一种节点扰动功率转移分布均衡度分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，包括在电力系统当前运行状态下对电力系统进行潮流计算，并获得支路功率对节点注入功率的灵敏度矩阵；根据灵敏度矩阵和支路有功功率裕度获得潮流转移率矩阵；获得潮流转移率矩阵中对应于每个节点的列向量中各个元素在潮流转移率统计区间内的概率分布情况；根据概率分布情况计算改进信息熵，作为反映每个节点扰动功率转移分布均衡程度的指标；根据转移分布均衡度指标对系统在各节点扰动下进行安全评估。本发明应用于大规模电力系统节点注入功率抗扰能力快速评估，其计算速度及准确性能够满足大规模电力系统在线安全评估要求，能够为电力系统负荷管理、并网风电机组的误差控制等提供指导。
【专利说明】一种节点扰动功率转移分布均衡度分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统稳态分析领域，涉及一种节点扰动功率转移分布均衡度分析 方法。
【背景技术】
[0002] 现代大规模电力系统的互联性、动态性、非线性、随机性和实时性等特点给电力系 统安全分析带来了很大困难也提出了更高要求。随着负荷的快速增长及其性质的多样化、 间歇式能源的接入，"源-网-荷"互动环境下的大规模电力系统面临着更多的不确定因素。 这些不确定因素会引起系统潮流的转移，进而有可能导致系统出现越限等情况。为此，有必 要研究电力系统中节点注入功率的扰动对系统安全性的影响，进而为电力系统负荷管理、 并网风电机组的误差控制等提供指导。潮流均衡度分析是电网稳态分析的有效方法，当系 统潮流分布均衡度较差时，容易出现越限等情况，严重时更有可能引发大规模连锁故障，给 电力系统安全运行带来不良后果。在大规模电力系统的实时应用中，从节点扰动功率转移 均衡度的角度研究电力系统在节点功率扰动下的安全性，并应用到电力系统在线安全评估 中具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种节点扰动功率转移分布均衡度 分析方法，旨在对系统在不同节点功率扰动下的安全水平进行评估。
[0004] 本发明提供的节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，对含不确定因素运行环境 中的电力系统进行节点功率扰动下的安全评估，包括下述步骤：
[0005] S1 :在电力系统当前运行状态下，对电力系统进行潮流计算，并获得支路功率对节 点注入功率的灵敏度矩阵；
[0006] S2 :根据所述灵敏度矩阵和支路有功功率裕度获得潮流转移率矩阵；
[0007] S3 :将[0,1]区间按照系统支路数目均匀划分子区间，构成潮流转移率统计区间；
[0008] S4 :获得潮流转移率矩阵中对应于每个节点的列向量（即潮流转移率向量殳）中 各个元素在所述潮流转移率统计区间内的概率分布情况；
[0009] S5 :根据步骤S4中概率分布情况获得改进信息熵
【权利要求】
1. 一种节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，对含不确定因素运行环境中的电力系 统进行节点功率扰动下的安全评估，其特征在于，包括下述步骤： 51 :在电力系统当前运行状态下，对电力系统进行潮流计算，并获得支路功率对节点注 入功率的灵敏度矩阵； 52 :根据所述灵敏度矩阵和支路有功功率裕度获得潮流转移率矩阵； 53 :将[0，1]区间按照系统支路数目均匀划分子区间，构成潮流转移率统计区间； S4:获得潮流转移率矩阵中对应于每个节点的列向量中各个元素在所述潮流转移率统 计区间内的概率分布情况； 55 :根据步骤S4中概率分布情况获得改进信息熵￡ = -幻In(MW);作为反映 k;\ 每个节点扰动功率转移分布均衡程度的指标；其中，为第k个潮流转移率统计区间对应 的权重； 56 :根据所述转移分布均衡度指标对系统在各节点扰动下进行安全评估，得出节点注 入功率抗扰能力大小的排序。
