[发明专利]基于正态分布组合特征的快速概率潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统运行与控制领域，具体说是基于正态分布组 合特征的快速概率潮流计算方法。

背景技术

随着新能源技术应用的日益广泛，风力发电也正在由分散、小规 模开发、就地消纳，逐步向大规模、高集中开发、远距离、高电压输 送方向发展。风能在电力系统的渗透率也越来越高，增加了电网中的 潮流分布的随机性，确定性潮流计算已经无法全面反映电网整体的运 行状态，适用于电力系统不确定性分析的概率潮流研究日益重要。

引入概率潮流模型后，电网潮流分析思路和计算方法发生了很大 的改变。它通过概率统计的方法，将节点注入功率等不确定性因素作 为输入随机变量，并根据其概率统计特性得到输出状态变量节点电压 和支路潮流的期望、方差等数字特征及概率密度和累积分布函数，比 较深刻反映随机因素对电力系统潮流运行特性的影响，为电力系统运 行与规划提供更加全面丰富的信息。

含风电电力系统中基于半不变量法的概率潮流计算后，采用级数 展开的方法逼近系统输出状态变量节点电压和支路潮流的概率分布。 然而，电力系统中与风电接入点相临近的节点和支路的潮流计算结果 严重偏离正态分布，采用级数展开的方法逼近分布时，所逼近的对象 只有愈接近正态分布时其拟合效果才会愈佳，对状态变量是否严重偏 离正态分布有较高要求。因此只利用状态变量的前几阶半不变量，通 过级数展开拟合系统潮流的概率分布的方法存在缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供基于正态分 布组合特征的快速概率潮流计算方法，针对于电力系统中输出状态变 量节点电压和支路潮流不满足正态分布的特点，通过潮流计算的线性 化模型，结合节点注入功率高斯混合分布的性质，得到每个场景下服 从正态分布的状态变量的概率密度曲线，以一定的规则累加后得到最 终的概率分布，不需要采用级数展开的方法拟合得到状态变量的概率 分布，对所拟合的对象是否符合正态分布也没有要求，充分利用了节 点注入功率的数据信息，简化了节点注入功率和状态变量的概率分布 求解过程，大大提高了概率潮流的求解效率和准确度。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

基于正态分布组合特征的快速概率潮流计算方法，其特征在于， 包括如下步骤：

A，统计风电场输出功率和负荷功率数据，绘制节点注入功率的 核密度概率分布图；

B，求解节点注入功率的高斯混合模型参数，明确各个子高斯的 特征；

C，各个节点注入功率的子高斯相互组合表征节点注入功率的多 场景；

D，采用线性化交流潮流模型，计算每个场景下状态变量的期望 与方差；

E，由每个场景下状态变量的期望和方差，计算每个场景下状态 变量的正态分布曲线，并确定状态变量最终的概率密度函数。

在上述技术方案的基础上，步骤A的具体步骤为：统计风电场输 出功率和负荷功率的历史数据，基于非参数估计原理，绘制节点注入 功率的核密度概率分布图，并将其表征为高斯混合模型。

在上述技术方案的基础上，步骤B的具体步骤为：采用聚类分析 算法求解节点注入功率的高斯混合模型参数，明确各个子高斯的特 征。

在上述技术方案的基础上，步骤C中：每个子高斯表示节点注入 功率的一种概率子分布，电力系统各个节点注入功率的每个子分布的 随机组合就表示电力系统各个节点注入功率的一个场景，即每个场景 下的各个节点的注入功率都服从正态分布。

在上述技术方案的基础上，步骤D的具体步骤为：将每个场景下 服从正态分布的节点注入功率，并行化进行牛顿拉夫逊法计算得到每 个场景下的雅可比矩阵，通过半不变量法并行计算得到每个场景下状 态变量的期望和方差。

在上述技术方案的基础上，步骤E的具体步骤为：由每个场景下 的期望和方差得到状态变量节点电压和支路潮流的正态分布曲线，将 这些正态分布曲线整合得到状态变量的概率密度函数。