含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，本發(fā)明方法首先獲取光伏電源輸出功率的實測數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)線路和負荷的參數(shù)；再基于非參數(shù)核密度估計理論估計光伏電源輸出功率的概率密度函數(shù)，利用正態(tài)分布估計負荷的概率密度函數(shù)；接著，基于線性無關原則選取配點；然后，建立配點與節(jié)點電壓之間的混沌多項式；最后，計算節(jié)點電壓的均值。本發(fā)明方法具有方法簡單，實用性強，估計的準確度高，通用性強，便于推廣應用的有點。本發(fā)明可廣泛應用于含光伏電源配電網(wǎng)的電力系統(tǒng)概率分析中。
【專利說明】含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)中存在大量的不確定因素,如負荷的隨機波動等。近年來,隨著輸出功率具有隨機波動性的間歇式能源，如風電、光伏電源等大規(guī)模并網(wǎng)運行，使得電力系統(tǒng)的不確定性進一步增強，給電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行帶來新的挑戰(zhàn)。為定量評估光伏電源輸出功率以及負荷的隨機波動對電力系統(tǒng)的影響，需要深入研究含光伏電源電力系統(tǒng)的概率潮流問題，并尋求一種精度高、適應性強的計算方法。
[0003]現(xiàn)有的電力系統(tǒng)概率潮流計算方法，如2013年第41卷第I期《電力系統(tǒng)保護與控制》中“計及風電場概率模型的多目標無功優(yōu)化” 一文，公開的方法是:首先，采用威布爾等參數(shù)分布描述電力系統(tǒng)中的不確定因素；然后，利用隨機響應面法求解概率潮流。但是該方法的主要缺點是:1)未考慮非參數(shù)分布的情況:該方法假定電力系統(tǒng)中的隨機因素均服從某種參數(shù)分布，然而實際并非如此。2013年第37卷第10期《電力系統(tǒng)自動化》中“光伏電源輸出功率的非參數(shù)核密度估計模型”一文中指出，光伏電源的輸出功率通常不能用貝塔等參數(shù)分布描述，要借助于非參數(shù)核密度估計理論建立概率模型。2)文中在選取隨機響應面法計算所需的配點時，采用隨機組合Hermite多項式根的方式來確定配點。那么，所選配點極有可能未處于概率較大的區(qū)間，從而導致相對大的計算誤差。因此，所提方法的計算精度和適應性亟須提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其克服了【背景技術】中所述的現(xiàn)有技術的不足。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題的所采用的技術方案是:
[0006]含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，它包括:
[0007]步驟1，獲取光伏電源m個整點時刻輸出功率的實測數(shù)據(jù)ppvl，Ppvi, Ppvm ；配電網(wǎng)總的隨機變量數(shù)Z，配電網(wǎng)的總節(jié)點數(shù)n，各節(jié)點負荷的均值各節(jié)點負荷的標準差V1,...，Vi,...，Vn，配電網(wǎng)的總線路數(shù)k,各線路的始端節(jié)點編號 Fbus1,..., Fbusi,..., Fbusk ;各線路的終端節(jié)點編號 Tbus1,..., Tbusi,..., Tbusk ；各線路的電阻R1,...，Ri,...，Rk;各線路的電抗X1,...，Xi,...，Xk;各線路的對地電納Bi，...，Bi，...，Bk ；
[0008]步驟2，根據(jù)步驟I中光伏電源輸出功率的實測數(shù)據(jù)以及基于非參數(shù)核密度估計理論估計光伏電源輸出功率Ppv的概率密度函數(shù)fp (Ppv)；
