一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法技术

本发明专利技术涉及一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法。该方法包括：(1)获取电网各元件运行参数；(2)对电网运行状态进行不确定性抽样；(3)计算抽样后系统状态下的电网潮流熵和电网可用输电能力；(4)判断是否达到抽样终止条件；(5)建立可用输电能力风险效益模型；(6)结合潮流熵，生成可用输电能力决策模型，根据模型，确定最优发布值。本发明专利技术首创性地建立一种电网潮流熵与可用输电能力风险效益模型相结合的决策模型，其综合考虑电网系统运行状态和风险效益，从安全技术层面和市场经济层面对可用输电能力发布值进行决策，使得发布值更为贴合电网运行实际，同时有效提升电网经济收益。

A risk benefit decision method based on power flow entropy for available transfer capability of power grid

The present invention relates to a decision-making method for the risk benefit of the available transmission capacity of the power grid based on the power flow entropy. The method comprises the following steps: (1) to obtain the grid elements operating parameters; (2) the uncertainty sampling state of the power grid; (3) after sampling system under the condition of the calculation of power flow entropy and the available transmission capacity of the grid; (4) to determine whether to terminate sampling conditions; (5) the establishment of available transmission capacity risk benefit model; (6) combined with the trend of entropy generation, ATC decision model, according to the model, determine the optimal release value. The first decision to establish a model of power flow entropy and ATC risk benefit model combined, considering the power system operation status and risk benefit, facing the ATC released value decision making from the safety technology level and market economy, makes the release is more fit actual power grid operation, and effectively improve the the economic benefits of power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法
本专利技术涉及电力调度与电力市场领域，尤其涉及一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法。
技术介绍
电网可用输电能力(AvailableTransferCapability，简称ATC)是指电力系统中，除去已成交的电力合约，还能够承担进一步交易的传输功率。在技术层面上是重要的安全性指标，直观体现系统运行的安全与稳定裕度；在市场层面上是关键的市场信息，市场各方可以此作为依据安排交易。因而，其合理的发布可有效提升电力系统整体效率和经济收益。目前，在可用输电能力评估、决策方面，现有技术存在下述不足：1.仅涉及可用输电能力某一方面的评估(如风险评估、安全评估等)，但是如何根据评估结果进行决策，尤其是合理地客观决策而非经验法主观决策，向电网运行各参与方发布合理的可用输电能力运行值还缺乏具体方法；2.将“N－1”准则(单一故障安全准则)下可用输电能力的最小值作为发布值，但由于在电力系统实际运行过程中，这类情况的发生概率极低，造成可用输电能力发布值过于保守，不能充分利用现有的输电资源；或是追求可用输电能力的经济效益最大化，忽略电力系统运行可靠性这一基本要求；因此，单纯考虑安全性最优或经济性最优，都脱离市场化运作的实际，如何综合考虑系统运行状态和风险效益还存在技术空白；3.未涉及输电服务优先级、发电商浮动报价等电力市场环境下的现实情况对可用输电能力评估、决策方面的影响。因此，可用输电能力决策本质是一个融合技术、经济和市场的问题。如何在现行不同系统环境、不同风险水平下，对电网运行的安全性与经济性进行综合决策，客观合理地发布可用传输能力运行值，成为电力调度与电力市场中需要迫切解决的研究问题。
