[发明专利]一种电力系统热稳定安全域构建的方法

说明书

本发明公开了一种电力系统热稳定安全域构建的方法，包括：根据预测值集合和残差集合，获取重构值集合；基于重构值集合、原始热稳定临界点集合的子集合，计算N‑1下热稳定安全边界近似超平面的解析表达式的系数集合；根据系数集合，计算各系数的经验分布函数的初始均值和初始标准差；重复上两步骤若干次，获取基于bootstrap抽样的经验分布函数的bootstrap均值和bootstrap标准差；根据bootstrap均值和bootstrap标准差，结合概率论和统计学中的t分布、χ²分布近似得支路k所对应的经验分布函数的均值和标准差，并计算相应的置信区间，进而求取支路k所对应的近似超平面表达式。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于Bootstrap抽样^[1]的电力系统热稳定安全 域快速构建方法。

背景技术

当前，电力系统N-1热稳定校验完全基于逐点极限计算模式，该方法简单易用，已在 电网的运行规划中发挥着巨大作用。但随着电网规模不断发展、随着高渗透率可再生能源 大规模并网，该方法已暴露出越来越多的局限性，主要体现在：①在N-1热稳定极限之下， 电力系统也可能存在热稳定越限；②极限计算结果受电力系统运行方式变化而难以确定， 且某一个固定的极限值难以确保电网的N-1热稳定安全。随着电网规模不断扩大、可再生 能源大规模并网，影响电力系统支路潮流分布的因素已经越来越多、呈现了明显的多维特 性，仅仅采用过去简单的、一维的极限计算方法来监视、控制电网支路热稳定性已不能满 足大电网安全运行、精细化运行要求，亟需发展新技术手段来解决该问题，而静态热稳定 安全域(Static thermalsecurity region,STSR)就是一种最理想、最实用的新的解决方案。

STSR定义为在功率注入空间内，满足电力系统N-1热稳定的所有运行点集合。通过判断电力系统当前运行点与STSR边界的相对位置，可定性评估电力系统的N-1热稳定运 行状态，实现全面、直观地监视和控制电力系统的N-1热稳定性，可有效评估电力系统在 波动性、随机性和间歇性等诸多不确定性因素影响下的热稳定性，但STSR边界搜索是构 建STSR的关键。STSR边界呈现高维非线性拓扑特性，求取复杂度高且难以形成精确的 边界解析表达式。通过大量离线计算可获得处于STSR边界上的热稳定临界运行点集，进 而形成STSR边界，通过对比电力系统运行点相对STSR边界的位置，可定性评估电力系 统电压稳定性，但这类方法难以形成描述STSR边界的解析表达式，不能定量分析电力系 统运行点到STSR边界的距离，直观给出电力系统N-1热稳定裕度和制定合理、可行的控 制方案以改善系电力统N-1的热稳定性。

大量科学研究和工程实践发现：在工程关心的范围内，电力系统的热稳定安全域边界 可用一个或少数几个超平面来近似描述。为获得热稳定安全域边界的近似超平面，目前常 采用重复调用潮流方程，搜索大量不同功率增长方向下处于所研究支路N-1热稳定临界的 运行点，然后根据这些运行点，采用最小二乘求解对应的近似超平面的系数，进而获取超 平面的近似表达式。理论上，搜索的热稳定临界点越多，所构建的近似超平面精度越高， 可更高精度逼近支路热稳定安全域边界。但在实际应用过程中，临界点的搜索是热稳定安 全域构建最耗时的部分。高精度的近似超平面意味着高耗时的临界点搜索，这显然与热稳 定安全域的在线应用相矛盾。

为避免陷入计算精度与在线应用的矛盾中，目前工程应用时，在牺牲一定的计算精度 前提下，通过搜索有限个临界点来构建热稳定安全域边界的近似超平面。为保证所构建的 热稳定安全域内部不存在空洞，通常还需将所得的超平面进一步平移，以保证热稳定安全 域内的运行点都是安全的。显而易见，该方法在保证热稳定安全域内部不存在空洞同时， 也将部分稳定运行点排除在热稳定安全域外，带来了较高的保守性。

参考文献

[1]B.Efron,R.Tibshirani,“Bootstrap methods:another look at thejackknife,”Ann.Statist.,vol. 7,no.1,pp.1–26,1979.

发明内容