一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述方法针对电网规划方案风险评估中不考虑运行方式概率的不足，该方法采用时间复杂度低、鲁棒性好的多维K-均值聚类算法准确的对负荷和发电数据进行分类，建立多级水平负荷与发电水平的聚类模型，并结合电网检修方案求出年度典型运行方式及其概率；在年度典型运行方式的基础上，基于时域仿真，采用解析法评估系统的暂态安全性风险。本发明专利技术的方法有利于规划人员更精确的评估规划方案的风险，从而提供合理的规划决策。

【技术实现步骤摘要】
一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法
：本专利技术涉及一种电网规划方案风险评估方法，更具体涉及一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法。
技术介绍
：近年来，国外大电网安全事故频发，这些事故使人们进一步认识到提高电网安全性的重要意义。只有精确评估电力系统面临的风险，才能保证电力系统的安全性。在对电力系统进行风险评估前，需要深入了解电力系统安全性评估的方法、内容等等。目前，实际电力系统中采用的安全性分析方法是：首先根据历史负荷、发电、网架结构等数据，确定一个运行方式，而后采用交流潮流分析法，对系统进行潮流计算；在潮流计算的基础上，确定某一些电气故障，如：三相永久性短路故障、单相永久性短路故障、直流单极闭锁故障、直流双极闭锁故障等；针对这些特定的故障，采用时域仿真法对其进行安全性分析，校核系统的稳定与否，对系统的校核措施一般只考虑切除部分机组或者受端电网部分负荷。这种处理方法忽略了输入数据的随机性且不考虑运行方式的概率；而运行方式的选择对系统风险评估的结果影响巨大，不同运行方式下，系统风险差异巨大，由此得出的规划方案也差异巨大，因此，为提高风险评估的精度，迫切需要在系统风险评估中考虑运行方式的概率。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述方法有利于规划人员更精确的评估规划方案的风险，从而提供合理的规划决策。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，包括以下步骤：(1)求取电力系统元件的故障概率；(2)采用聚类法建立系统典型运行方式；(3)评估电网规划方案的暂态安全风险。本专利技术提供的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述步骤(1)中故障概率的求取包括：调查电力系统在日常运行状态下的可靠性数据，求取各元件的故障概率；调查电力系统在检修状态下的可靠性数据，求取各元件的故障概率。本专利技术提供的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述可靠性数据包括强迫停运率、非计划停运次数、非计划停运时间、计划停运次数和计划停运时间；所述元件包括线路、母线、变压器和断路器；并通过马尔柯夫元件模型求取各元件在日常运行和检修状态下的故障概率。本专利技术提供的另一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述步骤(2)的建立过程包括以下步骤：(2-1)将8760小时的负荷水平和发电出力聚类成X类的负荷和发电水平，并估算其概率分布；(2-2)分析不同负荷水平和发电出力之间的相关性；(2-3)结合电网检修计划求出系统的典型运行方式。本专利技术提供的再一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述步骤(2-1)包括以下步骤：(2-1-1)根据分析需要，按照负荷持续曲线将其分成X级负荷水平；(2-1-2)选择聚类均值xij的初值，其中，i和j表示聚类i和曲线j；i＝1,….,NL；j＝1,…,NC；确定每小时负荷点与发电出力点至每个聚类均值的欧拉距离：(2-1-3)根据欧拉距离，将负荷点分配到最近的聚类，对其重新编组，计算新的聚类均值xij；(2-1-4)重复步骤(2-1-2)和(2-1-3)，直到全部聚类均值在迭代中保持不变为止；(2-1-5)使用收敛后的聚类均值xij作为多级负荷模型中每个曲线每个聚类的负荷水平；同时，对应的发电出力分类的均值为多级发电出力水平。本专利技术提供的又一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，通过下式确定欧拉距离：式中，Dki是第k个负荷点至第i个聚类均值的欧拉距离；Lkj是曲线j中第k个负荷值；Gkj是曲线j中第k个发电出力值；NC是负荷曲线数。本专利技术提供的又一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，通过下式确定新的聚类均值xij：其中，Ni是第i个聚类中的负荷点数。本专利技术提供的又一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述步骤(2-2)中的分析过程包括以下步骤：(2-2-1)假定负荷水平和发电出力的边缘分布服从正态分布，利用分步参数估计，得出边缘分布的参数均值和方差；(2-2-2)利用经验Copula函数与理论Copula函数之间的欧式距离，选择距离最小的理论Copula函数作为连接负荷水平和发电出力的边缘分布的Copula函数；(2-2-3)通过Copula函数模拟不同相关系数的发电出力与负荷向量；(2-2-4)求出与聚类后负荷水平相匹配的发电出力。