[发明专利]一种基于拉丁超立方抽样概率潮流的静态安全分析方法

权利要求书

1.一种基于拉丁超立方抽样概率潮流的静态安全分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对风电预测出力随机变量进行抽样，建立风电预测出力的样本矩阵；

步骤2，根据步骤1所建立的风电预测出力的样本矩阵进行直流开断概率潮流计算，利用预想事故排序指标得到预想事故一览表；

步骤3，根据步骤2得到的预想事故一览表，利用综合评价指标按顺序逐一进行分析，直到连续5个事故不再引起系统出现支路过载为止；

步骤1所述对风电预测出力随机变量进行抽样，建立风电预测出力的样本矩阵，具体流程为：

假设有K个风电预测出力随机变量P₁,P₂,…P_K，电网所能接纳的新能源发电最大功率为p_limit，那么风电预测出力随机变量的累积分布函数为F(p_k),k＝1,2,…K：

式中：F₁(p_k)为不考虑电网接纳能力时风电预测出力随机变量的累积分布函数；

设总的抽样次数为N，对于风电预测出力随机变量P_k，利用比例分配原理计算F(p_k)各段区间的抽样次数：区间p_k＜p_limit的抽样次数为NUM＝round(N*F₁(p_limit))；区间p_k≥p_limit的抽样次数为N-NUM；

对于区间p_k＜p_limit，利用拉丁超立方抽样法进行抽样，然后根据累积分布函数的逆函数计算出各抽样点相应的功率值作为样本点；对于区间p_k≥p_limit，全部抽取p_limit作为样本点；对所有随机变量都按照以上抽样方式抽样后，生成风电预测出力随机变量的初始样本矩阵对初始样本矩阵进行随机排序，建立风电预测出力随机变量的样本矩阵P_K×N；

步骤2所述根据步骤1所建立的风电预测出力的样本矩阵进行直流开断概率潮流计算，利用预想事故排序指标得到预想事故一览表，具体如下：

(2.1)计算所有支路的开断分布因子；

假设分别开断每一条支路l，l两端节点为i、j，k≠l，非开断支路k与开断支路l之间的支路开断分布因子D_k-l为：

定义端口k和端口l两个端口节点对之间的互阻抗为：

η_l＝XM_l (4)

式中：M_k为支路k的节点-支路关联矢量；M_l为支路l的节点-支路关联矢量，只在两端节点i、j对应位置处有+1和-1两个非零元素，其余元素都为零；X_l-l为l端口的自阻抗；X为支路参数建立的电纳矩阵的逆矩阵；x_k、x_l分别为支路k和l的电抗；

(2.2)根据步骤1所建立的风电预测出力的样本矩阵计算各支路的开断潮流；

将风电预测出力随机变量的样本矩阵P_K×N中的每一列分别进行确定性的直流潮流计算，得到基态支路有功潮流P_l，接着分别对每一条支路进行开断，得到各支路有功开断潮流直到所有支路进行开断完毕：

其中，P_k为风电预测出力随机变量，D_k-l为上述的支路开断分布因子，P_l为基态支路有功潮流；

对每个预想事故下所有场景中得到的支路开断潮流离散结果进行整合计算，所采用预想事故排序指标PI_l为：

式中：m为越限概率大于阈值的支路数，阈值根据安全性的要求选取；为开断支路l后支路k的有功功率期望值；P_kmax为支路k的传输容量；σ_lk为开断支路l后支路k的有功功率概率分布的标准差；P(|P_lk|＞P_kmax)为开断支路l后支路k有功功率的越限概率；

(3.3)按照计算得到的预想事故排序指标由大到小进行排序，得到预想事故一览表；

步骤3所述根据步骤2得到的预想事故一览表，利用综合评价指标按顺序逐一进行分析，直到连续5个事故不再引起系统出现支路过载为止，具体流程为：

按照预想事故一览表中的顺序，假设第一个事故发生，进行所有场景下的直流开断潮流，并采用综合评定指标来验证第一个事故对系统造成的影响，所采用的综合评定指标为：

(1)风险性指标

开断支路l后，根据式(7)计算出系统内剩余所有支路的有功功率越限概率，取最大的支路有功功率越限概率值，作为支路l开断对系统影响严重程度的行为指标，即

PRI_l＝max{P(|P_k|＞P_kmax)}k＝1,2,...,n且k≠l (7)

式中：PRI_l为开断支路l后系统的风险指标；P(|P_lk|＞P_kmax)为开断支路l后支路k有功功率的越限概率；

(2)支路可用容量熵指标

采用支路可用容量熵指标来衡量电力系统支路可用容量均匀分布程度，支路可用容量率表示为r_k：

式中：C_k为支路k有功功率传输功率的容量；α_k为支路k有功功率随机变量的期望值；

对式(8)进行归一化处理得

式中：E_C为支路可用容量熵；P_k为风电预测出力随机变量；当p_k＝0时,令p_kln p_k＝0。