[0036] 由于风电出力的波动性和间歇性，风电大规模并网造成电网状态的频繁波动，因 此需要运用一些方法对风电出力进行预测，以便及时做好预防措施应对风电出力随机波动 带来的可能后果。
[0037] 本发明风险评估的时间框架为未来15分钟，因此采用短期风电出力预测方法。马 尔可夫链模型在短期风电预测中具有良好的效果，其基于离散风电出力统计建立模型进行 预测，由于本发明主要考虑的是风电波动所带来的影响，需要囊括风电出力在一个计算周 期内的所有可能状态，基于风电波动的马尔科夫链模型统计了各时段风电出力的所有变 化，然后细分状态区间，能够得到反映风电出力在一个时段波动的区间分布情况，将应用此 模型计算Pr(X 1)的过程简述如下。
[0038] 假定两个相邻的计算时刻为th-dPth，时间间隔为Δ t，则有th = th-!+ Δ t，两个时刻 对应的风电出力分别为和，两个时刻风电出力变化为，有=?? 。
[0039] 令= 0,1,2...丨为风电出力变化的随机过程，其状态空间为 / = {辦，辦,...<*}，状态空间数目为K，其中任一状态螂（i e I，2,...，K>的上下限为 |Δ/??|由于马尔科夫链将来的状态独立于过去的状态，且只依赖于现在的状态，因 - 〇 此可表达为下式：
(2)[0041 ]式中P为状态转移矩阵，它的元素为，要满足下式：
[0040]
[0042] (3)
[0043] 令矩阵N为转移频数矩阵，矩阵中的元素表示从状态M转移到状态Δ/十的数 目，由于状态空间数目为K，则矩阵P和N都为KXK维矩阵，矩阵P的元素可由下式计算：
[0044] (4)
[0045] 令为预测的风场在t h + 1时刻的出力，#为一个K维向量， c …其中任一元素 C为对应的区间[^，元7]的中值，区间上下限可 由当前状态及状态转移矩阵计算，假设WPth两个时刻风电出力的变化为締公式如下：
[0046]
[0047]得到th+1时刻风电出力的区间分布，取各区间中值作为该区间的风电出力计算，对 风电出力，若th和th-i两个时刻风电出力变化对应的状态为，:则风电出力为对 应的概率为Pw，将其作为风险评估中的不确定场景概率，BP:
[0048] Pr(Xi)=Pjji i,j = l,2,-'-,K (6)
[0049] 式中，X1S风险评估中第i个不确定场景，在本发明的风险评估中，其详细含义为 th+1时刻风电出力的第i个不确定区间，其概率为Pr(X1),此概率由基于风电波动的马尔可夫 链模型统计得到，包含了计算周期内风电波动转移的所有情况，从而可得到较为全面的系 统短期运行风险信息。
[0050] 1.3Sev(Xi)的计算
[0051 ]文献"Onlinerisk-based security assessment"构造了低电压严重度的函数，当 电压满足上下限约束时，严重度为0,超过上下限时，严重度与越限程度呈线性关系。如果仅 设定电压的上下界约束并不能真实反映当前运行状态距离电压失稳边界的距离，且在安全 域内，不同的运行状态具备不同的电压稳定裕度，将严重度都定义为0无法反应出不同运行 状态时电压稳定裕度的差异，因此本发明提出能够反应静态电压稳定裕度严重度函数，更 具有实际意义。连续潮流(CPF)是一种比较成熟的计算静态电压稳定裕度的方法，但是CPF 算量巨大，难以用于在线计算。随着PMU的推广，基于广域量测的戴维南等值方法可以计算 静态电压稳定裕度，且计算量较连续潮流法小，因此本发明将戴维南等值方法扩展到含风 电电力系统中，得到戴维南等值参数后再量化计算系统静态电压稳定的严重度。
[0052]在戴维南等值理论中，任意复杂的电力系统从某一负荷节点侧观察，都可以等值 为图1中两节点系统。
[0053]在图1中，SZ O=PdjQ1为观察节点的视在功率和功率因数，其中P1为有功负荷， Qi为无功负荷;ZZa = R+jX为从观察负荷处的戴维南等值阻抗，R为戴维南等值电阻，X为戴 维南等值电抗;ΕΖδ#ΡυΖδ2为相应的戴维南等值电势和负荷节点电压赋值和相角。