[0009]步驟3，根據(jù)步驟I中的節(jié)點負荷的均值和標準差數(shù)據(jù)，計算第i個節(jié)點負荷Pu的概率密度函數(shù)4 (Pu)；
[0010]步驟4，根據(jù)配電網(wǎng)中的隨機變量數(shù)Z，基于線性無關原則選取隨機響應面法中的配點；
[0011]步驟5，建立配點與節(jié)點電壓的混沌多項式；
[0012]步驟6，求取各節(jié)點電壓的均值。
[0013]一實施例之中:步驟2所述的估計光伏電源輸出功率Ppv的概率密度函數(shù)fp(Ppv)的方法，包括:
[0014]步驟11，根據(jù)步驟I中的實測數(shù)據(jù)計算非參數(shù)核密度估計的帶寬h ;
【權利要求】
1.含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其特征在于:包括: 步驟1，獲取光伏電源m個整點時刻輸出功率的實測數(shù)據(jù)Ppvl,Ppvi,Ppvm ;配電網(wǎng)總的隨機變量數(shù)Z，配電網(wǎng)的總節(jié)點數(shù)n，各節(jié)點負荷的均值U1,..., Ui,..., μη，各節(jié)點負荷的標準差V1,...，Vi,...，νη，配電網(wǎng)的總線路數(shù)k,各線路的始端節(jié)點編號 Fbus1,..., Fbusi,..., Fbusk ;各線路的終端節(jié)點編號 Tbus1,..., Tbusi,..., Tbusk ；各線路的電阻R1,...，Ri,...，Rk;各線路的電抗X1,...，Xi,...，Xk;各線路的對地電納Bi，...，Bi，...，Bk ； 步驟2，根據(jù)步驟I中光伏電源輸出功率的實測數(shù)據(jù)以及基于非參數(shù)核密度估計理論估計光伏電源輸出功率Ppv的概率密度函數(shù)fp (Ppv)； 步驟3，根據(jù)步驟I中的節(jié)點負荷的均值和標準差數(shù)據(jù)，計算第i個節(jié)點負荷Pu的概率密度函數(shù)4 (Pu)； 步驟4，根據(jù)配電網(wǎng)中的隨機變量數(shù)Z，基于線性無關原則選取隨機響應面法中的配占.步驟5，建立配點與節(jié)點電壓的混沌多項式； 步驟6，求取各節(jié)點電壓的均值。
2.根據(jù)權利要求1所述的含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其特征在于:步驟2所述的估計光伏電源輸出功率Ppv的概率密度函數(shù)fp(Ppv)的方法，包括: 步驟11，根據(jù)步驟I中的實測數(shù)據(jù)計算非參數(shù)核密度估計的帶寬h;A = 16(7/H ； 步驟12，基于非參數(shù)核密度估計理論估計光伏電源輸出功率Ppv的概率密度函數(shù)
其中:m為光伏電源輸出功率的實測數(shù)據(jù)數(shù)，σ為光伏電源輸出功率實測數(shù)據(jù)的標準差，h為非參數(shù)核密度估計的帶寬，Ppvi為光伏電源輸出功率的第i個實測數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其特征在于:步驟3所述第i個節(jié)點負荷Pu的概率密度函數(shù)
:其中=Ui為第i個節(jié)點
負荷的均值，σ i為第i個節(jié)點負荷的標準差。
4.根據(jù)權利要求1所述的含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其特征在于:步驟4所述的基于線性無關原則選取隨機響應面法中的配點的方法，包括: 步驟21，生成初始配點，計算隨機響應面中混沌多項式的待定系數(shù)的個數(shù)N。，
;再將三階Hermite多項式的根O，_#，#進行隨機組合，生成N。個Z維的行向量，也即N。個初始配點；將第i個初始配點表示為Ii =[I Ii,..., I Ji,..., ξ Zi]，將 N。個初始配點表示為矩陣 ξ = [ ξ ! ；...； ξ i ；...； ξ Nc]；步驟22，計算待定系數(shù)矩陣H的秩，首先根據(jù)初始配點，計算混沌多項式的待定系數(shù)矩陣H，然后，采用高斯消去法計算待定系數(shù)矩陣H的秩Hk ；
