[发明专利]基于风险的高维多目标复杂电网故障限流器最优配置方法

权利要求书

1.一种基于风险的高维多目标复杂电网故障限流器最优配置方法，其特征在于方法步骤如下：

1)根据电力系统的浴盆曲线，获得电力线路的基本故障概率；

2)根据电力线路所处位置的气候数据和环境数据，获得协变量连接参数；

3)根据基本故障概率和协变量连接参数，获得电力线路的长期短路故障概率；

4)建立计及电力线路长期短路故障概率的多目标电力系统故障限流器配置模型的目标函数及其约束条件；根据目标函数及其约束条件处理获得帕累托最优解集，在帕累托最优解集中选取最优的电力系统故障限流器配置；

所述步骤4)中，具体如下：

4.1)建立计及电力线路长期短路故障概率的多目标电力系统故障限流器配置模型的目标函数，具体为：

4.1.1)计算配置电力系统的故障限流器配置代价量，具体为：

式中，N_L表示待安装故障限流器的电力线路数量，U_f表示电力线路f上是否安装故障限流器的配置参数，表示电力线路f上故障限流器的安装代价，表示电力线路f上故障限流器的单位阻抗代价，表示电力线路f上故障限流器的阻抗值；

4.1.2)计算电力系统出现短路故障时的电流越线配置量，具体为：

式中，N_F表示电力系统中预想发生短路故障的电力节点的总数，V_i表示电力系统中电力节点i的电压幅值，Z_ii表示电力系统中电力节点i的自阻抗，I_bc表示可接纳电力系统短路电流的幅值，λ₁为第一惩罚系数，p_i为电力系统中电力节点i发生短路故障的概率，Ψ(·)表示惩罚函数，具体为：

其中，y₁和y₂分别表示惩罚函数中的第一变量和第二变量；

4.1.3)计算电力系统出现短路故障时的暂态失稳配置量，具体为：

式中，N_G表示电力系统中发电机的总数量，T表示暂态仿真时间长度，Δt表示暂态仿真步长，其中T＝1秒，Δt＝0.05秒，表示第i个电力节点发生短路故障下第k个发电机的功角曲线上的第n个离散点上的发电机转子角度，表示第i个电力节点发生短路故障下第k个发电机的功角曲线上的第n个离散点上的电力系统惯性中心的角度，δ_thre表示发电机转子角度偏离电力系统惯性中心角度的阈值，λ₂为第二惩罚系数；

4.1.4)计算电力系统出现短路故障时的电压降落配置量，具体为：

式中，NB表示电力系统中电力节点的数量，I_i表示第i个电力节点发生短路故障下短路电流幅值的大小，X_ib表示电力系统的电力节点导纳矩阵中第i行第b列的元素，ΔU_thre表示电压暂降的阈值，λ₃为第三惩罚系数；

4.2)建立计及电力线路长期短路故障概率的多目标电力系统故障限流器配置模型的约束条件，约束条件包括：

4.2.1)节点功率平衡约束为：

式中，P_is表示电力节点i上负荷类型s的有功负荷，P_ig表示电力节点i上发电机g的有功出力，Q_is表示电力节点i上负荷类型s的无功负荷，Q_ig表示电力节点i上发电机g的无功出力，N表示节点的数量，V_i和V_w分别表示电力节点i和电力节点w的电压幅值，θ_i和θ_w分别表示电力节点i和电力节点w的电压相位，Y_iw表示电力系统的电力节点导纳矩阵中第i行第w列的元素，δ_iw为电力节点i和电力节点w上发电机功角的差值；

NG_i表示电力节点i中的发电机的集合，NL_i表示电力节点i中待安装故障限流器的电力线路的集合；

4.2.2)发电机输出功率约束及节点电压约束为：

P_igmin≤P_ig≤P_igmax,

Q_igmin≤Q_ig≤Q_igmax

|V_i|^min≤|V_i|≤|V_i|^max

式中，P_igmax和P_igmin表示电力节点i上发电机g有功出力的上限和下限，Q_igmax和Q_igmin表示电力节点i上发电机g无功出力的上限和下限，|V_i|^max和|V_i|^min表示节点i电压幅值的上限和下限；

4.3)对目标函数进行求解获得满足对应约束条件的帕累托最优解集，帕累托最优解集包括多种电力系统故障限流器配置，根据对故障限流器配置代价、电流越线配置、暂态失稳配置或者电压降落配置的要求，在帕累托最优解集中选取电力系统故障限流器配置进而进行施工，从而提高电力系统应对短路故障的能力。