基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于傳輸節(jié)點容量模型 的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)可靠性評估一般可以分為三個層次，即發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估，發(fā)輸電 組合系統(tǒng)可靠性評估和發(fā)輸配電系統(tǒng)可靠性評估。發(fā)輸電組合系統(tǒng)又稱為大電網(wǎng)（Bulk electricity System, BES)，主要承擔(dān)著電力系統(tǒng)發(fā)電和輸電的任務(wù)。由于發(fā)輸配電系統(tǒng) 可靠性評估的復(fù)雜性過高、計算量大，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)可靠性分析方法主要是將電力系統(tǒng) 劃分為發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)輸電組合系統(tǒng)（大電網(wǎng)）和配電系統(tǒng)三個層級系統(tǒng)，然后對不同層級系 統(tǒng)分別進行研究，這樣的劃分雖然降低了每一層級系統(tǒng)可靠性分析的復(fù)雜性，但將彼此聯(lián) 系的系統(tǒng)進行分割必然會使可靠性的計算結(jié)果與系統(tǒng)實際可靠性之間存在誤差。輸電系統(tǒng) 和配電系統(tǒng)還可被進一步劃分為不同電壓等級的系統(tǒng)，下級電壓等級系統(tǒng)一般經(jīng)由變電站 從上級電壓等級系統(tǒng)獲取電能，如其中配電系統(tǒng)經(jīng)由變電站從大電網(wǎng)獲取電能，大電網(wǎng)與 其所供配電系統(tǒng)之間的關(guān)系，類似于電源和負荷的關(guān)系，為實現(xiàn)統(tǒng)籌發(fā)輸配多電壓等級系 統(tǒng)的可靠性評估，已有研究提出在配電系統(tǒng)可靠性評估中計及大電網(wǎng)與配電系統(tǒng)連接節(jié)點 的可靠性影響的方法。但現(xiàn)有可靠性分析方法中，無論是解析法還是模擬法，均難以直觀反 映大電網(wǎng)的供電能力，當(dāng)大電網(wǎng)負荷模型或配電網(wǎng)自身具體的負荷削減（轉(zhuǎn)切）策略發(fā)生 變化后，需要重新進行分析計算，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時，計算成本很高，而通過建立上級電壓 等級系統(tǒng)的傳輸節(jié)點容量模型來作為下級電壓等級系統(tǒng)的等效電源模型，不僅有助于實現(xiàn) 統(tǒng)籌多電壓等級系統(tǒng)的高效的可靠性分析計算，而且能直觀反映相應(yīng)電網(wǎng)（系統(tǒng)）的有效 (可用）傳輸容量（負荷能力）及其相關(guān)特性，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行提供有效和直觀的 參考。目前已有方法提出將大電網(wǎng)及其與下級用電系統(tǒng)（主要配電系統(tǒng)）連接點的最大負 荷能力（Maximum Loadability，ML)及其概率分布作為大電網(wǎng)或其與配電系統(tǒng)連接點的容 量模型，并利用電網(wǎng)容量模型與負荷模型進行卷積進而評估大電網(wǎng)及其連接點可靠性的方 法，ML能夠較為直觀的反映大電網(wǎng)的供電能力，但是該方法只涉及了 ML的概率分布，并只 討論了缺電概率及缺電量可靠性指標(biāo)的計算方法，未能給出與頻率相關(guān)的分布及可靠性指 標(biāo)的計算方法，在分析計算中忽略了大電網(wǎng)負荷削減策略及節(jié)點間的負荷轉(zhuǎn)供對大電網(wǎng)最 大負荷能力的影響，并且沒有將大電網(wǎng)與配電系統(tǒng)進行統(tǒng)籌分析，具有較大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法，不僅 實現(xiàn)統(tǒng)籌多電壓等級系統(tǒng)的可靠性分析計算，而且能直觀反映相應(yīng)電網(wǎng)（系統(tǒng)）的有效 (可用）傳輸容量（負荷能力）及其相關(guān)特性，提高電力系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)水平。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可 靠性評估方法包含以下步驟：
