基于传输节点容量模型的多电压等级电网可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统可靠性分析技术领域，尤其涉及一种基于传输节点容量模型 的多电压等级电网可靠性评估方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统可靠性评估一般可以分为三个层次，即发电系统可靠性评估，发输电 组合系统可靠性评估和发输配电系统可靠性评估。发输电组合系统又称为大电网（Bulk electricity System, BES)，主要承担着电力系统发电和输电的任务。由于发输配电系统 可靠性评估的复杂性过高、计算量大，现有的电力系统可靠性分析方法主要是将电力系统 划分为发电系统、发输电组合系统（大电网）和配电系统三个层级系统，然后对不同层级系 统分别进行研究，这样的划分虽然降低了每一层级系统可靠性分析的复杂性，但将彼此联 系的系统进行分割必然会使可靠性的计算结果与系统实际可靠性之间存在误差。输电系统 和配电系统还可被进一步划分为不同电压等级的系统，下级电压等级系统一般经由变电站 从上级电压等级系统获取电能，如其中配电系统经由变电站从大电网获取电能，大电网与 其所供配电系统之间的关系，类似于电源和负荷的关系，为实现统筹发输配多电压等级系 统的可靠性评估，已有研究提出在配电系统可靠性评估中计及大电网与配电系统连接节点 的可靠性影响的方法。但现有可靠性分析方法中，无论是解析法还是模拟法，均难以直观反 映大电网的供电能力，当大电网负荷模型或配电网自身具体的负荷削减（转切）策略发生 变化后，需要重新进行分析计算，当系统规模较大时，计算成本很高，而通过建立上级电压 等级系统的传输节点容量模型来作为下级电压等级系统的等效电源模型，不仅有助于实现 统筹多电压等级系统的高效的可靠性分析计算，而且能直观反映相应电网（系统）的有效 (可用）传输容量（负荷能力）及其相关特性，为电力系统的规划和运行提供有效和直观的 参考。目前已有方法提出将大电网及其与下级用电系统（主要配电系统）连接点的最大负 荷能力（Maximum Loadability，ML)及其概率分布作为大电网或其与配电系统连接点的容 量模型，并利用电网容量模型与负荷模型进行卷积进而评估大电网及其连接点可靠性的方 法，ML能够较为直观的反映大电网的供电能力，但是该方法只涉及了 ML的概率分布，并只 讨论了缺电概率及缺电量可靠性指标的计算方法，未能给出与频率相关的分布及可靠性指 标的计算方法，在分析计算中忽略了大电网负荷削减策略及节点间的负荷转供对大电网最 大负荷能力的影响，并且没有将大电网与配电系统进行统筹分析，具有较大的局限性。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种基于传输节点容量模型的多电压等级电网可靠性评估方法，不仅 实现统筹多电压等级系统的可靠性分析计算，而且能直观反映相应电网（系统）的有效 (可用）传输容量（负荷能力）及其相关特性，提高电力系统可靠性分析技术水平。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供一种基于传输节点容量模型的多电压等级电网可 靠性评估方法包含以下步骤：
[0005] 步骤S1、确定不同电压等级电网的边界传输节点；
[0006] 所述的边界传输节点是指输电网或配电网中某一区域或者设备，在这一区域或设 备上，一个或多个电网用户或者下一级电压等级电网从服务提供者那里获得输电服务，通 过边界传输节点，相应电压等级的输电网或者配电网将能量传输给下级电压等级的输电网 或配电网，或者通过这些点零售用户与输配电网相连；
[0007] 步骤S2、确定电网及边界传输节点的容量模型，即电网及边界传输节点的最大负 荷能力模型；
[0008] 步骤S3、将电网及边界传输节点的最大负荷能力模型与相应的电网及边界传输节 点的负荷模型相结合，实现对电网及其边界传输节点可靠性的评估；
[0009] 步骤S4、在配电网可靠性分析中计及上级输电网及其边界传输节点的容量模型， 实现统筹多电压等级电网的可靠性分析计算。
[0010] 选择所研究电网与下级电网连接处的变电站或配电站的低压侧母线作为所研究 电网的边界传输节点，或者选择所研究电网内为某些重要负荷直接供电的变电站或配电站 的低压侧母线作为该电网的边界传输节点。
