电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法，包括收集电力系统中的拓扑参数，建立概率静态电压稳定性评估模型，以最大负荷裕度指标衡量系统的电压稳定水平；收集实际电力系统中具有相关性的不确定性源，表示为向量；将收集到的相关随机输入向量变换为独立且具有任意分布的随机输入向量；计算出各随机变量对应的全边际贡献指标值，独立效应贡献指标值、不相关总贡献指标值、数据相关效应贡献指标、物理交互效应贡献指标以及整体效应贡献指标；利用各指标的排序，对造成电压稳定问题的不确定性因素进行溯源。以解决现有技术中的分析方法指标可解释性差，以及忽略了物理交互效应贡献，导致全局灵敏度分析结果不可靠的及时问题。及时问题。及时问题。

【技术实现步骤摘要】
电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法
技术背景
[0001]近年来，随着具有强烈随机性的可再生能源的快速增长，电力系统中的不确定性源的数量极具增加。这一现象加重了电力系统的运行压力，对电压稳定性问题也造成了新的挑战。因此如何确定影响电网电压不稳定的设施，以提高电网供电质量，成为亟待解决的问题。在风电、太阳能和负荷等不确定性源的大规模并网下，概率静态电压稳定性评估模型(Probabilistic Static Voltage Stability Assessment，PSVSA)被广泛应用于复杂电网的电压稳定性分析。
[0002]概率静态电压稳定性评估模型用来评估不确定性源对电压稳定影响的程度。与之相对应，灵敏度分析(Sensitivity Analysis，SA)用来确定影响电压稳定的不确定性的来源，即旨在量化不确定性源作为影响系统响应随机输入(例如电压稳定水平)的相对重要性。
[0003]灵敏度分析可分为局部灵敏度分析(Local Sensitivity Analysis，LSA)和全局灵敏度分析(Global Sensitivity Analysis，GSA)。局部灵敏度分析难以考虑随机输入变量全部值域的变化，因此其灵敏度分析结果具有较强的局限性。文献A.Saltelli,“Sensitivity Analysis for Importance Assessment,”RiskAnal.,vol.22,no.3,pp.579
–
590,May,2002.中将全局灵敏度分析定义为“分析并确定如何将模型响应的不确定性分配给模型输入中的不同不确定性源”。因此，全局灵敏度分析也被称为不确定性源的重要性分析。该方法充分考虑了所有随机输入变量在系统响应上的变化，基于获得的随机输入变量的优先级排序，电力系统运行和规划人员可以重点关注重要的不确定性源，并深入了解新能源电力系统概率静态电压稳定性中输入和输出之间的关系。因此，研究电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法(电力系统概率电压稳定性评估的全局灵敏度分析算法)有利于揭示对电压稳定影响最为突出的关键随机源,有利于确定影响电网电压不稳定的设施，对系统稳定特性和供电质量的提升有极大意义。
[0004]通常，全局灵敏度分析的计算方法主要有三种：非参数方法、基于密度方法和基于方差方法。近年来，基于方差的全局灵敏度分析方法已被广泛应用于许多电力系统中，如电力系统静态电压稳定性评估，小扰动稳定性评估，谐波谐振分，分布式能源系统优化设计等。
[0005]基于方差的全局灵敏度分析方法，有两个著名的灵敏度指标(Sensitivity Indices，SI)分别为主效应指标和总效应指标。主效应指标仅反映单个输入变量的不确定性对系统响应方差的贡献，而总效应指标反映的是输入变量的主效应贡献和交互作用贡献的综合效应对输出响应的影响。这种交互作用贡献表明系统响应会受到随机输入变量之间的相互作用效应的影响。例如，电力系统中不确定性源通过电网传播并且交互作用，从而对电力系统的响应(如电压稳定性)产生影响。这两个指标物理意义明确且广泛应用，但适用于随机变量相互独立的情形。实际上，电力系统中不确定性源之间的相关性是客观存在的，因此一旦涉及相关性，之前引入的指标将不再适用。
[0006]在概率静态电压稳定性评估的全局灵敏度分析中，文献X.Xu,Z.Yan,
M.Shahidehpour,H.Wang and S.Chen,“Power System Voltage Stability Evaluation Considering Renewable Energy with Correlated Variabilities,”IEEE Trans.Power Syst,vol.33,no.3,pp.3236
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3245,May,2018.中提出了一种新的指标来量化相关随机输入的相对重要性。但该文献中的指标不能进一步分解，因此它不能提供内部信息，导致可解释性差。在含有大量相关不确定性源的实际电力系统中，单个相关不确定性源对系统响应的贡献分为：独立部分(由该随机变量单独引起的，且不被其他变量影响)和相关部分(由变量之间的数据相关关系引起的)。基于这种分解的指标可以清楚地区分两个不同部分对系统响应的贡献，进而获得的有用的信息，这样有利于电力系统运行人员对独立部分和相关部分重要程度的判断。
[0007]文献F.Ni,M.Nijhuis,P.H.Nguyen and J.F.G.Cobben,“Variance
–
Based Global Sensitivity Analysis for Power Systems,”IEEE Trans.Power Syst,vol.33,no.2,pp.1670
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1682,Mar,2018.中提出了一个更先进的指标来计算相关输入的贡献，将概率系统响应分为方差部分和协方差部分，分别表示独立效应贡献和相关效应贡献。这项工作极具意义，其使指标能够量化物理意义明确的相关变量的贡献。但其缺点在于忽略了物理交互效应贡献。电力系统中不确定性源通过电网传播并且存在交互作用，该效应会根据不同的运行场景或规划方案(即不同的网络拓扑)发生变化。如果随机变量间的交互作用效应很强，文献中的指标就不能客观地反映相关输入的贡献，从而导致全局灵敏度分析结果不可靠。

