一種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電網(wǎng)可靠性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng) 估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電網(wǎng)的可用輸電能力對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠性有著很大的影響。電力市場(chǎng) 環(huán)境下，電網(wǎng)輸電能力是基于已有的輸電合同，在保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的條件下，區(qū)域間 或點(diǎn)與點(diǎn)之間可能增加輸送的最大功率。不確定性因素對(duì)輸電系統(tǒng)可用輸電能力的影響很 大，例如線路和發(fā)電機(jī)故障都可能導(dǎo)致輸電網(wǎng)的可輸送電能下降。隨著分布式發(fā)電機(jī)的廣 泛接入，如何處理輸電網(wǎng)中不確定性因素的影響，高效、較精確地計(jì)算可用輸電能力，既是 可用輸電能力計(jì)算中的關(guān)鍵問題，也是目前可用輸電能力計(jì)算中的難點(diǎn)。
[0003] 隨著輸電網(wǎng)中風(fēng)電的滲透率提高，風(fēng)電的間歇性、隨機(jī)性以及不可預(yù)測(cè)性增大了 輸電網(wǎng)的不確定量。隨著系統(tǒng)中不確定量的增加，將對(duì)輸電網(wǎng)的可用輸電能力（ATC)造 成重大的影響。為提高輸電網(wǎng)的安全性和可靠性，在傳統(tǒng)的ATC評(píng)估模型中需考慮風(fēng)電概 率分布的不確定性，以更全面的思路分析和處理風(fēng)電概率分布不確定性對(duì)系統(tǒng)ATC的影 響，制定穩(wěn)健而經(jīng)濟(jì)的ATC評(píng)估策略。為此提出一種考慮風(fēng)電功率概率分布不確定性的輸 電網(wǎng)ATC計(jì)算方法，采用概率分布魯棒機(jī)會(huì)約束優(yōu)化模型描述該ATC計(jì)算問題。再綜合 worst-case CVaR approximation性質(zhì)消去該優(yōu)化模型中的隨機(jī)變量，并將其轉(zhuǎn)化為含有 矩陣不等式的確定性模型，進(jìn)一步提出采用基于線性矩陣不等式優(yōu)化的免疫粒子群算法進(jìn) 行求解。該方法可根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)中無法獲得概率分布函數(shù)的具體參數(shù)，考慮風(fēng)電功率 概率分布的不確定性，將概率分布不確定模型轉(zhuǎn)化為便于求解的確定性模型，選取出在風(fēng) 電功率任意一種可能的概率分布實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景下均滿足輸電網(wǎng)安全運(yùn)行要求，同時(shí)最大化聯(lián)絡(luò) 線傳輸功率的ATC優(yōu)化方案。
[0004] 目前，針對(duì)包含風(fēng)電的可用輸電能力評(píng)估方法中，多采用概率統(tǒng)計(jì)法和場(chǎng)景分析 法，假設(shè)風(fēng)速或風(fēng)電出力的概率分布函數(shù)一定。但是在實(shí)際電網(wǎng)中，風(fēng)電的概率分布函數(shù)不 能準(zhǔn)確獲取，現(xiàn)有技術(shù)一直沒有能給出一個(gè)切實(shí)有效的考慮風(fēng)電概率分布不確定的可用輸 電能力評(píng)估方法，使之在僅僅知道風(fēng)電概率分布函數(shù)的二階矩的基礎(chǔ)上，優(yōu)化輸電網(wǎng)的可 用輸電能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種考慮風(fēng) 電概率分布不確定的可用輸電能力估計(jì)方法，在僅僅知道風(fēng)電概率分布的二階矩，而不知 道風(fēng)電概率分布函數(shù)的準(zhǔn)確形式的情況下，采用概率分布魯棒優(yōu)化的方法將含風(fēng)電的不確 定問題轉(zhuǎn)化為確定性問題，再使用免疫粒子群算法求解，優(yōu)化輸電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng)估方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1)，采用概率分布魯棒機(jī)會(huì)約束模型描述ATC問題，目標(biāo)函數(shù)為最大化電源 區(qū)域a對(duì)負(fù)荷區(qū)域b的所有聯(lián)絡(luò)線輸出功率累加值，約束條件包括潮流平衡方程、發(fā)電容量 約束、節(jié)點(diǎn)電壓機(jī)會(huì)約束和支路功率機(jī)會(huì)約束：
[0010] 式中，Pa_ b為區(qū)域a對(duì)區(qū)域b的所有聯(lián)絡(luò)線的輸出功率，P <；，Qp PD，QD分別為常規(guī) 發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的有功、無功功率；Pw，Qw分別為風(fēng)電機(jī)組輸出的有功和無功功率，Pp 分別 為系統(tǒng)有功和無功潮流，S為節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣，Ρωι_，Ρωι_分別為常規(guī)發(fā)電機(jī)i有功出 力的上下限；Qei,__分別為常規(guī)發(fā)電機(jī)i無功出力的上下限，V ρ \_分別為節(jié) 點(diǎn)i的電壓幅值和電壓幅值上下限，Nn為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，Pr ^表示風(fēng)電功率概率分布Φ下 成立的概率，β為設(shè)定的置信水平，Pl niax為支路有功傳輸功率上限，
