一种电力系统热稳定安全域构建的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统热稳定安全域构建的方法，包括：根据预测值集合和残差集合，获取重构值集合；基于重构值集合、原始热稳定临界点集合的子集合，计算N‑1下热稳定安全边界近似超平面的解析表达式的系数集合；根据系数集合，计算各系数的经验分布函数的初始均值和初始标准差；重复上两步骤若干次，获取基于bootstrap抽样的经验分布函数的bootstrap均值和bootstrap标准差；根据bootstrap均值和bootstrap标准差，结合概率论和统计学中的t分布、χ

A Method for Constructing Thermal Stability Security Region of Power System

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统热稳定安全域构建的方法
本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于Bootstrap抽样[1]的电力系统热稳定安全域快速构建方法。
技术介绍
当前，电力系统N-1热稳定校验完全基于逐点极限计算模式，该方法简单易用，已在电网的运行规划中发挥着巨大作用。但随着电网规模不断发展、随着高渗透率可再生能源大规模并网，该方法已暴露出越来越多的局限性，主要体现在：①在N-1热稳定极限之下，电力系统也可能存在热稳定越限；②极限计算结果受电力系统运行方式变化而难以确定，且某一个固定的极限值难以确保电网的N-1热稳定安全。随着电网规模不断扩大、可再生能源大规模并网，影响电力系统支路潮流分布的因素已经越来越多、呈现了明显的多维特性，仅仅采用过去简单的、一维的极限计算方法来监视、控制电网支路热稳定性已不能满足大电网安全运行、精细化运行要求，亟需发展新技术手段来解决该问题，而静态热稳定安全域(Staticthermalsecurityregion,STSR)就是一种最理想、最实用的新的解决方案。STSR定义为在功率注入空间内，满足电力系统N-1热稳定的所有运行点集合。通过判断电力系统当前运行点与STSR边界的相对位置，可定性评估电力系统的N-1热稳定运行状态，实现全面、直观地监视和控制电力系统的N-1热稳定性，可有效评估电力系统在波动性、随机性和间歇性等诸多不确定性因素影响下的热稳定性，但STSR边界搜索是构建STSR的关键。STSR边界呈现高维非线性拓扑特性，求取复杂度高且难以形成精确的边界解析表达式。通过大量离线计算可获得处于STSR边界上的热稳定临界运行点集，进而形成STSR边界，通过对比电力系统运行点相对STSR边界的位置，可定性评估电力系统电压稳定性，但这类方法难以形成描述STSR边界的解析表达式，不能定量分析电力系统运行点到STSR边界的距离，直观给出电力系统N-1热稳定裕度和制定合理、可行的控制方案以改善系电力统N-1的热稳定性。大量科学研究和工程实践发现：在工程关心的范围内，电力系统的热稳定安全域边界可用一个或少数几个超平面来近似描述。为获得热稳定安全域边界的近似超平面，目前常采用重复调用潮流方程，搜索大量不同功率增长方向下处于所研究支路N-1热稳定临界的运行点，然后根据这些运行点，采用最小二乘求解对应的近似超平面的系数，进而获取超平面的近似表达式。理论上，搜索的热稳定临界点越多，所构建的近似超平面精度越高，可更高精度逼近支路热稳定安全域边界。但在实际应用过程中，临界点的搜索是热稳定安全域构建最耗时的部分。高精度的近似超平面意味着高耗时的临界点搜索，这显然与热稳定安全域的在线应用相矛盾。为避免陷入计算精度与在线应用的矛盾中，目前工程应用时，在牺牲一定的计算精度前提下，通过搜索有限个临界点来构建热稳定安全域边界的近似超平面。为保证所构建的热稳定安全域内部不存在空洞，通常还需将所得的超平面进一步平移，以保证热稳定安全域内的运行点都是安全的。显而易见，该方法在保证热稳定安全域内部不存在空洞同时，也将部分稳定运行点排除在热稳定安全域外，带来了较高的保守性。参考文献[1]B.Efron,R.Tibshirani,“Bootstrapmethods:anotherlookatthejackknife,”Ann.Statist.,vol.7,no.1,pp.1–26,1979.
技术实现思路
本专利技术提供了一种电力系统热稳定安全域快速构建方法，本专利技术基于Bootstrap抽样，实现准确、快速、高精度地构建电力系统热稳定安全域，详见下文描述：一种电力系统热稳定安全域构建的方法，所述方法基于Bootstrap抽样，所述方法包括以下步骤：1)根据初始近似超平面解析表达式、结合支路k在N-1下的原始热稳定临界点集合的子集合，获取近似超平面预测值集合、残差集合及残差的经验分布函数；2)根据预测值集合和残差集合，获取重构值集合；基于重构值集合、原始热稳定临界点集合的子集合，计算N-1下热稳定安全边界近似超平面的解析表达式的系数集合；3)根据系数集合，计算各系数的经验分布函数的初始均值和初始标准差；4)重复执行步骤2)-3)若干次，获取基于bootstrap抽样的经验分布函数的bootstrap均值和bootstrap标准差；5)根据bootstrap均值和bootstrap标准差，结合概率论和统计学中的t分布、χ2分布近似得支路k所对应的经验分布函数的均值和标准差，并计算相应的置信区间，进而求取支路k所对应的近似超平面表达式。所述根据初始近似超平面解析表达式、结合支路k在N-1下的原始热稳定临界点集合的子集合，获取近似超平面预测值集合、残差集合及残差的经验分布函数具体为：根据初始近似超平面解析表达式、原始热稳定临界点子集合计算近似超平面预测值集合；由列向量的实际值集合和近似超平面预测值集合的对应向量之差，获取残差集合；由求得的残差集合，计算残差的经验分布函数，即均值μ(ξ′)和标准差σ(ξ′)。所述近似超平面预测值集合为：其中，为由第j个原始热稳定临界所得的第j个预测值，β1＝-βk,2/βk,1和βn-1＝-βk,n/βk,1，为第n个描述性参数在第j个原始热稳定临界点处的值，βk,n为第n个描述性参数在第k条支路N-1下的热稳定安全边界近似超平面的系数。所述计算残差的经验分布函数，即均值μ(ξ′)和标准差σ(ξ′)为：其中，ξ′为残差集合中的元素。进一步地，所述根据预测值集合和残差集合，获取重构值集合具体为：基于残差的经验分布函数，从残差集合中任意抽取一残差ξj′，与的预测值集合中任一元素计算的重构值重复执行上述步骤z次，获取到的重构值集合。其中，所述bootstrap均值和bootstrap标准差具体为：其中，均为bootstrap均值；均为bootstrap标准差；μ′i(α′)、μ′i(β′1)、μ′i(β′n-1)为经验分布函数的均值。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本专利技术在原始热稳定临界点基础上，通过Bootstrap抽样生成大量的热稳定临界点，提高了电力系统热稳定安全域边界的近似效率；2、本专利技术通过估计超平面系数的经验分布函数，确定各超平面系数的值，并引入超平面系数的置信区间和标准化，以有效评估所得超平面近似电力系统热稳定安全域边界的效果和可靠性；3、本专利技术基于统计学的方法求解电力系统热稳定安全域边界的近似超平面，可有效计及了运行方式的不确定性对超平面计算结果的影响；4、本专利技术可为电网运行调度人员提供更加快速、准确、高精度的电力系统支路N-1热稳定信息，有利于电网运行调度人员及时掌握电力系统热稳定信息，采用合理措施，改善电网运行的N-1热稳定性。附图说明图1为一种基于Bootstrap抽样的电力系统热稳定安全域快速构建方法的流程图；图2为总有功功率的初始预测值图；图3为初始预测残差图；图4为某一单线N-1的热稳定安全域及其边界近似超平面图的示意图；图5为d1的预测值与实际值的对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了解决
技术介绍
中关于快速构建电力系统热稳定安全域的不足，本专利技术实施例提出一种基于Bootstrap抽样的电力系统热稳定安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统热稳定安全域构建的方法，所述方法基于Bootstrap抽样，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)根据初始近似超平面解析表达式、结合支路k在N‑1下的原始热稳定临界点集合的子集合，获取近似超平面预测值集合、残差集合及残差的经验分布函数；2)根据预测值集合和残差集合，获取重构值集合；基于重构值集合、原始热稳定临界点集合的子集合，计算N‑1下热稳定安全边界近似超平面的解析表达式的系数集合；3)根据系数集合，计算各系数的经验分布函数的初始均值和初始标准差；4)重复执行步骤2)‑3)若干次，获取基于bootstrap抽样的经验分布函数的bootstrap均值和bootstrap标准差；5)根据bootstrap均值和bootstrap标准差，结合概率论和统计学中的t分布、χ

