含高比例新能源主配网的紧急减载方法技术

一种含高比例新能源主配网的紧急减载方法，属于电力配网系统技术领域。本发明专利技术的目的是构建的配电网精细化切负荷模型可以尽可能的少切含有高比例分布式光伏和重要负荷的馈线，提高电网的经济性和安全性，最终达到电网恢复稳定的含高比例新能源主配网的紧急减载方法。本发明专利技术的步骤是：构建高比例新能源主配网风险评估体系，提取电网极端运行参数通过风险评估得出紧急运行场景集，构建主网层双目标切负荷优化模型，构建主网层离线随机森林模型，确定配网各馈线重要度并构建配网最优切负荷模型。本发明专利技术当含高比例新能源主配网遇到严重紧急故障时，能够精准地求解出最优切负荷地点和切负荷量。点和切负荷量。

【技术实现步骤摘要】
含高比例新能源主配网的紧急减载方法


[0001]本专利技术属于电力配网系统


技术介绍

[0002]近年来光伏发电技术已经逐步趋于成熟和完善，集中式光伏的并网容量逐渐增大，这也对加强电网调度管理水平提出了新的要求，但由于并网电压等级低，调度并未完全掌握其运行信息，对分布式新能源运行的风险感知能力仍存在不足,对电网调度运行方式安排产生影响和冲击，对电网运行带来极大的安全隐患。当电网出现故障造成受端电网出现大量功率缺额时，系统风险将急剧下降，某些区域的电压也会大幅跌落，严重影响电力系统的稳定性，极端情况下还可能出现大面积停电。紧急减负荷控制作为电力系统第三道防线，是应对电网严重故障和紧急状态的重要技术措施，也是保障大电网安全稳定运行的重要技术手段之一。其中，如何对含高比例光伏的主配网进行分层精准负荷控制是当前非常受关注的热点问题。
[0003]目前，传统切负荷策略主要是根据特定的阈值和预定义的切负荷量断开某些已经选定好的馈线或者馈线组合来达到恢复电网安全的目的。这也导致传统切负荷策略对系统运行方式适应性较差，不管电网遇到哪种类型严重故障，所求解出的切负荷量和切负荷地点都是固定的。面对高比例新能源主配网，传统切负荷策略并没有充分考虑分布式新能源对电网紧急状态下切负荷的影响，必须要结合各类电网可控资源，制定更为合理的切负荷策略。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是构建的配电网精细化切负荷模型可以尽可能的少切含有高比例分布式光伏和重要负荷的馈线，提高电网的经济性和安全性，最终达到电网恢复稳定的含高比例新能源主配网的紧急减载方法。
[0005]本专利技术的步骤是：S1、构建高比例新能源主配网风险评估体系
①
节点电压越限风险指标为：节点电压越限风险指标为：式中：R
v,i
(t)表示为t时刻节点i的电压越限运行风险指标值；n
v,i
(t)表示为t时刻节点i的电压状态数；E
v,k
(t)表示为t时刻节点i第k个电压状态的电压越限严重程度；V，V
max
和V
min
分别表示为t时刻电压值及电压标幺值的上、下限；p(S
v,k
)表示为第k个电压状态的概
率；
②
线路功率越限风险指标为：线路功率越限风险指标为：式中：R
p,l
(t)表示为t时刻线路l的功率越限运行风险指标值；n
p,l
(t)表示为t时刻线路l的电压状态数；E
p,m
(t)表示为t时刻线路l第m个电压状态的功率越限严重程度；L
l
为线路l的实际有功功率与额定有功功率的比值；p(S
p,m
)表示为线路l第m个功率状态的概率；
③
光伏消纳风险指标：式中：R
pv
表示为含高比例分布式光伏的主配网光伏消纳运行风险指标值；S
N
表示为分布式光伏装机容量；Q
max
为电网峰值负荷；
④
电网平衡风险指标：式中：R
Q
表示为含高比例分布式光伏的主配网平衡风险指标值；Q
lose
表示损失负荷；Q表示为电网总负荷；
⑤
将上述的电网运行风险进行归一化处理后，采用PCA方法对原风险指标变量进行变换形成互相独立的主成分：a、对计算所得风险指标数据进行标准化处理,消除其量纲，得到标准化风险指标矩阵B＝[x
m",i"
]h
×
k
＝[B1,B2,
…
,B
k
]，其元素b
m
″
,i
″
为：式中：x
m
″
,i
″
[m"＝1,2,
…
,h；i"＝1,2,
…
k]为第m"个场景下第i"个风险指标计算值，h为待评价场景的数量，K为风险指标评价；为指标计算值均值；s
i"
为指标计算值标准差；经标准化处理后，E(B
i"
)＝0且D(B
i"
)＝1；b、根据标准化后的风险指标矩阵B，计算经Z
‑
Score法处理后的相关系数矩阵R
k
×
k
，由于相关系数矩阵与协方差矩阵相等，且R
k
×
k
为正定矩阵，计算R
k
×
k
的q个特征值λ1≥λ2≥
…
≥λ
q”≥0及其对应的特征向量u1、u2、
…
、u
q
，q个特征值对应的规范正交特征向量矩阵为A
q
×
k
，则主成分矩阵Y＝[Y1,Y2,
…
Y
q
]T
为：Y＝AB
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)c、主成分Y
i
(i＝1,2,
…
,q)对应的特征值λ
i
为该主成分的方差，则定义主成分Y
i
的方差在总方差中的占比为贡献率v
i
，用以反映原有K个风险评价指标的综合能力；由于λ1≥λ2≥