技术实现思路
针对于上述存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，该方法首创性地建立一种电网潮流熵与可用输电能力风险效益模型相结合的决策模型，其综合考虑电网系统运行状态和风险效益，从安全技术层面和市场经济层面对可用输电能力发布值进行决策，使得发布值更为贴合电网运行实际，同时有效提升电网经济收益。本专利技术为了解决上述技术问题，所采用的技术方案如下：提供一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，包括：S1、获取电网元件的运行参数作为系统初始状态，并构建节点导纳矩阵和节点关联矩阵；所述电网元件包括发电机、线路、变压器、节点和无功补偿装置；S2、对部分电网元件发电机、线路和变压器的运行状态，各节点负荷以及发电机输出功率进行不确定性抽样；S3、根据抽样后的电网系统状态，分别计算电网潮流熵和电网可用输电能力；S4、根据所述电网可用输电能力值，判断是否达到自适应抽样终止条件，如果是，执行步骤S5，否则，执行步骤S2至步骤S3；S5、根据所述电网可用输电能力，建立电网可用输电能力风险效益模型；S6、根据所述电网潮流熵和电网可用输电能力风险效益模型，建立电网可用输电能力决策模型，根据该模型，确定电网可用输电能力最优发布值，完成决策。本专利技术的有益效果为：本专利技术建立了一种电网潮流熵与可用输电能力风险效益模型相结合的决策模型，不仅对可用输电能力的安全技术层面和市场经济层面进行评估，还提供了如何根据评估结果客观地进行合理决策，发布合理的可用输电能力运行值的具体方法；同时，本专利技术建立的可用输电能力决策模型综合考虑了系统运行状态和风险效益，避免单纯考虑安全性最优或经济性最优此类不符合市场化运作的情况，使得决策结果更为贴合电网运行实际，同时有效提升电网经济收益。本专利技术建立的可用输电能力决策模型采取对系统运行状态进行概率性抽样的方式，充分考虑了电力系统的不确定因素，并采用自适应抽样终止条件，确保模型适用于不同系统环境、不同风险水平；在保证计算精度的同时尽可能减少抽样次数，缩短计算时间。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步，所述步骤S1中电网元件的运行参数包括：发电机经济参数及出力限值，线路阻抗参数及支路数据，变压器额定运行参数、阻抗参数、变比及支路数据，各节点负荷数据，无功补充装置额定运行参数和补偿限值；系统初始状态包括送电区域(节点)、受电区域(节点)、系统基准功率和松弛节点位置。进一步，所述步骤S2的具体过程为：对发电机、线路和变压器的运行状态进行概率性抽样，以及对各节点负荷和发电机输出功率进行概率性抽样，具体如下：(1)对发电机、线路和变压器的运行状态进行概率性抽样，其运行状态设定为运行或故障，概率分布函数服从两点分布，其运行状态采用如下公式表示：其中，xki为元件k第i次抽样的运行状态，1代表该元件正常工作，0代表该元件发生故障；发电机故障认定其有功输出功率为0，线路或变压器故障认定其断路；λk为元件k的典型故障率，由元件厂商或统计数据给出；λki为元件k第i次抽样时的实际故障率，由计算机在[0，1]区间随机抽取；若实际故障率λki小于或等于元件k的典型故障率λk，则认定在第i次抽样中元件k发生故障；若λki大于λk，则认定在第i次抽样中元件k正常运行；(2)各节点负荷及发电机输出功率在电网实际运行过程中存在波动，概率分布服从标准高斯分布，故节点负荷及发电机输出功率采用如下公式表示：Pmi＝N(μ,σ2)其中，Pmi为节点m第i次抽样时的实际负荷或实际输出功率，高斯分布的均值μ为节点m初始系统状态下的静态功率，σ2表征节点m实际输出功率Pmi的波动程度。采用上述进一步方案的有益效果是：对电网运行状态进行概率性抽样，充分考虑了电力系统的不确定因素，符合电力系统运行实际。进一步，步骤S3根据抽样后的电网系统状态，分别计算电网潮流熵和电网可用输电能力，具体为：(1)计算第i抽样后系统状态下的电网潮流熵Hi的具体过程为：就第i次抽样的电网运行状态，计算电网内各线路负载率μri，其值为：其中，为线路r第i次抽样的实际传输功率，为线路r最大可传输功率，Nline为线路总条数。根据第i次抽样各线路负载率μri的分布情况，计算第i次抽样后电网潮流熵Hi，具体采用如下公式表示：其中，取常数序列U＝{U1,U2,......,Ug,......,U11}＝{0,0.2,......,2.0}，用lgi表示第i次抽样后负载率μri∈(Ug,Ug+1]的线路条数，C取经验值ln10；采用上述进一步技术方案的有益效果为：电网潮流熵可以很好地体现线路负载率的分布情况，线路负载均匀分布可增强系统抗冲击和扰动的能力；反之，线路负载分布不匀，系统受到的冲击和扰动将集中在少数线路上，造成严重后果。因此，以电网潮流熵表征系统运行状态，能够解决现有技术仅单纯考虑经济性最优，脱离电网运行实际的问题。(2)根据以下目标函数和约束条件，采用原－对偶内点算法计算第i次抽样后系统状态下的电网可用输电能力ATC，计算的目标函数和约束条件为：Min(-ATCi)其中，ATCi∈R1，为第i次抽样后系统状态下的电网可用输电能力值。