本发明涉及配电网运行风险评估方法、装置、介质、设备及产品，属于电力系统稳态分析。
背景技术：
1、随着新型电力系统的发展，配电网中可再生能源所占比重不断提高、负荷接入量持续增加，配电网的结构和运行状况变得更加复杂，所面临的风险也愈为严峻，而传统方法在实时风险评估方面的不足使其无法很好地适配新型电力系统的需求。
2、在对电力系统进行风险评估的方法中，模拟法通过大量抽样模拟系统的运行状态，全面考虑不同的运行情况，因此更适用于复杂的大型电力系统，在实际中被广泛使用，但此方法依赖于系统运行不确定性因素的概率分布。尤其是涉及的不确定性因素较多的情况下，基于最新信息快速更新不确定性因素概率分布较为困难，无法及时有效地对配电网进行实时的运行风险评估。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供配电网运行风险评估方法、装置、介质、设备及产品，将基于无迹卡尔曼滤波算法得到的状态预测值作为配电网运行风险评估模型的输入，提高计算效率，能够有效地对配电网进行实时的运行风险评估，为配电网的风险控制提供相应的数据基础，提高运行的安全性。
2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，本发明公开了配电网运行风险评估方法，包括如下步骤：
4、获取配电网运行的量测值；
5、根据所述量测值，基于无迹卡尔曼滤波算法对配电网运行状态进行预测，得到状态预测值；
6、将所述状态预测值输入至预构建的配电网运行风险评估模型中，得到配电网运行风险评估结果；其中，所述配电网运行风险评估模型包括配电网过电压运行风险、配电网低电压运行风险、线路过载运行风险、线路倒送过载运行风险和可再生能源弃电风险。
7、进一步的，所述状态预测值包括多个节点在任一场景下的电压、多条线路在任一场景下的有功功率、多个节点的各类型电压及各类型功率、多条线路的各类型功率及电导电纳；
8、所述配电网运行风险评估模型的数据处理步骤如下：
9、根据所述多个节点在任一场景下的电压，计算得到配电网过电压运行风险和配电网低电压运行风险；
10、根据所述多条线路在任一场景下的有功功率，计算得到线路过载运行风险和线路倒送过载运行风险；
11、根据所述多个节点的各类型电压及各类型功率、以及多条线路的各类型功率及电导电纳，通过设置约束条件对预构建的弃电量优化问题进行求解，得到可再生能源弃电风险；
12、根据所述配电网过电压运行风险、配电网低电压运行风险、线路过载运行风险、线路倒送过载运行风险和可再生能源弃电风险，计算得到配电网运行风险评估结果，表达式如下：
13、
14、式中，表示配电网运行风险评估结果；表示配电网过电压运行风险的权重系数；表示配电网过电压运行风险；表示配电网低电压运行风险的权重系数；表示配电网低电压运行风险；表示线路过载运行风险的权重系数；表示线路过载运行风险；表示线路倒送过载运行风险的权重系数；表示线路倒送过载运行风险；表示可再生能源弃电风险的权重系数；表示可再生能源弃电风险。
15、进一步的，任一风险权重系数的表达式如下：
16、
17、式中，表示风险p的权重系数，p=1表示配电网过电压运行风险，p=2表示配电网低电压运行风险，p=3表示线路过载运行风险，p=4表示线路倒送过载运行风险，p=5表示可再生能源弃电风险；表示针对风险p的权重组合系数；表示针对风险p由熵权法计算出的客观权重集；表示针对风险p由层次分析法计算出的主观权重集。
18、进一步的，所述配电网过电压运行风险的表达式如下：
19、
20、式中，表示系统内的节点总数；表示第i个节点的重要度系数；表示第i个节点的过电压运行风险，表达式如下：
21、
22、式中，s表示运行场景；d表示运行场景的集合；表示场景s的概率；表示节点i在场景s下是否发生电压越上限事件；表示节点i在场景s下的电压；表示节点i在场景s下的电压越上限风险的严重度函数，表达式如下：
23、
24、式中，表示安全电压上限；表示自然常数。
25、进一步的，所述配电网低电压运行风险的表达式如下：
26、
27、式中，表示系统内的节点总数；表示第i个节点的重要度系数；表示第i个节点的低电压运行风险，表达式如下：
28、
