考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法技术方案

本发明专利技术公开了考虑风电的发输电系统防御性‑常规协调规划方法，包括：获取原有发输电系统及候选发输电系统信息；建立考虑风电的发输电系统防御性‑常规协调规划模型；将发输电系统防御性‑常规协调规划模型转换为主问题模型及子问题模型；基于原有发输电系统及候选发输电系统信息迭代求解所述主问题模型及子问题模型，得到最优规划方案。本发明专利技术对常规规划和防御性规划的协调考虑，对信息‑物理协同攻击、负荷和风电出力不确定性进行有效表征，显著减少了规划系统应对不确定性的能力，提高了规划系统应对协同攻击的能力，减少了规划总成本。

【技术实现步骤摘要】
考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法
本专利技术涉及电力工程
，具体涉及考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法。
技术介绍
随着我国电力系统和物联网的大规模建设和发展，风电、太阳能等分布式发电系统大量接入、微电网兴起和计算机、通信技术在电力系统中大规模应用，新一代电力系统包含大量传感器设备、一次物理设备、计算机设备与复杂的通信网络资源等，这使得现代电力系统已经发展为一个实时感知、动态控制与信息服务的信息物理融合系统。然而，随着电网越来越开放，遭受恶意攻击的次数也会增多，这会给电力系统的可靠性带来不可忽视的影响。近年来，针对电力系统的恶意攻击现象已非常严重，总体上，电力系统遭受恶意攻击呈明显上升的趋势。此外，现代电力系统正朝着“清洁高效”的方向发展，可再生能源发电迎来了快速发展。风电、太阳能等可再生能源发电具有不确定性、波动性、不可调度等性质，因此，会对电力系统安全可靠运行造成冲击。通过合理的可再生能源发电机组和常规机组、线路的协调规划可缓解该问题。然而，在目前的规划研究中，协调考虑应对恶意攻击的规划策略与考虑负荷、可再生能源等对象的常规规划的研究极其鲜见，都是将两种规划分开考虑且未分析二者之间的关系，它们各自求解的规划方案应用于另一个问题时效果可能并不理想。
技术实现思路
本专利技术实际解决的问题为：在综合考虑恶意攻击、负荷及可再生能源的情况下进行电力系统的规划。本专利技术采用了如下的技术方案：考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法，包括：S1、获取原有发输电系统及候选发输电系统信息；S2、建立考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划模型；S3、将发输电系统防御性-常规协调规划模型转换为主问题模型及子问题模型；S4、基于原有发输电系统及候选发输电系统信息迭代求解所述主问题模型及子问题模型，得到最优规划方案。优选地，所述考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划模型包括基于发输电系统规划人员角度的上层模型、基于发输电系统攻击者角度的中层模型及基于发输电系统运行人员角度的下层模型；上层模型的决策变量是候选输电线路、候选常规机组及候选风电机组的修建判断值，中层模型的决策变量是协同攻击方案、负荷场景和风电出力场景，下层模型的决策变量是常规机组出力、风电机组弃风量和节点削负荷。优选地，上层模型的目标函数包括：C＝min(Cinv+Cope+Cperf)式中，C表示以规划期内总成本最低的目标函数，Cinv、Cope和Cperf分别表示投资成本、额定运行成本及系统性能损失成本；式中，xL-l、xG-g和xW-g分别表示候选输电线路l、候选常规机组g和候选风电机组g的修建判断值，修建判断值取1表示修建，修建判断值取0表示不修建，CL-l、CG-g和CW-g分别表示候选输电线路l、候选常规机组g、候选风电机组g的修建投资成本等年值，Ω'L、Ω'G和Ω'W分别表示候选输电线路的集合、候选常规机组的集合和候选风电机组的集合；T表示年运行时间，ΩG和ΩD分别表示原有常规机组的集合和原有负荷节点的集合，和分别表示正常运行情况下常规机组g的有功出力和负荷节点d的削负荷量，CP-g和CS-d分别表示常规机组g出力单位成本和负荷节点d削负荷的单位成本等年值；γ表示根据优化模型得到的最恶劣运行场景下停电容量折合成经济成本的系数，Sd表示最恶劣运行场景下负荷