透率很高时，大大加大了节点注入的不确定性，对电网安全稳定运行带来了不容忽视的影响。

长久以来，确定型的安全性评估在当今调度控制中心占据主导地位，主要基于逐点法进行极限校核，进而基于确定型的安全性分析提供系统安全与否的二元信息。电力系统安全性是关于即将来临的扰动的系统健壮性的函数，虽然传统电网中即将来临的扰动存在固有的不确定性，但日趋准确的负荷预测及日趋成熟、快速的逐点法仿真软件使其能够在线给出较为准确的安全判定和薄弱环节识别结果。然而，风电大规模并网增加了系统的不确定程度并带来了更多的不确定因素，传统的确定型的安全态势评估的局限性日益凸显，概率的安全性评估作为确定型的安全性评估的重要补充，扮演更为重要的角色。

针对计及风电的概率动态安全性评估，已有成果普遍采用模拟法，即基于蒙特卡罗仿真对运行点大量抽样，基于逐点法对抽样点进行暂态稳定判定，根据大数定律获取概率指标，但要获得满足精度要求的状态样本特征，需要大量运算，难以保证评估的快速性。建立计及风电的概率动态安全性评估方法具有重要的学术意义及工程实用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种计及风电的概率动态安全性评估方法，能够快速获取满足计算精度的系统动态安全概率等评估结果，应用于电网安全监视与控制、规划方案比选、运行优化等方面。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种计及风电的概率动态安全性评估方法，包括以下步骤：

步骤一、影响电力系统安全水平的不确定因素包括节点注入功率和元件故障，对这些影响系统安全水平的不确定因素进行概率建模，包括：

1-1)对风电和负荷节点注入功率进行概率建模，其中：

采用双参数威布尔分布对风电出力不确定性进行概率建模：

式(1)中：P_w是风电场的有功出力，单位为kw；v是风速，单位是m/s；P_r是风机额定功率，单位为kw；a和b是常参数，基于式(2)和式(3)计算；k是威布尔形状参数；c是威布尔尺度参数；

式(2)和式(3)中：v_ci是切入风速，单位是m/s；v_r是额定风速，单位是m/s；

采用截断正态分布对负荷节点注入的不确定性进行概率建模，其中P_a,和P_b是节点注入有功功率的上限和下限，单位是kw；

1-2)建立元件故障的概率模型，即对元件i的故障发生概率、故障地点、故障切除时间和故障类型进行概率建模，其中，元件的故障发生概率Pr(F_i)服从泊松分布，故障地点服从均匀分布，故障切除时间服从正态分布并离散化，故障类型的发生概率基于电力部门发布的元件故障统计数据获得；

步骤二、构建系统动态安全概率评估指标，包括：

2-1)基于条件概率理论构建系统动态安全概率PDS的普适性解析表达式：

式(4)中：N是预想事故集中的故障数目；Pr(F_i)是t时刻元件i发生故障的概率；Pr(TS|F_i)是元件i发生故障的条件下系统的暂态稳定概率；

2-2)根据上述建立的不确定性因素的概率模型，构建系统动态安全概率PDS的解析表达式为：