[0005] 步驟S1、確定不同電壓等級電網(wǎng)的邊界傳輸節(jié)點；
[0006] 所述的邊界傳輸節(jié)點是指輸電網(wǎng)或配電網(wǎng)中某一區(qū)域或者設(shè)備，在這一區(qū)域或設(shè) 備上，一個或多個電網(wǎng)用戶或者下一級電壓等級電網(wǎng)從服務(wù)提供者那里獲得輸電服務(wù)，通 過邊界傳輸節(jié)點，相應(yīng)電壓等級的輸電網(wǎng)或者配電網(wǎng)將能量傳輸給下級電壓等級的輸電網(wǎng) 或配電網(wǎng)，或者通過這些點零售用戶與輸配電網(wǎng)相連；
[0007] 步驟S2、確定電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的容量模型，即電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負 荷能力模型；
[0008] 步驟S3、將電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負荷能力模型與相應(yīng)的電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié) 點的負荷模型相結(jié)合，實現(xiàn)對電網(wǎng)及其邊界傳輸節(jié)點可靠性的評估；
[0009] 步驟S4、在配電網(wǎng)可靠性分析中計及上級輸電網(wǎng)及其邊界傳輸節(jié)點的容量模型， 實現(xiàn)統(tǒng)籌多電壓等級電網(wǎng)的可靠性分析計算。
[0010] 選擇所研究電網(wǎng)與下級電網(wǎng)連接處的變電站或配電站的低壓側(cè)母線作為所研究 電網(wǎng)的邊界傳輸節(jié)點，或者選擇所研究電網(wǎng)內(nèi)為某些重要負荷直接供電的變電站或配電站 的低壓側(cè)母線作為該電網(wǎng)的邊界傳輸節(jié)點。
[0011] 將電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的有效傳輸容量的概率和頻率分布統(tǒng)稱為電網(wǎng)及邊界傳 輸節(jié)點容量模型；
[0012] 電網(wǎng)及其k個邊界傳輸節(jié)點的容量模型如下式所示：
[0013] Fx (PD1，Pd2，…，PDk)，P (Fx) = P (X)，F(xiàn) (Fx) = F (X)⑶
[0014] 式中，F(xiàn)x為電網(wǎng)狀態(tài)X下，k個邊界傳輸節(jié)點間的有效傳輸容量分布約束函數(shù)；P Di 為邊界傳輸節(jié)點i的傳輸功率；k取為所研究的邊界傳輸節(jié)點數(shù)量；P (Fx) = P (X)表示k個 邊界傳輸節(jié)點間呈現(xiàn)有效傳輸容量分布約束函數(shù)關(guān)系^的概率為P(X)，即為電網(wǎng)狀態(tài)X發(fā) 生的概率；F (Fx)表示k個邊界傳輸節(jié)點間呈現(xiàn)有效傳輸容量分布約束函數(shù)Fx的頻率參數(shù)， 其具體形式F(X)可以是單狀態(tài)（X)頻率，也可是組合狀態(tài)的頻率的一部分；
[0015] ?!￡表不了在一定的電網(wǎng)狀態(tài)下，k個邊界傳輸節(jié)點有效傳輸容量的可行域，在這樣 的可行域里，邊界傳輸節(jié)點相應(yīng)的傳輸容量可以由電網(wǎng)電源或等效電源提供，且不使相應(yīng) 電網(wǎng)違背任何約束限制；
[0016] 通常情況下，F(xiàn)x所表示的約束關(guān)系為不等式約束，如下式所示：
【主權(quán)項】
1. 一種基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法，其特征在于，包含 以下步驟： 步驟S1、確定不同電壓等級電網(wǎng)的邊界傳輸節(jié)點； 所述的邊界傳輸節(jié)點是指輸電網(wǎng)或配電網(wǎng)中某一區(qū)域或者設(shè)備，在這一區(qū)域或設(shè)備 上，一個或多個電網(wǎng)用戶或者下一級電壓等級電網(wǎng)從服務(wù)提供者那里獲得輸電服務(wù)，通過 邊界傳輸節(jié)點，相應(yīng)電壓等級的輸電網(wǎng)或者配電網(wǎng)將能量傳輸給下級電壓等級的輸電網(wǎng)或 配電網(wǎng)，或者通過這些點零售用戶與輸配電網(wǎng)相連； 