节点d的削负荷量；上层模型的约束条件包括：Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))vL-ll∈ΩLFl＝Bl(θS(l)-θE(l))xL-ll∈Ω'Lθr＝0-Flmax≤Fl≤Flmaxl∈ΩL∪Ω'L式中，Ctotal表示最大投资成本；v表示风机轮毂处所对应的风速，vin、vrate和vout分别表示风机的切入风速、额定风速和切出风速，Pwind和Prate分别表示单个风电机组的出力及额定功率；ΩW表示原有风电机组的集合，表示常规机组g的最大容量，表示风电机组g的容量，表示负荷节点d的峰值负荷，η表示系统允许的最低备用率；Rg表示常规机组g的调峰容量比，调峰容量比为常规机组的调峰容量与常规机组额定装机容量的比值，β表示负荷需求的峰谷差率，峰谷差率为负荷峰谷差与峰荷的比值；表示系统允许的最低风电渗透率；Fl0表示正常运行时输电线路l的潮流，Bl表示输电线路l的电纳，表示正常运行时S(l)对应的相角，表示正常运行时E(l)对应的相角，S(l)和E(l)分别表示输电线路l的起始节点和终止节点；表示系统正常运行时风电机组g的弃风量，表示风电机组g的出力典型值，表示节点d的负荷典型值，表示正常运行时机组g的有功出力，表示正常运行时机组g的弃风量，和分别表示连接在节点b的原有风电机组的集合和候选风电机组的集合，表示与节点b相连的机组集合，ΩB表示原有系统节点集合；表示规划系统正常运行时参考节点的相角；Flmax表示输电线路l的最大允许有功潮流；和分别表示正常运行时节点b的相角、最大允许相角和最小允许相角；δW-g表示规划系统允许的风电机组g的最大弃风率；Fl表示输电线路l的潮流，θS(l)表示S(l)对应的相角，θE(l)表示E(l)对应的相角，SW-g表示系统正常运行时风电机组g的弃风量，PW-g表示风电机组g的有功出力，Ld表示节点d的负荷值，Pg表示机组g的有功出力，Sg表示机组g的弃风量，K表示节点-负荷关联矩阵，K(b,d)表示节点-负荷关联矩阵的第b行第d列的元素；θr表示参考节点的相角；θb表示节点b的相角。优选地，中层模型的目标函数包括：中层模型的约束条件包括：-τ·Ld≤ΔLd≤τ·Ldd∈ΩD-(NB-1)·vL-l≤fl≤(NB-1)·vL-ll∈ΩLL＝L0+sLDLeL式中，ΔLd表示LR攻击后负荷节点d的负荷测量值篡改量，负荷测量值增大为正，减小为负；τ表示负荷数据篡改量相对于原负荷值的比值上限；vL-l、vG-g和vW-g分别表示原有输电线路l、原有常规机组g和原有风电机组g是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，取值0表示被攻击，取值1表示不被攻击，rL-l、rG-g和rW-g分别表示攻击原有输电线路l、原有常规机组g和原有风电机组g所消耗的物理攻击资源，Rmax表示物理攻击资源上限；fl表示第l条输电线路的虚拟SC潮流，用于判断系统是否存在孤岛，NB表示系统节点数；A和(b,l)分别表示电力系统节点-线路关联矩阵和节点-线路关联矩阵的第b行第l列元素；L表示负荷水平，L0表示正常运行时的负荷水平，sL表示负荷偏差幅度，DL表示负荷协方差矩阵经Cholesky分解后的下三角矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法，其特征在于，包括：/nS1、获取原有发输电系统及候选发输电系统信息；/nS2、建立考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划模型；/nS3、将发输电系统防御性-常规协调规划模型转换为主问题模型及子问题模型；/nS4、基于原有发输电系统及候选发输电系统信息迭代求解所述主问题模型及子问题模型，得到最优规划方案。/n

【技术特征摘要】
1.考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法，其特征在于，包括：
S1、获取原有发输电系统及候选发输电系统信息；
S2、建立考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划模型；
S3、将发输电系统防御性-常规协调规划模型转换为主问题模型及子问题模型；
S4、基于原有发输电系统及候选发输电系统信息迭代求解所述主问题模型及子问题模型，得到最优规划方案。