2. 如权利要求1所述的节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，其特征在于，在步骤 Sl中，获得含风电场电力系统灵敏度矩阵的步骤具体包括： 511 :对于风电节点，根据含风电场的电力系统中与风电场节点相关的潮流方程获得雅 N-一 克比矩阵·/= 中的相关元素； βL_ 其中，Η、N、K、L为雅克比矩阵J中的分块子矩阵，分别为节点有功功率不平衡 量对节点电压相角的偏导数、节点有功功率不平衡量对节点电压幅值的偏导数、节点 无功功率不平衡量对节点电压相角的偏导数、节点无功功率不平衡量对节点电压幅 值的偏导数；当风电场的无功功率和有功功率满足公式C?/炉时，潮流方程为 >/s+Pf= ^ Cm&r) +BgSinθ,}) ' f、,. . . 0D,f为风电场接入的节点编号，Qf为风电场注 Qr，+Qr(Pr)-1, Σl >(°nSln- Br,cos) 、 jmj 入系统的总无功功率，Pf为风电场注入系统的总有功功率，风电场的功率因数为cos?7;Pfs、Qfs分别为风电场节点除风电功率以外的给定节点有功注入功率和无功注入功率，Vf为风电 场节点f的母线电压幅值，j为系统中节点的编号，'为系统中节点j的电压幅值，Gfj为系 统导纳矩阵中与节点f和节点j对应元素的实部，Bfj为系统导纳矩阵中与节点f和节点j 对应元素的虚部，Θq为节点f和节点j之间的相角差； 512 :根据下述公式对所述雅克比矩阵中的K矩阵和L矩阵中与风机节点对应的元素 Kfj和h进行修正；
其中，Kq为雅克比矩阵中的K矩阵中与风机节点对应的元素；h为雅克比矩阵中的L矩阵中与风机节点对应的元素；ΛQ为节点f的无功功率不平衡量，Θf为风电场节点f的 电压相位，Θ^为节点j的电压相位，Hff、HfpNff和N&.分别为极坐标牛顿-拉夫逊潮流算法 的雅克比矩阵中分块子矩阵H和N中对应元素的值； S13 :通过对修正后的雅克比矩阵求逆获得含风电场电力系统的雅克比矩阵逆矩阵S。， 并根据公式Ttl =GtlStl求得支路功率对节点注入功率的灵敏度矩阵Ttl ;其中Gtl为支路功率 对节点电压的偏导数矩阵。
3.如权利要求1所述的节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，其特征在于，步骤S2 具体包括： S21 :根据系统各支路的功率上限及系统当前运行状态下各支路的有功潮流，计算系统 当前运行状态下各支路的有功功率裕度； S2 2 :选取灵敏度矩阵中各支路有功功率对应的行与负荷节点或风电节点对 应的列，并结合各支路有功功率裕度构建节点注入功率扰动量的潮流转移率矩阵 其中，Ys为矩阵?中对应于节点s的列向量，潮流转移率矩阵中第t行第s列的元素 I ;Zff为元素7：对应的支路t的有功功率裕度，7；丨为矩阵?"第t行第s列的 元素，f为N1行m列的矩阵,i和j分别为支路t的首、末端节点,m为负荷节点或风电节点 的个数，s为负荷节点或风电节点的序号，s= 1，2,……m; S23:对潮流转移率矩阵进行归一化处理，将其各元素归一化到[0，1]区间内，并获得 归一化后的潮流转移率矩阵歹= [F1J2，...,Fi, 其中，万为矩阵中对应于节点S的列向量，矩阵中第t行第S列的元素 -YV,,=-^--
4. 如权利要求1所述的节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，其特征在于，步骤S5 中，权重的取值应该满足以下原则： 当节点扰动功率在某支路上转移情况更严重，即更容易引起支路潮流越限，则其所对 应区间的权重越高，其对系统整体信息熵值的贡献越大； 当节点扰动功率在某支路上转移情况不严重，即不容易引起支路潮流越限，则其所对 应区间的权重越小，其对系统整体信息熵值的贡献越小。
5. 如权利要求4所述的节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，其特征在于，N1个潮 流转移率统计区间中各个区间对应的权值分别为岣、，则岣 3
6. 如权利要求1所述的节点扰动功率转移分布均衡度分析方法，其特征在于，步骤S6 中，所述改进信息熵指标反映了每个节点扰动功率转移分布的均衡程度，其值越大，该节点 注入功率的扰动量在系统中转移分布的均衡性越差，该节点注入功率的扰动量越容易引起 系统支路潮流越限，系统在该节点上表现的抗扰动能力越差； 所述改进信息熵指标的值越小，该节点注入功率的扰动量在系统中分布的均衡性越 好，该节点注入功率的扰动量越不容易引起系统支路潮流越限，系统在该节点上表现的抗 扰动能力越强。
【文档编号】H02J3/24GK104269867SQ201410484007
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】张步涵, 靳冰洁, 姚建国, 邓韦斯, 杨胜春, 吴俊利, 丁茂生, 邵剑, 王珂, 张凯敏, 别佩, 曾远方, 李玫 申请人:华中科技大学, 中国电力科学研究院南京分院, 国家电网公司, 国网宁夏电力公司