基于风险的电网运行方式校正控制模型研究

摘要：随着电力系统规模的扩展与新能源技术的发展，电网的复杂性与随机性也不断加剧，导致电网的运行与控制也面临着新的潜在风险。对电网运行与控制过程中存在的潜在风险进行准确的判断能够为电网决策提供依据。基于风险的安全评估能够对电网中事故出现的可能性与严重性进行综合的评估，从而对电网所处的安全状态进行更好的定义。文章首先对风险指标进行了定义，在此基础上提出了电网运行方式校正控制模型。

关键词：电网运行方式；风险评估；校正控制模式；电力系统；风险指标 文献标识码：A

中图分类号：TM732 文章编号：1009-2374（2015）05-0025-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0345

电力系统规模的不断扩大与新能源技术的发展使电网更加复杂，安全运行过程中存在的潜在风险也不断增加。电力系统在人们的生产生活中发挥着非常重要的作用，必须确保电网的运行安全，避免出现大面积的停电事故。在确保电力系统安全运行的过程中，对电网的潜在风险进行正确的评估是非常重要的环节。安全评估包括确定性评估与不确定性评估两种方法，风险评估属于不确定性评估，主要评估的内容为事故的可能性与严

重性。

1 定义风险指标模型

1.1 电压偏差风险

电压是电能质量的评价指标之一，当前电力系统由于市场推进与容量提高而处于重载运行的状态中，系统的电压要低于正常电压水平，如果这种电压偏差的情况超过了允许的范围，将会导致电压越限情况的出现。如果出现电压越限情况将会导致电力系统出现故障。为了确保电力系统的安全运行，要实时监视与调节系统母线节点的电压。本文研究的重点主要为系统母线节点的低压风险。

1.2 失负荷风险

如果电力系统出现越限情况时，可以通过校正措施使其恢复到稳定状态，主要的方法为对系统运行状态进行调整。如果在对电力系统的运行状态进行调整之后依旧不能够消除越限情况，则需要通过负荷削减方式进行校正。但是负荷削减方式将会带来停电的结果，造成一定的经济损失，因此要尽量避免使用该方式。负荷损失主要包括两个方面：一方面是故障区域之内的固定损失部分，主要是由于故障隔离而产生的；另一方面是非故障区域可转移损失部分，主要是由于电网辐射性结构造成的。

1.3 控制成本风险

电网安全面临着新的挑战，只有在确保电网安全运行的前提下才能够实现市场成员经济利益最大化。因此，在对电网系统安全问题进行决策的过程中需要考虑经济性因素，通过最少的控制成本实现系统恢复到安全状态。

2 基于风险的电网运行方式校正控制模型

电力系统的安全运行有着重要的经济意义与社会意义，电力系统安全校正控制研究非常必要。电力系统具有复杂性、随机性等运行特点，一旦出现故障将会使电力系统陷入到不安全状态中。在对风险进行控制的过程中，只能够尽量实现风险处于接受范围之内，而不能够实现零风险。基于风险的电网运行方式校正控制模型的构建主要是希望能够在满足运行约束的条件之下，通过特定的运行方式实现系统风险最小化。

2.1 基于风险的电网运行方式校正控制数学模型

基于风险的电网运行方式校正控制模型主要是对系统中可以调节的变量进行校正与控制，从而实现系统总风险的最小化。本文主要探讨的校正措施包括发电机出力调整、负荷削减。基于风险的电网运行方式校正控制的数学模型为：

Minf=f（a，b，c）

St h（a，b，c）=0

≤g（a，b，c）≤

其中f代表目标函数；a表示状态变量；b表示控制变量；c表示参数变量；h表示等式约束；g表示不等式约束。

2.1.1 目标函数。电力系统的目标函数包括多种形式，本文主要选择的目标函数为风险指标：Minf=Risk。不同的风险类型有着不同的目标函数形式，例如低电压风险最小的目标函数：minf=RV。

2.1.2 等价约束。等价约束主要指的是电力系统中的功率平衡方程，在对等价约束进行计算的过程中要对电网系统正常的运行状态进行考虑，也要对所有能够预想到的事故状态进行考虑，将所有的等式约束方程进行联立之后就能够进行求解。

2.1.3 不等式约束。不等式约束指的是电网系统运行中所面临的各种运行约束，主要包括发电机出力的上限约束与下限约束；电压幅值的上限约束与下限约束、线路有功潮流约束、预想事故负荷调整约束、发电机有功出力调整爬坡约束。与等式约束相同，将所有的不等式约束进行联立之后也能够进行求解。

2.2 模型求解的方法

基于风险的电网运行方式校正控制属于较为典型的非线性规划问题，在求解的过程中包括多种求解方法，基本上可以划分为经典类与智能算法两种类型。其中应用较为广泛的就是内点法，通过在应用过程中不断的发展与完善，极大地提高了鲁棒性与收敛性，在电力系统优化问题求解中有着非常广泛的应用。内点法主要包括三种：第一，投影尺度法，需要将问题转化为线性规划问题，难度较大、实用性较低；第二，仿射变换法，在对初值选择的过程中非常复杂，而且收敛性较差，在很多问题中都存在局限性；第三，路径跟踪法，利用拉格朗日函数法与对数障碍函数法实现等式约束与不等式约束的无约束转化，再利用牛顿法进行求解，初值选择简单、收敛性好，应用较为广泛。因此，通过内点法对基于风险的电网运行方式校正控制模型进行求解。

2.3 综合风险控制模型

校正控制的不同控制量之间可能存在冲突的情况，因此需要对各个优化目标进行协调，确保电力系统能够处于安全状态中。综合风险控制模型主要是对风险的级别进行考虑，针对风险级别进行解决。综合风险控制模型为：

Minf=Rs

St h（a，b，c）=0

≤g（a，b，c）≤

3 结语

当前，电力系统安全问题已经成为了影响电力系统安全运行的最主要的因素。越来越多的大面积停电事故表明必须对电力系统的安全运行进行关注。传统的电力系统安全评估方式已经不能够满足越来越复杂与随机的电力系统安全评估需求，需要建立基于风险的电网运行方式校正控制模型，对电力系统运行过程中所有的不确定因素都进行安全评估，确保电力系统能够处于安全状态中。

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作者简介：刘汉国（1981-），男，广东高州人，广东电网有限责任公司东莞供电局工程师，研究方向：变电运行。

（责任编辑：周 琼）