基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估

电力系统中各种不确定性因素为安全风险评估工作带来困难,随机潮流计算可以计及这些不确定性因素。提出一种基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估方法,通过考虑风电时序特性的短期风电功率预测方法构造风电出力多场景;在快速解耦潮流模型的基础上,考虑电力系统功频静态特性,采用以半不变量为基础的改进Von Mises方法获得各状态变量的概率分布函数。除节点电压和支路功率外,可以得到系统频率的概率分布等统计信息,通过各状态变量越限概率和产生后果的严重程度等风险指标全面评估系统风险。IEEE 39节点系统的测试结果表明该方法的计算快速有效,具有在线应用前景。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析。为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算。同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量。分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析.为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算.同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量.分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性.     

考虑电网静态安全风险的随机潮流计算

随机潮流能够比较全面地反映系统运行状态,对电网安全性风险评估起到重要作用。现有的随机潮流计算方法中,结合半不变量和Gram-Charlier展开级数的方法可快速且准确地计算节点电压和支路潮流的概率密度函数(probability distribution function,PDF)以及累积分布函数(cumulative distribution function,CDF)。以受时域和地域不均匀分布影响的系统当前运行状态为基础构造预想事故集,将全概率理论与半不变量法随机潮流相结合,提出一种考虑电网静态安全风险的随机潮流算法。对IEEE RTS 96节点实验系统的计算表明,该算法可快速、准确地评估系统当前运行状态的静态安全风险,具有实际应用价值。     

基于半不变量法概率潮流的光伏配电网风险评估

为了高效准确实现光伏配电网越限风险评估,引入自适应核密度估计法拟合实际的光照强度序列,建立光伏电站出力特性概率分布模型。采用Cornish-Fisher级数结合半不变量法实现对光伏配电网的概率潮流计算,通过蒙特卡罗法验证半不变量概率潮流计算的准确性,建立电压越限风险指标和支路潮流越限风险指标实现对光伏配电网评估。通过Matlab仿真验证算法对光伏配电网系统风险评估的准确性和高效性。     

基于改进K-means聚类技术与半不变量法的电–气综合能源系统运行风险评估方法

实现综合能源系统多能源优化管理和运行控制需要快速准确量化评估系统的运行风险。针对电力系统和天然气系统耦合形成的电–气互联综合能源系统,该文提出基于改进K-means聚类技术与半不变量法的综合能源系统运行风险评估方法。在分析电–气互联综合能源系统运行特性的基础上,选取支路功率、节点电压、系统频率和节点气压为系统运行风险指标。引入灵敏度修正系数对K-means算法进行改进,消除不同变量的数值尺度差异,并使得聚类结果中具有较大灵敏度的输入随机变量样本具有较小的波动范围。在此基础上,应用半不变量法快速计算电–气综合能源系统状态变量概率分布,进而求解出系统运行风险。算例结果表明:提出的综合能源系统运行风险评估量化计算方法能够有效提升运行风险指标的计算精度和计算效率,满足在线风险评估的要求。     

基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算

新能源发电的兴起加剧了电力系统运行中的不确定性和关联性,传统潮流计算方法无法适应新环境下电网分析和评估的要求。提出一种可考虑输入变量相关性的基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算方法。该算法综合了模拟法精度高、适用性广和半不变量法计算速度快的优点,采用分段线性化潮流模型减小截断误差,并通过Cholesky分解解决了半不变量法只能处理独立变量的难题。对IEEE 30和IEEE 118节点系统的测试验证了所提方法的准确性、快速性和实用性。     

基于配电网概率潮流计算的电动汽车充电站规划策略

大规模电动汽车接入会导致配电网潮流分布发生变化,给配电网的运行带来风险。采用半不变量和Gram-Charlier级数计算考虑电动汽车充电负荷的配电网动态概率潮流。根据节点电压和支路潮流的越限严重程度,定义评价充电站对配电系统潮流影响的综合指标,提出了确定充电站最优电气接入点的方法。IEEE33节点配电系统的仿真计算结果表明,采用上述方法选择充电站的电气接入点可以降低配电网节点电压和支路潮流越限的风险,有助于通过充电设施的优化布局对电动汽车的充电行为进行引导和优化。     

