電力系統(tǒng)在線潮流數(shù)據(jù)二進(jìn)制描述及交換規(guī)范

主要起草單位：國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心、中國電力科學(xué)研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、國網(wǎng)浙江省電力有限公司、深圳供電局有限公司、北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司、南瑞集團(tuán)有限公司。

主要起草人：史東宇、嚴(yán)亞勤、嚴(yán)劍峰、蘇大威、趙化時、蔣正威、張宗包、王毅、李軍良、張偉、周華鋒、陳國平、郎燕生、冷喜武、張璐路、陸娟娟、宋旭日、余璟、高保成、周劼英、李剛、崔波、魯廣明、馬曉忱、彭曉博、閃鑫、陶洪鑄、萬雄、趙瑞娜、常乃超、于之虹、呂穎、賈育培、戴紅陽、謝昶、高波、邱建、姚海成。 2100433B

2021年10月11日，《電力系統(tǒng)在線潮流數(shù)據(jù)二進(jìn)制描述及交換規(guī)范》發(fā)布。

2022年5月1日，《電力系統(tǒng)在線潮流數(shù)據(jù)二進(jìn)制描述及交換規(guī)范》實施。

近似法是利用輸入隨機(jī)變量的數(shù)字特征近似描述系統(tǒng)狀態(tài)變量統(tǒng)計特性的方法。該方法避開了大規(guī)模的重復(fù)抽樣，因而求解速度較快，又因其能夠計及系統(tǒng)輸入變量之間的互相關(guān)性，因而受到重視。目前研究應(yīng)用較多的有點估計法、一次二階矩法和狀態(tài)變換法 。

電力系統(tǒng)概率潮流算法點估計法

點估計法是一種概率統(tǒng)計方法，目前所做的應(yīng)用研究都是基于1998年Hong在已知輸入隨機(jī)變量的連續(xù)分布下提出的點估計法。該方法能夠根據(jù)已知隨機(jī)變量的概率分布，求得待求隨機(jī)變量的各階矩。

點估計法屬于逼近技術(shù)的一種，利用輸入隨機(jī)變量的統(tǒng)計信息來逼近輸出隨機(jī)變量的數(shù)字特征。其主要運算過程分為以下幾步。

1）用潮流方程中輸入隨機(jī)變量W的各個分布函數(shù)求出相應(yīng)的前2M-1階中心矩。

2）通過構(gòu)造的方式，利用前2M-1階中心矩獨立求出每個輸入隨機(jī)變量的M個離散狀態(tài)，使得這M個離散狀態(tài)包含了前2M-1階中心矩的所有信息。

3）用所求得的每個輸入隨機(jī)變量的M個離散狀態(tài)和它們的均值，構(gòu)造M′K個輸入隨機(jī)變量的離散狀態(tài)，求出對應(yīng)輸出隨機(jī)變量的M′K個離散狀態(tài)。

4）用求得的潮流方程輸出隨機(jī)變量X和Z的M′K個離散狀態(tài)逼近相應(yīng)的期望值與方差等相關(guān)數(shù)字特征。

由以上步驟可以分析點估計法的特點如下：

1）該方法中實際的輸入量為輸入隨機(jī)變量前2M-1階中心矩，此中心矩可以由概率分布函數(shù)直接求出，也可以由大量樣本逼近擬合方程式展開得到，這樣就不必受限于必須已知輸入變量概率分布的條件約束。

2）點估計法不需要知道輸入與輸出之間的具體函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，僅要求每個輸入有唯一對應(yīng)的輸出。

3）輸出隨機(jī)變量有2M-1階多項式逼近的精度，為了提高估計的精度，可以增加輸入變量的高階矩信息，即增加取點個數(shù)。但實際應(yīng)用中點個數(shù)M大于3時不僅急劇增大計算量，而且往往造成解的結(jié)果非實數(shù)，因此M通常取2或3，即構(gòu)成常用的兩點估計法和三點估計法。

兩點估計法計算簡單、容易實現(xiàn)，但其只利用輸入變量的前三階矩信息，計算精度低；三點估計法既能得到較高精度的估計值，又保持了簡易性，在點估計法中廣為使用。點估計法的缺點在于計算結(jié)果中隨機(jī)變量的高階矩不夠精確，無法準(zhǔn)確獲得變量的概率分布函數(shù)。同時在處理輸入變量的時間和空間相關(guān)性上具有一定的計算復(fù)雜度。

電力系統(tǒng)概率潮流算法一次二階矩法

一次二階矩法作為一種近似概率仿真方法，已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、結(jié)構(gòu)可靠性分析中。該方法通過將狀態(tài)方程泰勒展開，近似保留一次線性項，形成包含前兩階矩（即均值和方差）的計算方程式。在電力系統(tǒng)概率潮流分析中，其具體步驟如下：