[0011] 将电网及边界传输节点的有效传输容量的概率和频率分布统称为电网及边界传 输节点容量模型；
[0012] 电网及其k个边界传输节点的容量模型如下式所示：
[0013] Fx (PD1，Pd2，…，PDk)，P (Fx) = P (X)，F (Fx) = F (X)⑶
[0014] 式中，Fx为电网状态X下，k个边界传输节点间的有效传输容量分布约束函数；P Di 为边界传输节点i的传输功率；k取为所研究的边界传输节点数量；P (Fx) = P (X)表示k个 边界传输节点间呈现有效传输容量分布约束函数关系^的概率为P(X)，即为电网状态X发 生的概率；F (Fx)表示k个边界传输节点间呈现有效传输容量分布约束函数Fx的频率参数， 其具体形式F(X)可以是单状态（X)频率，也可是组合状态的频率的一部分；
[0015] ?!￡表不了在一定的电网状态下，k个边界传输节点有效传输容量的可行域，在这样 的可行域里，边界传输节点相应的传输容量可以由电网电源或等效电源提供，且不使相应 电网违背任何约束限制；
[0016] 通常情况下，Fx所表示的约束关系为不等式约束，如下式所示：
【主权项】
1. 一种基于传输节点容量模型的多电压等级电网可靠性评估方法，其特征在于，包含 以下步骤： 步骤S1、确定不同电压等级电网的边界传输节点； 所述的边界传输节点是指输电网或配电网中某一区域或者设备，在这一区域或设备 上，一个或多个电网用户或者下一级电压等级电网从服务提供者那里获得输电服务，通过 边界传输节点，相应电压等级的输电网或者配电网将能量传输给下级电压等级的输电网或 配电网，或者通过这些点零售用户与输配电网相连； 步骤S2、确定电网及边界传输节点的容量模型，即电网及边界传输节点的最大负荷能 力模型； 步骤S3、将电网及边界传输节点的最大负荷能力模型与相应的电网及边界传输节点的 负荷模型相结合，实现对电网及其边界传输节点可靠性的评估； 步骤S4、在配电网可靠性分析中计及上级输电网及其边界传输节点的容量模型，实现 统筹多电压等级电网的可靠性分析计算。
2. 如权利要求1所述的基于传输节点容量模型的多电压等级电网可靠性评估方法，其 特征在于，选择所研究电网与下级电网连接处的变电站或配电站的低压侧母线作为所研究 电网的边界传输节点，或者选择所研究电网内为某些重要负荷直接供电的变电站或配电站 的低压侧母线作为该电网的边界传输节点。
3. 如权利要求1所述的基于传输节点容量模型的多电压等级电网可靠性评估方法，其 特征在于，将电网及边界传输节点的有效传输容量的概率和频率分布统称为电网及边界传 输节点容量模型； 电网及其k个边界传输节点的容量模型如下式所示： Fx (PD1，Pd2，…，PDk)，P (Fx) = P (X)，F (Fx) = F (X)⑴ 式中，Fx为电网状态X下，k个边界传输节点间的有效传输容量分布约束函数；P Μ为边 界传输节点i的传输功率；k取为所研究的边界传输节点数量；P (Fx) = P (X)表示k个边界 传输节点间呈现有效传输容量分布约束函数关系^的概率为P(X)，即为电网状态X发生的 概率；F (Fx)表示k个边界传输节点间呈现有效传输容量分布约束函数Fx的频率参数，其具 体形式F(X)可以是单状态（X)频率，也可是组合状态的频率的一部分； ^表示了在一定的电网状态下，k个边界传输节点有效传输容量的可行域，在这样的可 行域里，边界传输节点相应的传输容量可以由电网电源或等效电源提供，且不使相应电网 违背任何约束限制； 诵常愔》下.F所丟元的約市羊系*不笠忒約市.加下忒所元.
公式（2)表示的是一种理想的简化情况，其表示的可行域为k维空间中一超曲面与k 维坐标正轴所围的区域。
4. 如权利要求3所述的基于传输节点容量模型的多电压等级电网可靠性评估方法，其 特征在于，所述的步骤S2中，计算电网及边界传输节点的容量模型包含以下步骤： 步骤S2. 1、计算单一电网状态下电网及边界传输节点的最大负荷能力； 步骤S2. 2、将电网状态及特定条件下电网及边界传输节点的最大负荷能力与电网状态 发生的概率及相关的频率参数相结合计算电网及边界传输节点最大负荷能力的概率及频 率分布，即电网及边界传输节点的最大负荷能力模型，并以其近似作为相应电网及其边界 传输节点的容量模型； 步骤S2. 1和步骤S2. 2中所述的电网包含了经相应边界传输节点界面向下级系统传输 功率的所有上级电网。
5. 如权利要求4所述的基于传输节点容量模型的多电压