含电动汽车的配电网运行风险评估

电动汽车的诸多优点使其得到了广泛的关注和应用,而电动汽车充电负荷的时空分布不确定性会给电力系统带来不利的影响,令配电网存在安全运行风险。本文构建了一种电动汽车充电功率动态分布模型,并基于半不变量和Gram Charlier级数展开,提出了一种考虑电动汽车接入的配电网动态概率潮流计算方法;在此基础上,建立了节点电压和支路潮流越限风险指标,提出了一种含电动汽车的配电网运行风险评估方法。IEEE 33节点系统的仿真计算结果表明,考虑电动汽车接入的配电网运行风险评估方法是可行的,能够扫描出不同时间段配电网的运行薄弱点。     

基于Cornish-Fisher级数和半不变量法的含光伏配电系统风险评估

为准确高效地对含光伏配电系统进行风险评估,提出基于Cornish-Fisher级数的半不变量法求解含光伏配电系统的随机潮流,建立系统级的电压越限风险指标和潮流越限风险指标,分析含光伏配电系统的薄弱点,并准确揭示其风险,半不变量法保证了随机潮流计算的高效性,Cornish-Fisher级数展开提高了非正态分布下曲线拟合的...     

基于电压风险的电力系统预防控制

文中针对电力系统的静态电压安全问题,提出了一种基于电压风险的电力系统评估与预防控制方法。该方法将风险理论引入电力系统,建立了系统电压风险指标,克服了传统的确定性方法的不足。用随机潮流和半不变量法分析了系统运行的不确定性以及造成的节点电压的不确定性。用严重度函数描述了节点电压波动的影响与后果;在此基础上,以节点电压波动的可能性与严重性的乘积作为节点电压的风险,袁征了系统的电压安全性。并采用优化潮流算法,通过对系统控制变量的优化,有效地减少了系统的节点电压风险,提高了系统运行的安全性。在测试系统中的应用效果表明了该算法的可行性。     

考虑风电随机性的静态电压稳定概率评估

提出了一种考虑风电随机性的静态电压稳定概率评估方法。选用L指标评估各节点的电压稳定性,推导了L指标对节点注入功率的灵敏度。根据风电功率的概率密度函数计算其半不变量,再根据L指标和节点注入功率的近似线性关系计算L指标的半不变量。然后按Gram-Charlier级数展开计算L指标的概率密度函数,结合静态电压失稳严重度计算各节点的静态电压失稳风险,评估系统静态电压稳定性并识别薄弱节点。仿真结果验证了方法的有效性,可用于风电并网情况下的静态电压稳定概率评估。     

基于拟蒙特卡罗和半不变量法的概率潮流计算

为实现含风电出力电网概率潮流计算精度的提高,提出一种结合拟蒙特卡罗和半不变量的方法。建立风电出力模型,采用拟蒙特卡罗模拟法(QMCS)抽取Sobol确定性低偏差点列,结合半不变量法,算出节点状态变量以及各支路潮流的半不变量,引入Gram-Charlier级数,以概率潮流计算为工具,对相关节点电压进行模拟,并与传统蒙特卡罗模拟(MCS)方法和MCS结合半不变量法对比。算例表明,相同抽样次数下QMCS结合半不变量法的计算结果更接近真解,并且计算速度相对更快。     

计及参数模糊性的含风电场电力系统概率潮流计算

风电场并网后将对电力系统运行产生一系列影响。传统半不变量法计算概率潮流(probabilistic power flow,PPF)通常仅考虑风速随机性,可能导致分析结果偏离客观实际。提出一种计及参数模糊性的半不变量法PPF计算方法。针对风速和负荷的随机性及模糊性,建立随机模糊不确定性模型,采用基于增量法的模糊潮流求得状态变量数字特征的可能性分布。同时,计及风速模糊相关性,通过模糊化半不变量法的解析法拟合得到状态变量各阶半不变量三角模糊置信区间。最后,运用Gram-Charlier级数拟合状态量的模糊概率分布。对改进IEEE 14节点系统以及江苏南京78节点等值系统的实际数据进行测试,验证了算法的有效性、准确性及实用性,并具体分析了风速模糊相关性对系统运行特性的影响。     