技术实现思路

[0008]本专利技术意在提出了一种电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法，利用新的基于方差的全局灵敏度分析法，通过探究影响概率电压稳定性的相关不确定性源的重要性，进行稳定性影响因素的溯源，以解决现有技术中的分析方法指标可解释性差，以及忽略了物理交互效应贡献，导致全局灵敏度分析结果不可靠的及时问题。
[0009]本专利技术中的电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法，包括：
[0010]步骤S1：收集电力系统中的拓扑参数，建立概率静态电压稳定性评估模型，以最大负荷裕度指标衡量系统的电压稳定水平；
[0011]步骤S2：收集实际电力系统中具有相关性的不确定性源，表示为向量X＝[x1,x2,x3,
…
,x
n
]，其中n表示随机变量的维数；
[0012]步骤S3：将收集到的相关随机输入向量[x1,x2,x3,
…
,x
n
‑1,x
n
]进行全排列，得到n个随机输入向量如下：
[0013][0014]步骤S4：根据NATAF变换将这n个具有相关性的任意分布的随机输入向量变换为标准高斯分布的随机输入向量如下：
[0015][0016]步骤S5：将各服从标准高斯分布的随机输入向量依次代入独立正交变换模型中进行变量之间的去相关化，逐组去除相关性后得到n个独立随机向量，然后利用NATAF反变换将其变为独立且具有任意分布的随机输入向量如下：
[0017][0018]步骤S6：将各独立且具有任意分布的随机输入向量代入概率静态电压稳定性评估模型后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电力系统概率电压稳定性影响因素溯源方法，其特征在于，包括步骤S1：收集电力系统中的拓扑参数，建立概率静态电压稳定性评估模型，以最大负荷裕度指标衡量系统的电压稳定水平；步骤S2：收集实际电力系统中具有相关性的不确定性源，表示为向量X＝[x1,x2,x3,
…
,x
n
]，其中n表示随机变量的维数；步骤S3：将收集到的相关随机输入向量[x1,x2,x3,
…
,x
n
‑1,x
n
]进行全排列，得到n个随机输入向量如下：步骤S4：根据NATAF变换将这n个具有相关性的任意分布的随机输入向量变换为标准高斯分布的随机输入向量如下：步骤S5：将各服从标准高斯分布的随机输入向量依次代入独立正交变换模型中进行变量之间的去相关化，逐组去除相关性后得到n个独立随机向量，然后利用NATAF反变换将其变为独立且具有任意分布的随机输入向量如下：步骤S6：将各独立且具有任意分布的随机输入向量代入概率静态电压稳定性评估模型后计算得出各随机变量对应的，基于灵敏度分析的全边际贡献指标值，独立效应贡献指标值以及不相关总贡献指标值；其中，以随机变量位于起始位的输入向量所计算的全边际贡献值作为随机变量x
k
的全边际贡献指标，以随机变量位于最末位的输入向量所计算的全边际贡献值作为x
k
的独立效应贡献指标，以位于最末位的输入向量所计算的不相关总贡献值作为x
k
的不相关总贡献指标；步骤S7：根据全边际贡献指标，独立效应贡献指标以及不相关总贡献指标计算出每个随机输入变量的数据相关效应贡献指标、物理交互效应贡献指标以及整体效应贡献指标；步骤S8：利用各指标的排序，对造成电压稳定问题的不确定性因素进行溯源。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，还包括收集电力系统中随机输入变量X＝[x1,x2,x3,
…
,x
n
]的历史数据，并估计其累积分布函数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中的概率静态电压稳定性评估模型
表示如下：y＝f(x)，其中x＝(x1,x2,
…
,x
n
)是随机输入向量，y是概率静态电压稳定性评估模型的响应，即最大负载裕量，n表示随机输入变量的维数；其中，具体目标函数为找到最大负荷裕量，如下式所示。maxλ，其约束条件为：U
i
∑U
j
|Y
ij
|cos(θ
ij
‑
δ
ij
)
‑
(P
Gi
+P
Ri
‑
P
Di
‑
λb
Pi
)＝0U
i
∑U
j
|Y
ij
|sin(θ
ij
‑
δ
ij
)
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：彭穗，唐俊杰，朱柳，徐婉婉，林星宇，孙青，王俊舟，谢开贵，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：