基于可信性理论的电力系统运行风险评估研究.pdfVIP

第四届中国不确定系统年会论文集 桂林，2006年8月18—22日，第59—74页 基于可信性理论的电力系统运行风险评估 吴文传冯永青张伯明汪皓 清华大学电机系电力系统国家重点实验室，清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084 摘要电力系统运行风险研究的主要目的，一是对电力系统运行中的不确定性因素进行定量评 估：二是以运行风险指标为决策手段，综合协调电力系统的安全性与经济性。电力系统的不确 定性同时包含着随机性和模糊性，但受限于概率论与模糊论在基础数学领域内是相互独立的理 论体系，传统上在电力系统中只能将它们分开研究。这样，相关理论在实际工程应用中会遇到 很大困难。可信性理论是2004年基础数学领域完成的数学分支，提供了随机性与模糊性综合 评估的严格数学基础。本文系统化地将可信性理论弓f入到电力系统运行风险评估领域，对该领 域内的关键性问题一一运行风险定量评估进行了研究。以本文提出的算法为基础开发的软件以 在实际调度中心得到应用。 关键词可信性理论，电力系统调度自动化，运行风险 1引言 现代互联电力系统是一个规模庞大，持续动态变化的混杂系统，其安全稳定运行是人 类一个巨大的技术挑战。～方面由于规模越来越大，内部运行机理复杂、外界干扰增大， 其运行、维护的相关信息量急剧膨胀；另一方面，以厂、网分开为标志的电力市场化改革， 必然导致市场参与者增加，以及传输容量、可获得发电量、负荷需求、市场力、燃料价格 所以，电力系统的规划、运行的不确定性因素大大增加了。 安装在控制中心的能量管理系统(EMS)～直采用的是确定性模型及分析方法，在实际 应用中遇到了许多难于解决的问题。这些问题往往与电力系统的不确性的因素相关，例如 安全评估的指标因为没有考虑故障发生的可能性，并不能完全真实反映系统的薄弱点；电 力系统的安全性和经济性如何协调，等等。传统的确定性分析方法和工具已不能完全适应 新的技术来处理电力系统规划和运行中的不确定性。1997年提出的运行风险评估采用了不 确定模型来建模[5卜[7]，其目的是要对电力系统运行中的不确定性给出定量化的分析方 法。 电网运行和规划的不确定性的一个基础问题是如何对电力系统不确定性进行建模和 度量。在数学上，不确定性主要可以归类为：随机性、模糊性和粗糙性。现场工程应用研 究表明：随机性、模糊性以及他们的双重不确定性——随机模糊性是电力系统不确定性的 主要表现形式。 由于电力系统运行的不确定性同时包含了随机性与模糊性，所以系统的不确定性也是 同时包含随机性和模糊性的值，因此，在运行风险评估中综合考虑随机性和模糊性更为合 理。受数学工具所限，以往的电力工程研究人员大都将随机性与模糊性分开进行研究，例 吴文传冯永青张伯明汪皓 如： ①文献[8]、[9]和[10]综述了随机性评估方面四十多年来的研究成果； ②文献[11]和[12]综述了模糊性评估方面三十多年来的研究进展： 识到，在电力系统这个复杂的物理系统中，同时包含了随机性与模糊性两类不确定性，应 则利用隶属函数描述故障率的模糊可能性分布，使用模糊集合运算得出模糊可靠性指标。 尽管电力研究人员已经开始探索随机性与模糊性的综合评估，但是却遇到了一系列难 以逾越的障碍，使得这个方向上的研究进展极为缓慢。其中最大的障碍在于，基础数学领 域并没有为这一现实世界中的需求做好理论准备。在可信性理论发表之前，数学界尚没有 一个在公理化体系之上将两者统一起来的理论。直到2004年Liu Baoding发表了可信性 理论之后，这个问题开始看到解决的希望，这也为我们利用这个理论解决电力系统运行风 险评估问题提供了可能。 本文把可信性理论引入到电力系统的不确定性的建模型与在线风险评估的研究中，提 出了基于可信性理论的运行风险评估算法，建立了综合考虑随机性和模糊性的的系统运行 风险指标。同时，基于本文方法开发的软件已在现场得到应用。 2传统电力系统运行风险评估的不确定性模型的问题 电力系统运行风险评估是目前不确定性方法在线应用的一个热点问题。Vittal研究组 给出了运行风险的数学表达式为∞卅1： Risk(X‘，)=∑Pr(E