步驟23，收斂判斷，比較待定系數(shù)矩陣H的秩HR與待定系數(shù)個數(shù)N。的大小，若Hr = N。，則初始配點矩陣I即為所選配點，否則，利用高斯消去法從初始配點矩陣I中提取出仏個線性無關的初始配點；同時，將三階Hermite多項式的根O，-忑，力進行隨機組合，生成(N。-!!,)個配點，并與Hk個線性無關的配點共同組成新的初始配點矩陣ξ，并返回步驟22直至待定系數(shù)矩陣H的秩Hk與待定系數(shù)個數(shù)N。相等為止； 其中:Z為配電網(wǎng)中的隨機變量數(shù)，Iji為第i個配點向量的第j個元素，i =1，2，...，Nc，j = 2，...，Z0
5.根據(jù)權利要求1所述的含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其特征在于:步驟5所述的建立配點與節(jié)點電壓的混沛多項式，包括: 步驟31，計算光伏電源輸出功率的典型樣本，將所選擇的配點依次轉換為光伏電源輸出功率的典型樣本，Ppvi = C(Odli));其中=Ppvi為光伏電源輸出功率的第i個典型樣本，i =為光伏電源輸出功率概率密度函數(shù)的反函數(shù)，ξπ為第i個配點向量的第一個元素，i = 1，2，...，N。，Φ ( ξ π)為ξ π的正態(tài)分布函數(shù)，i = I, 2,..., Nc ；步驟32，計算節(jié)點負荷的典型樣本，將所選擇的配點依次轉換為各個節(jié)點負荷的典型樣本，PLJi = ^(Φ (ξ,,));其中:PUi為第j個節(jié)點負荷的第i個典型樣本，i =1，2，...，N。，j = 2，...，Z，fj1為節(jié)點負荷概率密度函數(shù)的反函數(shù)，Iji為第i個配點向量的第j個元素，i = 1，2，...，N。，j = 2，...，Z, Φ ( ξ 為ξ於的正態(tài)分布函數(shù)，i =1,2,..., Nc, j = 2,Z ； 步驟33，計算節(jié)點電壓的典型樣本，根據(jù)光伏電源輸出功率和節(jié)點負荷的典型樣本以及第步驟I中的配電網(wǎng)線路和負荷參數(shù)，基于牛頓-拉弗遜法求解配電網(wǎng)第j個節(jié)點電壓的第 i 個典型樣本 Uij, i = I, 2,..., Ne, j = I, 2,..., η ； 步驟34，計算混沌多項式的待定系數(shù)，根據(jù)各節(jié)點電壓的典型樣本以及所選配點，求取隨機響應面混沌多項式中的待定系數(shù)，為:
其中:ξ Ji為第i個配點向量的第j個元素，i = 1，2，...，N。, j = 2，...，Z, Uij為第j個節(jié)點電壓的第i個典型樣本，i = 1，2，...，N。，Bij為第j個節(jié)點電壓對應的混沌多項式中的第 i 個待定系數(shù)，i = 1，2，...，N。，j = 2，...，Z ; 步驟35，建立各節(jié)點電壓與配點之間的混沌多項式，為:
,其中:?為第j個節(jié)點電壓，ξ i為配點中的第i個元素，au為第j個節(jié)點電壓對應的混沌多項式中的第i個待定系數(shù)，i =.1，2，...，Nc，j = 2，...，Z0
6.根據(jù)權利要求1所述的含光伏電源配電網(wǎng)的概率潮流計算方法，其特征在于:步驟6中所述的求取各節(jié)點電壓的均值的計算公式為=Unu.= Blj ;其中:Umj為第j個節(jié)點電壓的均值，Blj為第j個節(jié)點電壓對應的混沌多項式中的第I個系數(shù)，j = 2，...，Z。
【文檔編號】H02J3/38GK104079003SQ201410347889
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2014年7月21日
【發(fā)明者】黃曉彤, 謝翊昕, 馬旭東, 段磊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司漳州供電公司