考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流

提出一种考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流算法。该方法针对大规模风电注入功率波动性强的特点,在当前结合半不变量和级数展开的随机潮流计算方法基础上,采用分段线性化手段减小潮流方程线性化误差,提高系统状态量的半不变量求解精度;引入C型Gram-Charlier级数,避免在含大规模风电的系统中采用A型Gram-Charlier级数逼近系统状态量概率密度函数会出现负值的问题。为求分段线性化后系统状态量的半不变量,根据半不变量的定义,推导得出了分段线性函数因变量的半不变量与自变量分布之间的定量关系,此关系可方便地考虑风场有功、无功注入相关性。对IEEE 30节点系统的测试表明:所提算法与蒙特卡罗法计算结果是一致的,而计算速度则要快得多;与当前半不变量法相比,结果计算精度得到了较大提高。该算法可快速、准确地求解含大规模风电并网的电力系统随机潮流,具有较好的实际应用价值。     

主元分析结合Cornish-Fisher展开的半不变量法概率潮流计算

为克服现有半不变量法概率潮流计算( probabilistic load flow based on cumulant method,PLF-CM)不能处理输入随机变量相关系数矩阵非正定之不足,提出一种基于主元分析和半不变量法结合Cornish-Fisher 展开的PLF-CM 计算方法。新方法根据输入变量的离散样本数据求取输入变量的半不变量,利用主元分析处理关联性输入随机变量以准确计算输出变量的半不变量,采用Cornish - Fisher 级数求得电力系统的概率潮流分布。在改造后的IEEE-14 节点测试系统上进行的仿真研究表明:所提方法计算高效、稳定,适用于不确定性较大的新能源电力系统的概率潮流分析。     

基于蒙特卡罗抽样半不变量法的微电网随机潮流计算

为了提高微电网随机潮流计算的精度,提出了将蒙特卡罗抽样和半不变量法相结合的方法。首先建立了微电网随机潮流的线性化模型,然后运用蒙特卡罗抽样法和常规数值法计算随机变量的各阶半不变量,进而计算节点状态变量和支路潮流的半不变量,并运用Gram-Charlier级数将其展开,最终得到半不变量的概率分布。将该方法与蒙特卡罗模拟法比较,算例表明该方法具有较高的准确性和快速性,可为电力调度提供可靠依据。     

计及频率的电力系统概率潮流计算

“双碳”背景下规模化新能源接入电网给其带来诸多不确定因素,为准确得到电网变量的概率分布信息,提出了一种计及频率的电力系统概率潮流计算方法。首先,分别建立考虑频率特性的常规发电机、负荷和新能源功率模型。其次,针对系统出力不确定性,分别采用有边界的正态分布和高斯混合模型拟合负荷及风电功率曲线。接着,针对不确定性提出了基于半不变量法的电网概率潮流计算模型,通过该模型可以计算得到频率、电压等输出变量的各阶半不变量,进而得到准确的概率分布信息。最后,在IEEE-57节点系统中验证了所提方法的有效性。     

大规模风电并网电力系统运行风险评估与分析

提出了一种考虑风电功率误差分布的电力系统改进风险评估方法,较传统评估方法更加精细地计算了系统运行风险。采用t-location scale(TLS)分布描述风电功率预测误差分布,与传统正态分布相比,可以更准确地描述风电预测误差分布情况。采用最优交流潮流模型计算最小切负荷量、节点电压和线路有功功率,与传统直流潮流模型相比,可以得到更准确的切负荷量和线路有功功率信息。计算了系统切负荷风险指标、电压越限风险指标、线路有功功率越限风险指标、电压崩溃风险指标,并引入了综合风险指标,结合风险等级的评判方法,更加全面合理地评估了系统运行的风险。此外,讨论和分析了不同风电接入节点、不同接入容量以及不同替换容量对系统运行风险的影响。从系统运行风险的角度,为电力系统规划风电接入容量和节点提供参考。最后,以IEEE RTS-79系统为例,对所提的方法和模型进行了分析和验证。     

对等控制孤岛微电网的静态安全风险评估

间歇性可再生能源发电出力的随机性、波动性及缺乏主网的支撑,增大了孤岛微电网系统的安全稳定运行风险,由此有必要对其进行静态安全性评估。安全分析准则和潮流计算是电力系统静态安全风险评估的基础。针对对等控制孤岛微电网的特性,提出结合N-1事故与解列方案的静态安全分析准则;并计及故障解列后孤岛系统的无平衡节点特性及存在的不确定性因素,提出基于LMIL(Levenberg Marquardt method with inexact line-search)算法的随机潮流模拟法,计算解列孤岛系统的随机潮流,进而得到考虑频率越限风险的静态安全风险指标的概率分布,以更全面地评估系统的静态安全水平。以17节点孤岛微电网测试系统为算例,验证了所提评估方法的正确性和有效性。