[0054]利用耦合单端口的概念来追踪每一个负荷节点的戴维南等值参数，多端口网络拓 扑见图2。
[0055] 图2中，Vgi，Vg2,…,Vcm代表电力系统中m个发电厂，Sli，Sl2，…Su代表η个负荷，Zll为 发电厂和负荷之间的阻抗关联矩阵，它们之间的关系可用下式表示：
[0056] (7)
[0057] 式中，Y矩阵代表电网导纳矩阵，V和I分别代表电压和电流向量，下标L，T和G分别 表示负荷节点，联结节点和发电节点，联结节点即既没有发电厂也没有负荷的节点。式(7) 经过变形，可推导得到下式：
[0058]
[0059]
[0060]
[0061] 其他负荷节点对观察节点的影响部分作为耦合因素，此耦合因素可以作为戴维南 等值电势或戴维南等值阻抗的一部分，经验证作为耦合阻抗所得结果比较准确，因此对任 一负荷节点j，有下式成立：
[0062] (8)
[0063] 式中，Z。伪耦合阻抗，Ε_ρ1(3(Η为耦合电势；。为阻抗关联矩阵的对角元素，Zth和 Eth即观察节点的戴维南等值阻抗和等值电势。
[0064] 得到负荷节点的戴维南等值参数，应用PV曲线中电压在鼻尖点处只有一个取值的 原理可以计算该负荷节点的负荷裕度Act，公式如下：
[0065] (9)
[0066]在含风场电力系统中，通常可将风电并网节点处理成恒功率因数控制的PQ节点， 上述公式同样适用于风场并网节点。假设电力系统共包含N个PQ节点，将第m个PQ节点作为 观察节点，可以计算出其负荷裕度为k r,m(m=l，2,3···Ν)，计算所有PQ节点的负荷裕度，选 择其中负荷裕度最小值作为系统的负荷裕度A min。结合th+1时刻第i个区间的风电出力，可得 到对应风电出力第i个区间时系统的最小负荷裕度A min,i，有
[0067] Amin)i=min(Acr；m)m=l ,2,...,N 1 = 1,2,...,K (10)
[0068] 负荷裕度越小，当前运行状态距离静态电压失稳边界越近，后果越严重，严重度为 式(11):
[0069] (11)
[0070] 对于th+1时刻风电出力预测的区间i，其严重度与最小负荷裕度成反比，不仅能够 说明负荷裕度越小，严重度越大，同时也能说明运行状态距离边界越近，严重度呈指数增 长，相比线性函数更能引起调度人员的注意。一般运行时期望负荷裕度在10%以上，对应严 重度应在10以下，因此严重度若在10附近时需密切关注。
[0071] 1.4基于灵敏度的电网状态预估
[0072] 利用1.2部分获得的^+1时刻风电出力分布区间，可以计算各区间对应的严重度， 电网在紅+1时刻对应各风电出力区间的潮流状态是严重度计算的前提，一般通过常规潮流 计算方法获得。但对复杂大电力系统，用潮流迭代方法获得系统运行状态计算量太大，不适 用于在线计算，因此本节给出了局部线性化处理方法来预估电网运行状态。
[0073] 常规潮流计算迭代公式可简写如下：
[0074] (12)
[0075] 式中，[J]代表th时刻电网雅可比矩阵，其本质为电网功率变化对节点电压状态变 化的灵敏度矩阵；
％系统有功和无功的变化向量
为系统节点电压幅值和相角的 变化向量。
[0076] 对th+1时刻预测第i个风电出力区间的风电出力波动为Μ?，风场按恒功率因数控 制，无功出力变化设为Δ您，4
将式（12)雅可比矩阵求逆，可得到节点电压向 量的变化矩阵，BP
[0077]
(13)
[0078] 针对预测的风电出力第i个区间，可以得到预估的节点电压向量为
[0079] (14)
[0080] 式中，&为th时刻系统节点电压幅值和相角向量，$为对应预测的风电出力变 化第i个区间的th+1时刻系统节点电压幅值和相角向量。按此方法预估系统运行状态可以显 著减少风险评估过程的计算量。
[0081 ] 2风险评估流程
[0082]本发明旨在构建一个能够在线评估由风电波动造成静态电压稳定风险的系统，提 供风险指标供调度运行人员参考，可以作为辅助决策的一部分。整个风险评估流程图见图 3〇
[0083]系统当前运行时刻为th，需要评估15分钟后即如+1时刻的运行风险，