电网运行关键指标智能溯因推理及评估技术研究

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电网调度工作肩负着实现电网安全、优质、经济运行的重要责任,在确保电网安全运行的前提下,提高电网运行的精益性水平,是当前工作的一项重要任务。目前的理论研究成果主要集中在电力调度的事前计划安排和事中实时控制环节,但是,随着电网规模不断扩大,运行特性日趋复杂,电网运行控制难度加大,缺乏客观评价电网运行情况的有效事后评估手段;另外,对于电网运行指标的变化规律、异常指标的定位及原因分析,缺乏自动化、智能化的评估手段,且未涉及针对事后评估结果的反馈与提升。本文从电网调度运行后评估的需求出发,研究电网调度后评估技术、异常指标的溯因推理技术和针对评估结果的优化提升技术,旨在为电力调度成效的量化评估与闭环反馈提供支撑工具,促进调度精益性水平的有效提升。本文的主要研究内容如下:首先,对电网调度运行成效进行量化后评估,从安全性、经济性、节能性、环保性和公平性出发,建立了一套电网调度运行后评估指标体系并进行指标综合评价。本文采用主、客观赋权算法对各级指标权重进行计算,基于最小信息鉴别原理进行权重综合,并对关键指标进行权重修正,该套方法能够有效提高专家赋权决策的正确性、体现指标数据的差异性和一致性,以及对关键重要指标的针对性;采用逼近理想解法对典型日的一级指标和二级指标进行综合评价,该方法能够直观地帮助调度运行人员及时掌握电网前一日的运行状态,为后续具体异常指标的研究,以及发现限制电网调度精益化水平的薄弱环节和改进完善措施的研究提供有效支撑。然后,以区域潮流运行指标为例,对电网调度运行异常指标开展溯因推理分析。本文建立了针对具体指标和场景的关联因素候选集,对于连续型关联因素序列采用皮尔逊相关系数法进行相关性分析、采用格兰杰因果分析法进行因果性分析,对于离散型关联因素序列采用构造决策树算法进行关联性分析;采用基于K均值的数据离散算法和极大似然估计的参数学习算法,形成了完整的贝叶斯网络知识表达;利用贝叶斯网络的正向推理技术进行指标风险概率分析,基于概率重要度和关键重要度指标进行关键致险因子分析,利用反向推理技术进行风险致因分析。算例中采用控制变量法对溯因结果进行检验,表明所提方法能够准确地找出指标异常的主要原因。最后,在区域潮流运行指标异常后溯因推理结果的基础上,结合指标因果性分析,对传统日前调度模型和策略进行改进。分析了指标溯因推理结果对传统调度进行优化改进的方向以及指标间因果性分析的重要性,采用收敛交叉映射算法探寻指标间的因果关系,进一步分析得知可从“提高备用可用性”角度改进日前调度策略;分析了提高备用可用性的措施,明确了采用分布式调度模型能够促进备用的合理配置,柔性负荷的参与能够提高系统的备用潜力和备用能力;基于极限场景法处理风机、负荷出力波动,构建了考虑柔性负荷的电网日前分布式调度模型;最后采用同步型交替方向乘子法交替求解全网分布式优化问题,算例显示所提方法能够有效缓解所研究指标的异常趋势,从而验证了本文分析过程的正确性。
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