2024-05-21-陕西电力科学研究院-2024考虑不确定性的配电网静态安全分析报告_20页_4mb

配电网静态安全分析：考虑不确定性的研究

核心内容

本文由刘健教授撰写，主要探讨了在配电网静态安全分析中考虑负荷和分布式电源（DG）不确定性的重要性，并提出了一种基于抽样盲数的不确定性描述方法。该方法能够适用于任意概率分布，尤其适合于计算机数值计算，可有效分析不确定性的传递过程和影响程度。

主要观点

• 传统静态安全分析的不足：目前的静态安全分析较少考虑负荷和DG出力的不确定性，且N-1准则过于严格，可能对小概率事件进行不必要的过度改造。
• 不确定性描述方法：抽样盲数是一种能够描述任意概率分布的工具，它将变量划分为若干段（称为Q阶），每段赋予相应的概率和期望值，便于进行不确定性分析。
• 抽样盲数的数学定义：
  • 抽样盲数 $\check{\boldsymbol{u}}^{<Q>}(U, P)$ 表示变量 $u$ 在不同区间内的概率和期望值。
  • 每段的概率 $P_R$ 满足 $\sum_{R=1}^{Q} P_R^{<Q>} = 1.0$。
  • 每段的期望值 $U_R$ 由该段内变量的加权平均计算得出。
• 相关性处理：对于相关性较强的随机变量，可以通过两种方法处理：
  1. 统计各组合区间的概率；
  2. 以相关系数平方和最小为目标函数，采用最小二乘法求解各组合区间的概率。
• 静态安全分析方法：考虑不确定性后，静态安全分析可以分连通系进行，以减少计算规模。每种场景下进行N-1校验，统计未通过校验的总概率。
• 安全分析指标：
  1. 给定故障下在给定时刻不满足静态安全要求的概率；
  2. 给定时刻不满足N-1准则的概率；
  3. 一段时期内不满足N-1准则的概率；
  4. 给定故障在一段时期内不满足静态安全的平均概率；
  5. 静态安全裕度：通过逐步放大负荷和DG出力的抽样盲数值，直到不满足N-1准则时的比例。

关键信息

• 抽样盲数法的优势：适用于任意系统，无论是线性还是非线性系统，能够方便地进行不确定性传递分析。
• 案例分析：
  • 上午11时，各个区域的负荷和DG出力被划分为不同的抽样盲数区间，用于分析静态安全状态。
  • 连通系 $[S_1, S_2, S_3]$ 在考虑不确定性后发现不满足N-1准则，需进行改造；而连通系 $[S_4, S_5, S_6]$ 基本满足N-1准则，无需改造。
  • 若采用传统静态安全评估方法，可能会错误地认为连通系 $[S_4, S_5, S_6]$ 不满足N-1准则，从而导致不必要的改造。
• 结论：
  • 抽样盲数法能够有效纳入不确定性因素，提高静态安全评估的准确性。
  • 相比传统方法，该方法避免了对低风险系统进行过度改造，具有更高的实用性和经济性。

图表说明

• 文档中包含多个图表，用于展示抽样盲数的定义、不同阶数的抽样盲数、负荷和DG出力的分布情况，以及静态安全分析的结果。
• 通过不同颜色区分连通系的安全状态，直观展示各连通系的静态安全情况。

作者信息

• 刘健：教授、博士生导师、博士，Senior Member, IEEE。
• 单位：陕西电力科学研究院副院长。
• 联系方式：
  • 邮编：710100
  • E-mail：powersys@263.net
  • 微信：Adward_Liu

总结

本文提出了一种考虑负荷和DG出力不确定性的配电网静态安全分析方法，采用抽样盲数进行不确定性建模，能够适用于任意概率分布。通过分连通系进行分析，有效降低了计算复杂度，并提供了多种静态安全评估指标，以更全面地评估系统安全性。研究结果表明，该方法可以避免对低风险系统进行不必要的改造，具有更高的实际应用价值。