…
≥λ
q
，得v1≥v2≥
…
≥v
q
，主成分Y1的贡献率最大，定义累积贡献率y为前k'个主成分的总综合能力：
d、综合风险评估指标结果F由上述k'个主成分的线性叠加得到：F＝v1Y1+v2Y2+
…
+v
k'
Y
k'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)；S2、提取电网极端运行参数通过风险评估得出紧急运行场景集影响线路故障后果严重度的指标
①
支路开断脆弱指标：定义基于潮流转移熵的支路开断脆弱指标为：式中：F
lk
表示线路l断开对线路N的潮流转移熵；
②
节点电压偏移指标：线路k故障切除后，网络节点电压总偏移量为中：j为系统节点数；和分别为i故障切除前后节点i的电压；
③
电气结构重要度指标：对一个N节点的电力网络，定义电网的电气连接度为所有支路的等效阻抗之和：式中，Z
ij
是网络节点阻抗矩阵第i行第j列元素；支路k的电气结构重要度定义为：式中，Z
G
‑
k
为移除支路k后电网电气连接度；的值越大，说明移除支路k后系统节点对间的电气距离越大，电网鲁棒性越差，系统受到的影响越大，表明支路k越重要；S3、构建主网层双目标切负荷优化模型：a、目标函数：
①
配电网切负荷量最小，公式如下：式中：n
L
表示为负荷总数，P
Lj
为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含高比例新能源主配网的紧急减载方法，其特征在于：其步骤是：S1、构建高比例新能源主配网风险评估体系
①
节点电压越限风险指标为：节点电压越限风险指标为：式中：R
v,i
(t)表示为t时刻节点i的电压越限运行风险指标值；n
v,i
(t)表示为t时刻节点i的电压状态数；E
v,k
(t)表示为t时刻节点i第k个电压状态的电压越限严重程度；V，V
max
和V
min
分别表示为t时刻电压值及电压标幺值的上、下限；p(S
v,k
)表示为第k个电压状态的概率；
②
线路功率越限风险指标为：线路功率越限风险指标为：式中：R
p,l
(t)表示为t时刻线路l的功率越限运行风险指标值；n
p,l
(t)表示为t时刻线路l的电压状态数；E
p,m
(t)表示为t时刻线路l第m个电压状态的功率越限严重程度；L
l
为线路l的实际有功功率与额定有功功率的比值；p(S
p,m
)表示为线路l第m个功率状态的概率；
③
光伏消纳风险指标：式中：R
pv
表示为含高比例分布式光伏的主配网光伏消纳运行风险指标值；S
N
表示为分布式光伏装机容量；Q
max
为电网峰值负荷；
④
电网平衡风险指标：式中：R
Q
表示为含高比例分布式光伏的主配网平衡风险指标值；Q
lose
表示损失负荷；Q表示为电网总负荷；
⑤
将上述的电网运行风险进行归一化处理后，采用PCA方法对原风险指标变量进行变换形成互相独立的主成分：a、对计算所得风险指标数据进行标准化处理,消除其量纲，得到标准化风险指标矩阵B＝[x
m",i"
]
h
×
k
＝[B1,B2,
…
,B
k
]，其元素b
m
″
,i
″
为：
式中：x
m
″
,i
″
[m"＝1,2,
…
,h；i"＝1,2,
…
k]为第m"个场景下第i"个风险指标计算值，h为待评价场景的数量，K为风险指标评价；为指标计算值均值；s
i"
为指标计算值标准差；经标准化处理后，E(B
i"
)＝0且D(B
i"
)＝1；b、根据标准化后的风险指标矩阵B，计算经Z
‑
Score法处理后的相关系数矩阵R
k
×
k
，由于相关系数矩阵与协方差矩阵相等，且R
k
×
k
为正定矩阵，计算R
k
×
k
的q个特征值λ1≥λ2≥
…
≥λ
q”≥0及其对应的特征向量u1、u2、
…
、u
q
，q个特征值对应的规范正交特征向量矩阵为A
q
×
k
，则主成分矩阵Y＝[Y1,Y2,
…
Y
q
]
T
为：Y＝AB
T
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(8)c、主成分Y
i
(i＝1,2,
…
,q)对应的特征值λ
i
为该主成分的方差，则定义主成分Y
i
的方差在总方差中的占比为贡献率v
i
，用以反映原有K个风险评价指标的综合能力；由于λ1≥λ2≥
…
≥λ
q
，得v1≥v2≥
…
≥v
q
，主成分Y1的贡献率最大，定义累积贡献率y为前k'个主成分的总综合能力：总综合能力：d、综合风险评估指标结果F由上述k'个主成分的线性叠加得到：F＝v1Y1+v2Y2+
…
+v
k'
Y
k'
ꢀꢀꢀꢀ
(11)；S2、提取电网极端运行参数通过风险评估得出紧急运行场景集影响线路故障后果严重度的指标
①
支路开断脆弱指标：定义基于潮流转移熵的支路开断脆弱指标为：式中：F
lk
表示线路l断开对线路N的潮流转移熵；
②
节点电压偏移指标：线路k故障切除后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赫，孟瑶，王正韬，丁仁杰，王振浩，孟繁宇，陈诗伦，
申请(专利权)人：东北电力大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：