数据不确定情况下模糊随机网架规划方法

数据不确定情况下模糊随机网架规划方法
摘要:不确定因素一直是电网规划中突出的难点,本文提出一种考虑不确定性因素的电网规划方法,即在以模糊集合论描述和处理规划中的不确定模糊因素的基础上,采用模糊直流潮流和模糊交流计算方法对六节点模型进行电网潮流分布计算。

结果表明,该方法大大减少了计算量,且计算结果合理,为电网的规划提供指导性的参考作用。

关键词:电网规划不确定因素模糊集合论
电力系统规划通常包括电源规划和电网规划两部分。

电网规划是电力系统规划的重要组成部分,其任务是根据规划期间的负荷增长及电源规划方案确定相应的最佳电网结构,以满足经济、可靠地输送电力的要求。

又受国家政策调整、社会经济发展、人口变动及环境变化等因素的影响,电网的发展条件也在不断变化,规划期越长,条件、参数也就越难确定[1]。

这些不确定的因素使得当时制定出的所谓最优电网规划方案在实施后并不最优,或不经济。

Zadeh于1965年引入了模糊集理论,用于处理各种主观因素较重和数据资料不完整等造成的不确定性信息[2]。

在电力系统中存在着许多不具备随机分布特性的模糊性数据和信息,不能采用概率的方法进行描述和处理,而模糊集理论可根据这些不确定性信息的模糊特性,利用隶属函数将这些不确定性信息以数学模型的形式包含在规划模型中进行模糊规划计算。

本文通过模糊化处理各种不确定性数据,采
用模糊规划来描述输入输出之间的关系,计算出模糊潮流得到潮流指标,为模糊规划提供数据。

从而得出一个在考虑所有不确定因素下最优的综合指标。

1 模糊理论模型的建立
模糊理论的数学建模关键是模糊隶属函数的选择,不同的隶属函数会产生不同的规划结果。

模糊规划方法在处理不同量纲、相互冲突的多目标规划问题方面,最后目标不是某一指标达到最优,而是追求综合满意度[3]。

电网规划中客观存在的不确定性因素,既有难以确定的随机性因素,如电气设备的故障、系统停电事故的发生以及负荷水平等,又有因信息资料不足而无法精确预测其数值的模糊性因素,如负荷预测值、发电机出力以及设备价格、贴现率及电价的模糊性等。

对于随机性不确定因素,可采用概率统计的方法予以描述和处理,而对模糊性不确定因素,则利用模糊数学的方法予以解决。

2 梯形模糊数的交流潮流分析
梯形模糊数描述和处理模糊性不确定因素,与工程中常采用的三角模糊数及区间数相比适应性更宽[4]。

以负荷预测值为例,用模糊预测法预测某一系统某年最高负荷时可能会得出这样的结果如下。

最高负荷L可能出现在L1与L4之间,而最
模糊负荷中心值为截集的平均值(L2+L3)/2,其可能性分布可用其隶属函数描述。

其它如发电机出力、设备故障率、网络状态概率以及一些经济参数等的模糊性都可用类似方法予以描述和处理。

模糊交流潮流的计算分析就是当以模糊数描述节点注入功率的不确定性时,求出节点电压模糊幅值、相角及支路有功、无功模糊潮流(也是模糊数)的可能性分布(用模糊数的隶属函数描述)[5～6]。

采用增量模型进行研究,其模型及求解方法、步骤如下。

3 模糊理论的应用及算例分析
本文对一个具有6节点、13条线路的220kV电网规划方案(如图2所示)进行采用了梯形模糊直流潮流分析进行计算。

节点注入功率及电网支路数据分别如表1、表2所示,计算出的支路模糊潮流列于表3。

由表3可以看出经梯形模糊数的计算的各支路的潮流可能的分布情况。

其中支路1-5的潮流可能超出其极限容量,支路2-6、4-6的潮流接近极限容量。

电网规划人员考虑社会经济发展,未来负荷需求及发电机出力的不确定性,调整规划方案,改变线路型号或增设线路。

由支路2-4的潮流可能性分布可看出,潮流可能出现反向情况,这是通过传统的潮流计算很难得到的。

4 结语
本文叙述了考虑负荷需求及发电机出力不确定性的梯形模糊数的交流计算方法,以此作为电网规划的一个基本工具,考虑不确定性影响因素时,一次模糊潮流计算可代替数十次甚至上百次确定性潮流计算,大大减少了计算工作量。

不确定性是电网规划中应考虑的一个重要问题,运用模糊潮流计算考虑不确定因素能更好为适应未来电网发展的实际情况。

参考文献
[1] 赵国波,刘天琪,李兴源,等.基于灰色机会约束规划的输电系统规划[J].电网技术,1999,33(1):22～25.
[2] 王平洋,胡兆光.模糊数学在电力系统中的应用[M].北京:中国电力出版社,1999:9～10.
[3] 程浩忠.电力网络规划[M].北京:中国电力出版社,2008:144～145.
[4] 何新贵.模糊知识处理的理论与技术[M].北京:国防工业出版社,1994:44～45.
[5] 张焰,陈章潮,谈伟.不确定性的电网规划方法研究[J].电网技术,1999,23(3):15～19.
[6] 张焰,陈章潮.电网规划中的模糊潮流计算[J].电力系统自动化,1998,22(3):20～22.。