[发明专利]一种考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法

说明书

本发明公开了一种考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法，属于电力系统稳定分析与控制的技术领域。本发明考虑负荷增长和新能源出力随机对电压稳定评估的影响，提出了一种电压稳定评估方法，将不确定问题转化为若干确定性问题求解。该方法基于历史负荷数据采用改进K均值聚类算法将负荷节点分类，根据负荷预测结果定义负荷随机增长的期望。根据负荷增长方向、风电和光伏出力的概率分布应用拉丁超立方采样获得负荷增长方向和电源出力样本，在此基础上运用连续潮流对各样本进行确定性的电压稳定负荷裕度计算，进而获得负荷裕度的统计特征，得到概率评估结果。

技术领域

本发明涉及一种考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法，属于电力系统稳定分析与控制的技术领域。

背景技术

目前基于确定性的电压稳定评估体系已经趋于成熟，但电网在实际运行中存在诸多随机因素，特别是近些年来风电、光伏等新能源机组并网，使得确定性研究无法满足系统随机变化的要求。因此，研究计及随机因素的电压稳定评估方法对系统的安全稳定运行具有重要意义。

计及负荷变化、电源出力和元件故障的电压稳定评估方法得到了充分研究。研究计及负荷增长和新能源出力随机的电压稳定概率评估具有重要工程实际意义。目前对于负荷增长不确定性的研究主要问题是难以定义负荷增长的期望，现有的定义方法缺乏实际意义。文献一《基于负荷不确定性建模的静态电压稳定性风险评估》(中国电机工程学报，2016年第36卷第13期第3471页)考虑负荷增长的随机性，用正态分布来模拟随机增长，通过将增负荷节点分类来考虑各类节点增长方式的不同，但各节点随机增长的期望取该节点的基态负荷值缺乏实际意义。文献二《考虑不均衡区域负荷增长的在线电压稳定评估》(电力自动化设备，2011年第31卷第3期第58页)在确定性电压稳定评估中负荷增长量的给定是根据下一时段负荷预测结果与当前负荷水平的差值，给负荷随机增长期望值的给定提供参考。电源出力的随机性主要考虑大规模新能源机组出力的间歇性和不确定性，主要有风电和光伏出力，需要根据评估地区的气象因素、时间因素等，其出力随风速和太阳辐照度的变化而变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提出了一种考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法，该方法定义负荷增长方向和新能源出力随机时，计及了历史负荷数据、负荷预测结果以及风电场、光伏电场出力的不确定性，引入概率分析方法，使得电压稳定评估结果更具有参考意义。

本发明采用如下技术方案实现：本发明考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法，包括以下具体步骤：

1)建立负荷增长和新能源出力随机的电压稳定负荷裕度计算模型；

2)根据评估意愿和先验知识指定负荷和发电增长范围，获取增长范围内各节点相关参数；

3)对指定负荷增长范围内负荷节点的历史负荷数据采用改进K均值聚类方法进行分类，得到各负荷节点群，根据负荷分类和负荷预测计算负荷增长范围内节点群负荷增长方向，基于负荷增长方向和新能源出力的随机性分别建立概率分布模型；

4)根据各概率分布通过拉丁超立方采样技术得到负荷增长方向和新能源出力采样样本；

5)根据各样本的负荷增长方向和新能源出力样本，利用连续潮流计算有功负荷裕度。直至计算完所有采样样本，得到各样本下的负荷裕度值，求取负荷裕度的统计特征，分析电压稳定概率评估结果。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)对负荷节点进行聚类，考虑不同类型负荷增长方式的不同，计及同一类负荷变化的相关性，不同类型负荷变化的独立性，同时将各负荷节点群增长系数列为随机变量，降低了随机变量的维度，从而减少了计算量；

(2)基于负荷预测结果定义负荷增长随机变化的期望，相较于其它方法更能真实反映电力系统实际负荷增长方式。