步驟1：將輸入隨機(jī)變量對輸出狀態(tài)變量的潮流方程按泰勒級數(shù)展開為一次項形式。

步驟2：計算輸入變量均值方程式。

步驟3：計算輸入變量協(xié)方差方程式。

步驟4：由步驟2和3聯(lián)合，通過輸入變量的均值和協(xié)方差計算輸出狀態(tài)變量的數(shù)字特征。

一次二階矩法計算簡單，效率高；但其計算能力有限，僅能處理輸出與輸入之間均值和方差的數(shù)值計算，算法模型誤差較大，并且計算精度受到系統(tǒng)概率潮流模型約束很大，因此研究較少。

電力系統(tǒng)概率潮流算法狀態(tài)變換法

狀態(tài)變換按照變換方法分為線性變換、多項式變換和無跡變換等。線性變換法基于正態(tài)變量線性變換不變性定理，假設(shè)節(jié)點注入隨機(jī)變量均服從正態(tài)分布，將潮流方程線性化后可得系統(tǒng)狀態(tài)變量為節(jié)點注入變量的線性組合并且仍服從正態(tài)分布。多項式變換多用作其他計算方法的輔助手段，用以表征電力系統(tǒng)隨機(jī)因素的模型轉(zhuǎn)換等問題。無跡變換認(rèn)為：擬合一個概率分布比求解非線性變換容易得多，基于此，通過較少的樣本點和相應(yīng)的樣本權(quán)重準(zhǔn)確捕獲狀態(tài)分布參數(shù)，通過非線性函數(shù)傳遞后輸出狀態(tài)變量的期望與方差。

狀態(tài)變換法的優(yōu)點在于變換過程數(shù)學(xué)理論清晰，意義明確，計算規(guī)模不大，但由于該方法以高斯正態(tài)分布為變換基礎(chǔ)，使其在新能源（不滿足高斯分布）并網(wǎng)問題下的概率分析存在一些不足。

電力系統(tǒng)概率潮流算法近似法概率潮流展望

近似在各個科學(xué)領(lǐng)域均有應(yīng)用，在電力系統(tǒng)概率潮流中近似計算的使用也較為普遍。與確定性潮流相比，概率潮流的計算規(guī)模顯著提升，快速的近似計算顯得更為迫切。目前已有的近似法概率潮流算法中，計算結(jié)果以均值和方差為主要目標(biāo)，如何獲得狀態(tài)變量較為準(zhǔn)確的整體概率分布是改進(jìn)的重要方向。另一方面，近似法概率潮流算法計算結(jié)果的可信度與誤差分析也是研究的內(nèi)容之一。

在近似法中，隨機(jī)變量狀態(tài)的變換是一種基礎(chǔ)計算手段，而泛函分析領(lǐng)域的空間轉(zhuǎn)換與之具有相似的計算邏輯，把發(fā)展成熟的泛函空間變換應(yīng)用于近似法概率潮流，是值得探索的方向。

潮流計算是電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，其典型計算潮流方程如下所示：

式中：W為系統(tǒng)節(jié)點功率注入向量；X為節(jié)點電壓向量；Y為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；Z為系統(tǒng)支路潮流向量。概率潮流的計算正是在上式的基礎(chǔ)上，通過考慮輸入變量W和Y的概率特性，獲得系統(tǒng)狀態(tài)變量X和Z的分布情況，從而全面地給出系統(tǒng)的運行狀況和概率特征。

隨著電力系統(tǒng)隨機(jī)性的顯著提升，概率潮流算法在電力系統(tǒng)分析中獲得廣泛應(yīng)用，其主要應(yīng)用方向可以分為以下幾類。

1）電力系統(tǒng)規(guī)劃，包括電源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃和無功規(guī)劃等規(guī)劃問題 。規(guī)劃問題的求解均以潮流計算作為基礎(chǔ)，在不確定性增加的電力系統(tǒng)中，概率潮流將成為含隨機(jī)因素規(guī)劃問題的求解前提。

2）靜態(tài)安全分析，作為電力系統(tǒng)分析的基本問題，采用概率潮流的靜態(tài)安全分析方法可以更加真實地反映電力系統(tǒng)全而信息 。

3）電力系統(tǒng)運行狀態(tài)實時在線分析，包括機(jī)組組合、在線調(diào)度、電力市場機(jī)制下的源一網(wǎng)嗬互動。應(yīng)用某些概率潮流算法，可以在不顯著增加計算次數(shù)與時間的條件下，更為精確地分析電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及變化趨勢，為電力系統(tǒng)實時分析提供了強(qiáng)有力的工具 。

4）其他基于潮流運算的系統(tǒng)分析，例如最優(yōu)化潮流計算、電力系統(tǒng)風(fēng)險評估、互動型配電網(wǎng)潮流計算等。

2017年5月12日，《電力系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)動態(tài)消息編碼規(guī)范》發(fā)布。

2017年12月1日，《電力系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)動態(tài)消息編碼規(guī)范》實施。