步驟S2、確定電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的容量模型，即電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負荷能 力模型； 步驟S3、將電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負荷能力模型與相應(yīng)的電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的 負荷模型相結(jié)合，實現(xiàn)對電網(wǎng)及其邊界傳輸節(jié)點可靠性的評估； 步驟S4、在配電網(wǎng)可靠性分析中計及上級輸電網(wǎng)及其邊界傳輸節(jié)點的容量模型，實現(xiàn) 統(tǒng)籌多電壓等級電網(wǎng)的可靠性分析計算。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法，其 特征在于，選擇所研究電網(wǎng)與下級電網(wǎng)連接處的變電站或配電站的低壓側(cè)母線作為所研究 電網(wǎng)的邊界傳輸節(jié)點，或者選擇所研究電網(wǎng)內(nèi)為某些重要負荷直接供電的變電站或配電站 的低壓側(cè)母線作為該電網(wǎng)的邊界傳輸節(jié)點。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法，其 特征在于，將電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的有效傳輸容量的概率和頻率分布統(tǒng)稱為電網(wǎng)及邊界傳 輸節(jié)點容量模型； 電網(wǎng)及其k個邊界傳輸節(jié)點的容量模型如下式所示： Fx (PD1，Pd2，…，PDk)，P (Fx) = P (X)，F(xiàn) (Fx) = F (X)⑴ 式中，F(xiàn)x為電網(wǎng)狀態(tài)X下，k個邊界傳輸節(jié)點間的有效傳輸容量分布約束函數(shù)；P Μ為邊 界傳輸節(jié)點i的傳輸功率；k取為所研究的邊界傳輸節(jié)點數(shù)量；P (Fx) = P (X)表示k個邊界 傳輸節(jié)點間呈現(xiàn)有效傳輸容量分布約束函數(shù)關(guān)系^的概率為P(X)，即為電網(wǎng)狀態(tài)X發(fā)生的 概率；F (Fx)表示k個邊界傳輸節(jié)點間呈現(xiàn)有效傳輸容量分布約束函數(shù)Fx的頻率參數(shù)，其具 體形式F(X)可以是單狀態(tài)（X)頻率，也可是組合狀態(tài)的頻率的一部分； ^表示了在一定的電網(wǎng)狀態(tài)下，k個邊界傳輸節(jié)點有效傳輸容量的可行域，在這樣的可 行域里，邊界傳輸節(jié)點相應(yīng)的傳輸容量可以由電網(wǎng)電源或等效電源提供，且不使相應(yīng)電網(wǎng) 違背任何約束限制； 誦常愔》下.F所丟元的約市羊系*不笠忒約市.加下忒所元.
公式（2)表示的是一種理想的簡化情況，其表示的可行域為k維空間中一超曲面與k 維坐標(biāo)正軸所圍的區(qū)域。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓等級電網(wǎng)可靠性評估方法，其 特征在于，所述的步驟S2中，計算電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的容量模型包含以下步驟： 步驟S2. 1、計算單一電網(wǎng)狀態(tài)下電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負荷能力； 步驟S2. 2、將電網(wǎng)狀態(tài)及特定條件下電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負荷能力與電網(wǎng)狀態(tài) 發(fā)生的概率及相關(guān)的頻率參數(shù)相結(jié)合計算電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點最大負荷能力的概率及頻 率分布，即電網(wǎng)及邊界傳輸節(jié)點的最大負荷能力模型，并以其近似作為相應(yīng)電網(wǎng)及其邊界 傳輸節(jié)點的容量模型； 步驟S2. 1和步驟S2. 2中所述的電網(wǎng)包含了經(jīng)相應(yīng)邊界傳輸節(jié)點界面向下級系統(tǒng)傳輸 功率的所有上級電網(wǎng)。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于傳輸節(jié)點容量模型的多電壓