[发明专利]一种考虑弹性裕度的城市输电网安全概率评估方法

权利要求书

1.一种考虑弹性裕度的城市输电网安全概率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化电网和高压配电网的结构、元件参数和节点注入功率概率模型，所述节点注入功率概率模型包括风电场输出功率概率模型和节点综合负荷功率需求概率模型；

S2、通过三点估计法原则选取节点注入功率概率模型中随机变量的估计点，形成样本评估矩阵X_r；

S3、对样本矩阵X_r中的每个评估样本计算电网安全裕度的评估指标值及其对应的权重系数；

S4、当得到所有评估样本的评估指标值及其对应的权重系数时，进入步骤S5，否则返回步骤S3；

S5、通过权重系数计算每个评估样本评估指标值的v阶原点矩，利用Cornish－fisher级数展开v阶原点矩得到输电网的安全概率分布；

所述步骤S3的具体步骤为：

S31、计算输电网支路i的安全裕度RSSD_i，计算公式为：

在公式(4)中，P_imax为支路i的最大传输容量，P_i为支路i的当前传输功率，σ_G-i为各电源对支路i贡献因子G_m-i的标准差，σ_L-i为各节点负荷对支路i贡献因子G_n-i的标准差；

其中，各电源对支路i贡献因子G_m-i的计算公式为：

在公式(5)中，ΔP_i为支路i的有功出力变化量，ΔP_Gm为节点m电源的有功出力变化量，X_i为支路i的电抗，l、k为支路i的首末节点，X_lm、X_km分别为电抗矩阵中的第l行m列、第k行m列；

各节点负荷对支路i贡献因子G_n-i的计算公式为：

在公式(6)中，ΔP_Ln为节点n负荷的变化量，X_ln、X_kn分别为电抗矩阵中的第l行n列、第k行n列；

S32、计算电网安全裕度的评估指标值RSSD，计算公式为：

RSSD＝min(RSSD_i)i∈S_L (7)

在公式(7)中，S_L为包含所有支路的集合；

S33、通过高压配电网拓扑重构使电网安全裕度的评估指标值RSSD最大，构建优化模型，所述优化模型包括目标函数和约束条件；

目标函数为：

f＝max RSSD (8)

第i种拓扑结构下的交流潮流约束为：

在公式(9)中，分别为节点j处风电场的有功和无功功率，分别为节点j处负荷的有功需求和无功需求，为与节点j相连的节点k的电压，为节点j的电压，为连接节点k与j支路的电导，为节点k与j的电压相位差，为连接节点k与j支路的电纳；

其中，节点j处负荷的有功需求的计算公式为：

在公式(10)中，为重构前节点j处的有功负荷，为重构后第i种拓扑结构下节点j处转移的有功负荷；

节点j处负荷的无功需求的计算公式为：

在公式(11)中，为重构前节点j处的无功负荷，为重构后第i种拓扑结构下节点j处转移的无功负荷；

第i种拓扑结构下的断面功率约束为：

在公式(12)中，为第n个断面联络线上传输的有功功率，为第n个断面有功功率设定值，S_link,n为第n个断面所包含的联络线集合，N_cut为断面个数；

第i种拓扑结构下风电的有功和无功输出功率上下限约束为：

在公式(13)中，为节点j处的风电有功输出功率下限，为节点j处的风电有功输出功率上限，为节点j处的风电无功输出功率下限，为节点j处的风电无功输出功率上限；

第i种拓扑结构下节点电压约束为：

在公式(14)中，V_min为节点电压下限，V_max为节点电压上限；

第i种拓扑结构下支路功率约束为：

在公式(15)中，为连接节点k与j的支路传输功率，为连接节点k与j的支路传输功率下限，为连接节点k与j的支路传输功率上限；

重构时配电单元组D_w开关次数限制：

0≤D_w≤D_w,max (16)

在公式(16)中，D_w,max为单元组D_w最大开关动作次数；

S34、在优化模型中加入风电场输出功率概率模型和节点综合负荷功率需求概率模型，构成输电网安全裕度与各节点注入功率之间的非线性模型：

F＝h(X) (17)

在公式(17)中，h()为各节点注入功率与输电网安全裕度的非线性函数关系，X为各个节点的注入功率用随机向量，X＝[X₁,X₂,…,X_m]；

S35、通过求解非线性模型得到评估指标值RSSD；

S36、计算风电场的输出功率和综合负荷需求X_i的采样值x_i,k：

x_i,k＝μ_i+ξ_i,kσ_i，k＝1,2,3 (18)

在公式(18)中，μ_i、σ_i分别为变量X_i的均值和标准差，ξ_i,k为采样值x_i,k的位置系数；

其中，位置系数ξ_i,k的计算公式为：

S37、通过位置系数ξ_i,k计算权重系数ω_i,k：

在公式(20)中，λ_i,3和λ_i,4分别为变量X_i的偏度和峰度，ξ_i,1和ξ_i,2分别为变量X_i的左右估计点的位置系数，m为有注入功率的节点数。

2.根据权利要求1所述的考虑弹性裕度的城市输电网安全概率评估方法，其特征在于，所述步骤S1中计算节点注入功率概率模型的具体步骤为：

S11、计算风电的输出功率P_wind，计算公式为：

在公式(1)中，v为风速，v_ci为切入风速，v_r为额定风速，v_co为切出风速，P_r为风电机组的额定功率，

S12、计算风电场输出功率概率模型f(P_wind)，计算公式为：

在公式(2)中，K为Weibull分布形状参数，C为尺度参数；

S13、计算t时刻节点综合负荷功率需求概率模型，计算公式为：

在公式(3)中，μ_P,t、σ_P,t分别为t时刻综合节点负荷的有功期望值和标准差，P_L为综合负荷有功功率需求，μ_CLQ,t为常规负荷无功期望值，σ_CLQ,t为常规负荷无功标准差，Q_L为综合负荷无功功率需求。