一种基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法，包括：（1）根据当前电力系统结构和规划方案，建立相应的规划方案模型；（2）根据设备数据及电网结构分析电网预计发生的故障及概率，建立预想故障集；（3）利用基于混合潮流的风险状态计算预想故障集中所有故障对应的潮流，对于存在潮流越界的故障，将负荷损失作为故障后果；（4）根据故障状态的负荷损失与概率计算系统风险指标；（5）根据系统风险指标寻找系统的薄弱环节。本发明利用混合潮流克服了在风险评估过程中，复杂大电网以及高阶故障中单独应用交流潮流法遇到的潮流不收敛问题。
【专利说明】一种基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电网规划领域，并涉及电力系统风险评估领域【背景技术】
[0002]传统电网规划设计研究大多数集中于在满足未来负荷需求的基础上，确定待建输电线路的数量以及位置以使总投资成本最低这样一个问题。其中，在对规划方案进行比较和安全稳定校核时，一般采用确定性的方法对规划方案进行可靠性评估。确定性方法是在预期故障发生的情况下，研究电网的可靠性水平。最常用的确定性方法是系统N-1或N-K方法，即在任意一个或K个元件(如发电机、线路、变压器等)故障退出运行时，计算系统中线路的潮流和节点电压，校验其是否发生过载或电压越界现象。确定性方法只是对系统的安全性作粗略估计，提出改进薄弱环节的措施，但是该方法只是考虑了预想事故发生的后果，忽视了事故发生的概率，从而容易导致对发生后果严重而发生概率低的事件过于悲观，而对发生概率高影响小的事件过于乐观。
[0003]将风险评估的理论引入电网规划中，同时考虑故障发生的概率及其产生的后果，来综合地评定电力系统的风险，并将风险转化为费用，将电力系统的风险水平和风险费用纳入到电网规划设计范围内。
[0004]在静态风险评估中，判断系统失效状态和估计故障损失后果都依赖于潮流计算程序进行的计算分析。然而在工程实际应用时，由于系统规模的庞大和复杂性，以及大量直流输电线路接入交流电网运行，使得现有交流潮流计算方法的收敛性很难得到保障。尤其是在基于负荷水平预测的电网发展规划、或者是针对高阶故障进行分析时，往往出现潮流计算不收敛导致风险后果无法评估的问题。
[0005]复杂大电网的潮流计算收敛性问题一直是世界性的难题，至今也并无有效的方法能够保证任意运行方式下的电网潮流计算收敛。然而从电力系统风险评估的要求考虑，实际并不需要十分精确的潮流计算结果，因此可以将交流潮流法和直流潮流法相结合，用于计算电力系统的潮流。
[0006]直流潮流法虽然不能计算节点电压的幅值，有功潮流也存在部分误差，但与采用牛顿-拉夫逊法或P-Q解耦法的交流潮流比较，其有功功率的平均误差不大(对于高压电网，误差一般在3-5%左右)。直流潮流求解时无需迭代，占用内存少，计算时间大大降低，潮流的收敛性也优于交流潮流。在计算故障后系统的潮流时，对于交流潮流计算发散的预想事故，采用直流潮流方法，近似计算得到电网中各线路的有功潮流；假定功率因数不变，则可进一步基于有功潮流折算得到各线路的视在功率潮流，再结合直流最优潮流便可计算出消除越限状态所需的最小切负荷量，并将其作为故障损失的后果。
【发明内容】
[0007]针对传统电网规划评估方法的不足，本发明提供一种基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法，利用风险评估技术，结合故障发生的概率与其产生的后果严重性，综合地对电力系统安全水平做出评价，并且在潮流计算过程中，结合交流潮流法和直流潮流法的优点，利用混合潮流克服在复杂大电网以及高阶故障中单独应用交流潮流法遇到的潮流不收敛问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明一种基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法，包括以下步骤:
[0009]步骤一、根据当前电力系统结构和未来需求制定规划方案，并建立相应的规划方案模型；
[0010]步骤二、根据设备数据及电网结构分析电网预计发生的故障及其故障概率，建立预想故障集；
[0011]步骤三、利用基于混合潮流的风险状态计算预想故障集中所有故障对应的潮流，对于存在潮流越界的故障，利用基于灵敏度的最优安全控制算法计算用于消除越限状态所需的切机切负荷量，该负荷损失即为故障造成的后果；
[0012]步骤四、利用步骤三的计算的切机切负荷量和相应的故障概率计算系统风险指标；
[0013]步骤五、根据系统风险指标对电力系统进行综合的评价，从而寻找系统的薄弱节点与薄弱线路。
[0014]本发明步骤三的具体内容如下:
[0015]步骤I)从预扫描故 障集中提取故障状态fk，利用交流潮流程序计算该故障状态fk下的系统潮流；
[0016]步骤2)判断步骤I)的交流潮流计算结果是否收敛，若收敛，则执行步骤4)，否则执行步骤3)；
[0017]步骤3)利用直流潮流计算故障状态fk下的系统直流潮流，假设:线路电阻比线路电抗小10倍以上，则线路1-j的电纳为:
【权利要求】
1.一种基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、根据当前电力系统结构和未来需求制定规划方案，并建立相应的规划方案模型； 步骤二、根据设备数据及电网结构分析电网预计发生的故障及其故障概率，建立预想故障集； 步骤三、利用基于混合潮流的风险状态计算预想故障集中所有故障对应的潮流，对于存在潮流越界的故障，利用基于灵敏度的最优安全控制算法计算用于消除越限状态所需的切机切负荷量 ，该负荷损失即为故障造成的后果； 步骤四、利用步骤三的计算的切机切负荷量和相应的故障概率计算系统风险指标；步骤五、根据系统风险指标对电力系统进行综合的评价，从而寻找系统的薄弱节点与薄弱线路。
2.根据权利要求1所述基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法，其中，步骤一中建立多个规划方案，利用系统风险指标进行规划方案间的横向比较，最终确定出最优的规划方案。
3.根据权利要求1或2所述基于混合潮流的电力系统静态风险评估方法，其中，步骤三的具体内容包括: 步骤I)从预扫描故障集中提取故障状态fk，利用交流潮流程序计算该故障状态fk下的系统潮流； 步骤2)判断步骤I)的交流潮流计算结果是否收敛，若收敛，则执行步骤4)，否则执行步骤3)； 步骤3)利用直流潮流计算故障状态fk下的系统直流潮流，假设:线路电阻比线路电抗小10倍以上，则线路1-j的电纳为:
【文档编号】G06Q50/06GK103985066SQ201410213868
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】曾沅, 秦超, 朱文峰, 周保荣, 金小明 申请人:天津大学, 南方电网科学研究院有限责任公司