本专利技术提供的又一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述步骤(3)的过程包括以下步骤：(3-1)读入一种电力系统运行方式下的电网规划方案稳定数据；(3-2)选定一种电力系统状态；(3-3)结合故障类型和故障切除时间，形成故障事件Q；(3-4)随机抽样故障事件Q；(3-5)判断各子系统能够保持稳定，若保持稳定则转步骤(3-4)，若不能保持稳定，则采取能够让系统保持稳定的措施；(3-6)判断故障事件是否枚举完毕，如果未完成或未达到，则转步骤(3-4)；如完成则计算系统在该系统状态的暂态安全风险指标；(3-7)判断电力系统状态是否计算完毕，如未完毕则转步骤(3-2)，如完毕则进行下一步；(3-8)判断运行方式是否计算完毕，如未完毕则转步骤(3-1)，如完毕则计算出计入系统运行方式的暂态安全风险指标P(S)和暂态缺供电量指标EENS。本专利技术提供的又一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，其特征在于：所述让系统保持稳定的措施包括系统解列、低压减负荷措施、低频减负荷措施、切除部分扰动机组、加装静态无功补偿装置SVC措施和加装静止同步补偿器STACOM措施。本专利技术提供的又一优选的一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，所述计入系统运行方式的暂态安全风险指标P(S)用下式确定：其中：O(X)为第X个运行方式的概率；n为运行方式总数；P(Xi)为第X个运行方式下第i个系统状态的概率；L为系统状态的总数；m为系统元件总数；P(Xik)为第X个运行方式下第i个系统状态下第k个元件的概率；Fi为第X个运行方式下第i个系统状态的系统测试函数；所述计入系统运行方式的日常运行情况下暂态缺供电量指标EENS用下式确定：其中：EENS(Xi)为第X个运行方式下第i个系统状态的期望切负荷量为；C(Xi)为第X个运行方式下第i个系统状态的切负荷量；Ti为第X个运行方式下第i个系统状态的持续时间。和最接近的现有技术比，本专利技术提供技术方案具有以下优异效果1、本专利技术的方法采用聚类方法对年度负荷水平进行聚类，考虑发电出力和负荷水平之间的相关性，结合检修方式、网架结构求出系统的典型运行方式，能够大大减轻风险评估的计算量；2、本专利技术的方法首次提出在电网规划方案风险评估中考虑运行方式的概率，能够提高规划方案评估结果准确性；3、本专利技术的方法有利于规划人员更精确的评估规划方案的风险，从而提供合理的规划决策；4、本专利技术的方法能够降低电网安全事故的发生，保证电力系统的安全性，对于保证电网安全意义重大；5、本专利技术的方法适用范围更广，适用性高。附图说明图1为本专利技术方法的计入运行方式的电网规划方案风险评估流程图；图2为本专利技术方法的求取典本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)求取电力系统元件的故障概率；(2)采用聚类法建立系统典型运行方式；(3)评估电网规划方案的暂态安全风险。

【技术特征摘要】
1.一种计入电力系统运行方式的电网规划方案风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)求取电力系统元件的故障概率；(2)采用聚类法建立系统典型运行方式；所述步骤(2)的建立过程包括以下步骤：(2-1)将8760小时的负荷水平和发电出力聚类成X类的负荷和发电水平，并估算其概率分布；所述步骤(2-1)包括以下步骤：(2-1-1)根据分析需要，按照负荷持续曲线将其分成X级负荷水平；(2-1-2)选择聚类均值xij的初值，其中，i和j表示聚类i和曲线j；i＝1,….,NL；j＝1,…,NC；确定每小时负荷点与发电出力点至每个聚类均值的欧拉距离；(2-1-3)根据欧拉距离，将负荷点分配到最近的聚类，对其重新编组，计算新的聚类均值；(2-1-4)重复步骤(2-1-2)和(2-1-3)，直到全部聚类均值在迭代中保持不变为止；(2-1-5)使用收敛后的聚类均值作为多级负荷模型中每个曲线每个聚类的负荷水平；同时，对应的发电出力分类的均值为多级发电出力水平；(2-2)分析不同负荷水平和发电出力之间的相关性；所述步骤(2-2)中的分析过程包括以下步骤：(2-2-1)假定负荷水平和发电机出力的边缘分布服从正态分布，利用分步参数估计，得出边缘分布的参数均值和方差；(2-2-2)利用经验Copula函数与理论Copula函数之间的欧式距离，选择距离最小的理论Copula函数作为连接负荷水平和发电出力的边缘分布的Copula函数；(2-2-3)通过Copula函数模拟不同相关系数的发电出力与负荷向量；(2-2-4)求出与聚类后负荷水平相匹配的发电机出力；(2-3)结合电网检修计划求出系统的典型运行方式；(3)评估电网规划方案的暂态安全风险；所述步骤(3)的过程包括以下步骤：(3-1)读入一种电力系统运行方式下的电网规划方案稳定数据；(3-2)选定一种电力系统状态；(3-3)结合故障类型和故障切除时间，形成故障事件Q；(3-4)随机抽样故障事件Q；(3-5)判断各子系统能够保持稳定，若保持稳定则转步骤(3-4)，若不能保持稳定，则采取能够让系统保持稳定的措施；(3-6)判断故障事件是否枚举完毕，如果未完成或未达到，则转步骤(3-4)；如完成则计算系统在该系统状态的暂态安全风险指标；(3-7)判断电力系统状态是否计算完毕，如未完毕则转步骤(3-2)，如完毕则进行下一...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺海磊，钟隽，周勤勇，赵珊珊，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11