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1、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X规划中突出的难点,本文提出一种考虑不确定性因素的电X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X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X的规划提供指导性的参考作用。 关键词:电X规划不确定因素模糊集合论 :TM73:A:1672-3791(2011)01(c)-0129-02 电力系统规划通常包括电源规划和电X规划两部分。电X规划是电力系统规划的重要组成部分,其任务
2、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X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X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X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
3、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X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
4、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。 最高负荷可能出现在与之间,而最有可能在与之间。负荷
5、的这种不确定性可用如图1所示的梯形模糊数表示,其隶属函数为: (1) 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、X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。 (1)由节点模糊注入功率、的中心值、求解确定性交流潮流方程
6、,得到节点电压幅值、相角及支路有功、无功潮流的确定值、、、。下标d表示对应于模糊注入功率中心值的确定值。 (2)求模糊注入功率相对其中心值的模糊增量。 (2) (3)采用牛顿-拉夫逊潮流算法求解节点电压幅值及相角的模糊增量,。 (3) 式中雅可比矩阵[J]为确定性潮流计算时的最后一次迭代值。 (4)若所研究的系统满足P-Q解耦特性时,可利用快速解耦潮流算法求解如下。 (4) (5)求解支路有功模糊潮流、无功模糊潮流增量,已知支路的潮流方程为: (5) 在对应模糊注入功率中心值的运行点d附近线性化式(5)时,利用忽略高价项的
7、Taylor级数展开式,则 (6) 若可采用快速解耦潮流算法,则在一定简化条件下由式(6)经推导可得支路有功、无功模糊潮流增量为: (7) 其中、均为稀疏的常数矩阵,每行至多有两个非零元素。 (6)求解支路有功、无功模糊潮流: (8) 根据各模糊数的隶属函数就可得到节点电压模糊幅值、相角及支路有功、无功模糊潮流的可能性分布。 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X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X支路数据分别如表1、表2所示,计算出的支路
8、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