其中，f(x,ATCi)为系统潮流约束，表示为：上式中，(a,b)为传输线路所连接的节点a和b；Pa、Qa为流入节点a的有功功率和无功功率，Qsa为节点a处无功补偿装置容量；Ua、Ub为节点a、节点b的电压幅值；θab为节点a、节点b间的电压相角；Gab、Ba本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，其特征是，包括：S1、获取电网元件的运行参数作为系统初始状态，并构建节点导纳矩阵和节点关联矩阵；所述电网元件包括发电机、线路、变压器、节点和无功补偿装置；S2、对部分电网元件发电机、线路和变压器的运行状态，各节点负荷以及发电机输出功率进行不确定性抽样；S3、根据抽样后的电网系统状态，分别计算电网潮流熵和电网可用输电能力；S4、根据所述电网可用输电能力值，判断是否达到自适应抽样终止条件，如果是，执行步骤S5，否则，执行步骤S2至步骤S3；S5、根据所述电网可用输电能力，建立电网可用输电能力风险效益模型；S6、根据所述电网潮流熵和电网可用输电能力风险效益模型，建立电网可用输电能力决策模型，根据该模型，确定电网可用输电能力最优发布值，完成决策。

【技术特征摘要】
1.一种基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，其特征是，包括：S1、获取电网元件的运行参数作为系统初始状态，并构建节点导纳矩阵和节点关联矩阵；所述电网元件包括发电机、线路、变压器、节点和无功补偿装置；S2、对部分电网元件发电机、线路和变压器的运行状态，各节点负荷以及发电机输出功率进行不确定性抽样；S3、根据抽样后的电网系统状态，分别计算电网潮流熵和电网可用输电能力；S4、根据所述电网可用输电能力值，判断是否达到自适应抽样终止条件，如果是，执行步骤S5，否则，执行步骤S2至步骤S3；S5、根据所述电网可用输电能力，建立电网可用输电能力风险效益模型；S6、根据所述电网潮流熵和电网可用输电能力风险效益模型，建立电网可用输电能力决策模型，根据该模型，确定电网可用输电能力最优发布值，完成决策。2.根据权利要求1所述的基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，其特征是，所述步骤S1中的运行参数包括：发电机经济参数及出力限值，线路阻抗参数及支路数据，变压器额定运行参数、阻抗参数、变比及支路数据，各节点负荷数据，无功补充装置额定运行参数和补偿限值。3.根据权利要求1所述的基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，其特征是，所述步骤S2具体包括：对发电机、线路和变压器的运行状态进行概率性抽样，以及对各节点负荷和发电机输出功率进行概率性抽样，具体为：S21、对发电机、线路和变压器的运行状态进行概率性抽样，其运行状态设定为运行或故障，概率分布函数服从两点分布，其运行状态采用如下公式表示：xki为元件k第i次抽样的运行状态，1代表该元件正常工作，0代表该元件发生故障；发电机故障认定其有功输出功率为0，线路或变压器故障认定其断路；λk为元件k的典型故障率，由元件厂商或统计数据给出；λki为元件k第i次抽样时的实际故障率，由计算机在[0，1]区间随机抽取；若实际故障率λki小于或等于元件k的典型故障率λk，则认定在第i次抽样中元件k发生故障；若λki大于λk，则认定在第i次抽样中元件k正常运行；S22、对各节点负荷和发电机输出功率进行概率性抽样，概率分布服从标准高斯分布，节点负荷及发电机输出功率采用如下公式表示：Pmi＝N(μ,σ2)其中，Pmi为节点m第i次抽样时的实际负荷或实际输出功率，高斯分布的均值μ为节点m在初始系统状态下的静态功率，σ2表征节点m实际输出功率Pmi的波动程度。4.根据权利要求1所述的基于潮流熵的电网可用输电能力风险效益决策方法，其特征是，所述步骤S3具体包括：S31、计算电网潮流熵Hi：具体过程如下：首先，根据第i次抽样的电网运行状态，计算电网内各线路负载率μri，具体如采用如下公式表示：其中，为线路r第i次抽样的实际传输功率，为线路r最大可传输功率，Nline为线路总条数；然后，根据第i次抽样各线路负载率μri的分布情况，计算第i次抽样后电网潮流熵Hi，具体采用如下公式表示：其中，取常数序列U＝{U1,U2,......,Ug,......,U11}＝{0,0.2,......,2.0}，用lgi表示第i次抽样后负载率μri∈(Ug,Ug+1]的线路条数，C取经验值ln10；S32、计算电网可用输电能力：根据电网可用输电能力计算的目标函数和约束条件，采用原－对偶内点算法计算第i次抽样后系统状态下的电网可用输电能力ATC，计算的目标函数和约束条件为：Min(-ATCi)其中，ATCi∈R1，为第i次抽样后系统状态下的电网可用输电能力值；其中，f(x,ATCi)为系统潮流约束，表示为：上式中，(a,b)为传输线路所连接的节点a和b；Pa、Qa为流入节点a的有功功率和无功功率，Qsa为节点a处无功补偿装置容量；Ua、Ub为节点a、节点b的电压幅值；θab为节点a、节点b间的电压相角；Gab、Bab为节点a、节点b的导纳矩阵；Nnode为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭翔，李华强，左坤雨，余雪莹，阚力丰，刘向龙，刘凯奇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51