'表 示在所有可能的概率分布下，事件Α成立的最小概率；
[0011] 步驟2)，將節(jié)點(diǎn)電壓不等式約束化為：
[0013] 其中：
，J是收縮的V-Q雅格比矩陣，第i個(gè) 對(duì)角元素對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)i的V-Q靈敏度，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的V-Q靈敏度表示在給定運(yùn)行點(diǎn)Q-V曲線的 斜率，VN是基準(zhǔn)電壓；
[0014] 根據(jù)直流潮流方程，系統(tǒng)的潮流方程可表示為風(fēng)電功率的函數(shù)：
[0015]
[0017] 運(yùn)用最壞條件風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)性質(zhì)消去該優(yōu)化模型中的隨機(jī)變量，獲取節(jié)點(diǎn)電壓約束的 可行解：

[0019] 式中，Tr( ·)為跡運(yùn)算，Mkl為包含全部對(duì)偶變量的對(duì)稱矩陣， ， α η是嚴(yán)格正的比例參數(shù)，γ 1是η維的實(shí)數(shù)；
[0020] 步驟3)，獲取支路功率約束的可行解：
[0022] 式中，Tr ( ·)為跡運(yùn)算，Mk2為包含全部對(duì)偶變量的對(duì)稱矩陣，
為η維實(shí)數(shù)向量，α 2;為嚴(yán)格正的比例參數(shù)；
[0023] 步驟4)，將可行節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率的可行解代入步驟1)中的概率分布魯棒機(jī) 會(huì)約束模型：
[0024]
[0025] 步驟5)，采用免疫粒子群算法求解步驟4)中的模型，獲得考慮風(fēng)電概率分布不確 定性的可用輸電能力評(píng)估方案中的最優(yōu)解。
[0026] 作為本發(fā)明一種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng)估方法進(jìn)一步的優(yōu)化方法，所述輸 電系統(tǒng)采用IEEE30節(jié)點(diǎn)。
[0027] 作為本發(fā)明一種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng)估方法進(jìn)一步的優(yōu)化方法，所述步 驟4)中采用潮流計(jì)算方法將可行節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率的可行解代入步驟1)中的概率分布 魯棒機(jī)會(huì)約束t吳型。
[0028] 作為本發(fā)明一種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng)估方法進(jìn)一步的優(yōu)化方法，所述潮 流計(jì)算方法采用牛頓法進(jìn)行。
[0029] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0030] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的考慮風(fēng)電概率分布不確定性的可用輸電能力評(píng)估策略，符合實(shí)際電 力系統(tǒng)中風(fēng)電概率分布函數(shù)不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，已知的僅僅是風(fēng)電概率分布函數(shù)的二階矩，提 出了考慮風(fēng)電概率分布不確定性的輸電網(wǎng)ATC優(yōu)化方法。將所有期望值和方差矩陣設(shè)定為 不確定集合，對(duì)于不確定集合內(nèi)的任意情況，均滿足系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。根據(jù)潮流平 衡等式，分離出隨機(jī)變量，綜合運(yùn)用概率分布魯棒優(yōu)化方法消去其中的隨機(jī)變量，將不確定 問題其轉(zhuǎn)化為包含隨機(jī)變量二階矩的確定性模型，再采用基于線性矩陣不等式優(yōu)化的免疫 粒子群算法進(jìn)行求解，獲取最優(yōu)的可用輸電能力評(píng)估方案。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明設(shè)計(jì)的考慮風(fēng)電概率分布函數(shù)不確定性的可用輸電能力評(píng)估方案 的流程圖；
[0032] 圖2為IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)；
[0033] 圖3為概率分布魯棒機(jī)會(huì)約束ATC和傳統(tǒng)機(jī)會(huì)約束ATC最優(yōu)方案對(duì)比；
[0034] 圖4不同均值下輸電網(wǎng)ATC[Mff]，Γ = 10 ;
[0035] 圖5不同方差下輸電網(wǎng)ATC[麗]，μ =0· 6麗。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0037] 如圖1所示，本發(fā)明公開了一種輸電系統(tǒng)魯棒可用輸電能力評(píng)估方法，針對(duì)實(shí)際 電力系統(tǒng)中風(fēng)電的概率分布函數(shù)未知的情況，首先在沒有確定的概率分布函數(shù)的背景下， 用概率分布魯棒機(jī)會(huì)約束優(yōu)化模型描述目標(biāo)函數(shù)，然后運(yùn)用魯棒優(yōu)化方法消去該優(yōu)化模型 中的隨機(jī)變量，并將其轉(zhuǎn)化為僅含有隨機(jī)變量