【技术特征摘要】
1.一种电力系统热稳定安全域构建的方法，所述方法基于Bootstrap抽样，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)根据初始近似超平面解析表达式、结合支路k在N-1下的原始热稳定临界点集合的子集合，获取近似超平面预测值集合、残差集合及残差的经验分布函数；2)根据预测值集合和残差集合，获取重构值集合；基于重构值集合、原始热稳定临界点集合的子集合，计算N-1下热稳定安全边界近似超平面的解析表达式的系数集合；3)根据系数集合，计算各系数的经验分布函数的初始均值和初始标准差；4)重复执行步骤2)-3)若干次，获取基于bootstrap抽样的经验分布函数的bootstrap均值和bootstrap标准差；5)根据bootstrap均值和bootstrap标准差，结合概率论和统计学中的t分布、χ2分布近似得支路k所对应的经验分布函数的均值和标准差，并计算相应的置信区间，进而求取支路k所对应的近似超平面表达式。2.根据权利要求1所述的一种电力系统热稳定安全域构建的方法，其特征在于，所述根据初始近似超平面解析表达式、结合支路k在N-1下的原始热稳定临界点集合的子集合，获取近似超平面预测值集合、残差集合及残差的经验分布函数具体为：根据初始近似超平面解析表达式、原始热稳定临界点子集合计算近似超平面预测值集合；由列向量的实际值集合和近似超平面预测值集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，姜涛，李国庆，陈厚合，张儒峰，张嵩，王长江，李曙光，李晓辉，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22