2.如权利要求1所述的考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法，其特征在于，所述考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划模型包括基于发输电系统规划人员角度的上层模型、基于发输电系统攻击者角度的中层模型及基于发输电系统运行人员角度的下层模型；上层模型的决策变量是候选输电线路、候选常规机组及候选风电机组的修建判断值，中层模型的决策变量是协同攻击方案、负荷场景和风电出力场景，下层模型的决策变量是常规机组出力、风电机组弃风量和节点削负荷。


3.如权利要求2所述的考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法，其特征在于，上层模型的目标函数包括：
C＝min(Cinv+Cope+Cperf)
式中，C表示以规划期内总成本最低的目标函数，Cinv、Cope和Cperf分别表示投资成本、额定运行成本及系统性能损失成本；









式中，xL-l、xG-g和xW-g分别表示候选输电线路l、候选常规机组g和候选风电机组g的修建判断值，修建判断值取1表示修建，修建判断值取0表示不修建，CL-l、CG-g和CW-g分别表示候选输电线路l、候选常规机组g、候选风电机组g的修建投资成本等年值，Ω'L、Ω'G和Ω'W分别表示候选输电线路的集合、候选常规机组的集合和候选风电机组的集合；T表示年运行时间，ΩG和ΩD分别表示原有常规机组的集合和原有负荷节点的集合，和分别表示正常运行情况下常规机组g的有功出力和负荷节点d的削负荷量，CP-g和CS-d分别表示常规机组g出力单位成本和负荷节点d削负荷的单位成本等年值；γ表示根据优化模型得到的最恶劣运行场景下停电容量折合成经济成本的系数，Sd表示最恶劣运行场景下负荷节点d的削负荷量；
上层模型的约束条件包括：



























-Flmax≤Fl0≤Flmaxl∈ΩL∪Ω'L


















Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))vL-ll∈ΩL
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))xL-ll∈Ω'L



θr＝0



-Flmax≤Fl≤Flmaxl∈ΩL∪Ω'L
式中，Ctotal表示最大投资成本；v表示风机轮毂处所对应的风速，vin、vrate和vout分别表示风机的切入风速、额定风速和切出风速，Pwind和Prate分别表示单个风电机组的出力及额定功率；ΩW表示原有风电机组的集合，表示常规机组g的最大容量，表示风电机组g的容量，表示负荷节点d的峰值负荷，η表示系统允许的最低备用率；Rg表示常规机组g的调峰容量比，调峰容量比为常规机组的调峰容量与常规机组额定装机容量的比值，β表示负荷需求的峰谷差率，峰谷差率为负荷峰谷差与峰荷的比值；表示系统允许的最低风电渗透率；Fl0表示正常运行时输电线路l的潮流，Bl表示输电线路l的电纳，表示正常运行时S(l)对应的相角，表示正常运行时E(l)对应的相角，S(l)和E(l)分别表示输电线路l的起始节点和终止节点；表示系统正常运行时风电机组g的弃风量，表示风电机组g的出力典型值，表示节点d的负荷典型值，表示正常运行时机组g的有功出力，表示正常运行时机组g的弃风量，和分别表示连接在节点b的原有风电机组的集合和候选风电机组的集合，表示与节点b相连的机组集合，ΩB表示原有系统节点集合；表示规划系统正常运行时参考节点的相角；Flmax表示输电线路l的最大允许有功潮流；和分别表示正常运行时节点b的相角、最大允许相角和最小允许相角；δW-g表示规划系统允许的风电机组g的最大弃风率；Fl表示输电线路l的潮流，θS(l)表示S(l)对应的相角，θE(l)表示E(l)对应的相角，SW-g表示系统正常运行时风电机组g的弃风量，PW-g表示风电机组g的有功出力，Ld表示节点d的负荷值，Pg表示机组g的有功出力，Sg表示机组g的弃风量，K表示节点-负荷关联矩阵，K(b,d)表示节点-负荷关联矩阵的第b行第d列的元素；θr表示参考节点的相角；θb表示节点b的相角。


4.如权利要求3所述的考虑风电的发输电系统防御性-常规协调规划方法，其特征在于，中层模型的目标函数包括：



中层模型的约...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢开贵，伏坚，胡博，牛涛，李春燕，邵常政，黄威，孙悦，李凡，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50