29、式中，s表示运行场景；d表示运行场景的集合；表示场景s的概率；表示节点i在场景s下是否发生电压越下限事件；表示节点i在场景s下的电压；表示节点i在场景s下的电压越下限风险的严重度函数，表达式如下：
30、
31、式中，表示安全电压下限；表示自然常数。
32、进一步的，所述线路过载运行风险的表达式如下：
33、
34、式中，表示配电网内的总支路数；表示线路m的有功功率过载运行风险，表达式如下：
35、
36、式中，s表示运行场景；d表示运行场景的集合；表示场景s的概率；表示线路j在场景s下是否发生线路过载；表示线路m在场景s下的有功功率；表示线路m在场景s下的线路过载的严重度函数，表达式如下：
37、
38、式中，表示线路m的额定容量。
39、进一步的，所述线路倒送过载运行风险的表达式如下：
40、
41、式中，表示配电网内的总支路数；表示线路m的有功功率倒送过载运行风险，表达式如下：
42、
43、式中，s表示运行场景；d表示运行场景的集合；表示场景s的概率；表示线路m在场景s下是否发生线路倒送过载；表示线路m在场景s下的有功功率；表示线路m在场景s下的线路倒送过载的严重度函数，表达式如下：
44、
45、式中，表示线路m的额定容量。
46、进一步的，所述弃电量优化问题的目标函数的表达式如下：
47、
48、式中，表示弃电量优化问题的目标函数；表示弃电量；表示电压超过规定限值的程度；表示潮流越限超过规定限值的程度；表示调节系数，保证通过弃电操作可将电压与潮流越限控制在规定限值之内；
49、所述弃电量优化问题的约束条件包括潮流约束、节点功率平衡约束和节点注入功率约束；
50、所述潮流约束的表达式如下：
51、
52、
53、式中，表示从节点i流向节点j的有功功率；表示从节点i流向节点j的无功功率；表示节点i的电压；表示节点j的电压；表示从节点i到节点j的支路上的电导；表示从节点i到节点j的支路上的电纳；表示节点i和节点j之间的电压相位差；表示从节点i流向节点j的有功损耗；表示连接节点i与j的线路的对地电纳；表示从节点i流向节点j的无功损耗；
54、所述节点功率平衡约束的表达式如下：
55、
56、
57、式中，表示节点i处的可再生能源出力功率；表示节点i处的弃电量；表示节点i处的负荷有功功率；表示节点i处的注入功率；表示节点i处的负荷无功功率；表示节点i处的注入功率；
58、所述节点注入功率约束的表达式如下：
59、
60、
61、式中，表示导纳矩阵第i行第j列元素的实部；表示导纳矩阵第i行第j列元素的虚部；表示节点总数；表示所有线路集合。
62、进一步的，所述无迹卡尔曼滤波算法包括如下步骤：
63、获取本轮次的量测值、初始的或上一轮次更新得到的状态估计值和协方差矩阵；
64、根据所述状态估计值和和协方差矩阵，进行无迹变换，得到sigma点集；
65、针对所述sigma点集中的任一sigma点，基于历史状态通过指数平滑法进行下一时刻的状态预测，得到对应的状态预测值，进而得到状态预测值的均值和状态预测值的协方差矩阵；
66、针对所述sigma点集中的任一sigma点对应的预测值，基于量测函数进行预测计算，得到对应的量测预测值，进而得到量测预测值的均值；
67、根据所述量测预测值和量测预测值的均值，通过计算量测预测协方差矩阵和互协方差矩阵，得到卡尔曼增益；
68、根据所述状态预测值的均值，卡尔曼增益，量测值和量测预测值的均值，得到更新后的状态估计值；
69、根据所述状态预测值的协方差矩阵，卡尔曼增益和量测预测协方差矩阵，得到更新后的协方差矩阵。
70、进一步的，所述sigma点集中的任一sigma点的表达式如下：
71、
72、式中，表示sigma点集中的第y个sigma点；表示第k-1次迭代更新得到的状态估计值；表示状态量维数；表示矩阵的第y列；表示第k-1次迭代更新得到的协方差矩阵；表示缩放比例参数，，表示比例修正因子，表示用于确保矩阵半正定的自由参数。
73、进一步的，所述状态预测值的表达式如下：
74、
75、式中，表示第k次迭代第y个sigma点的状态预测值；表示sigma点集中的第y个sigma点；表示状态预测函数；
76、所述状态预测值的均值的表达式如下：
77、
78、式中，表示第k次迭代的状态预测值的均值；表示sigma点集的均值权重；表示状态量维数；
79、所述状态预测值的协方差矩阵的表达式如下：
80、
81、式中，表示第k次迭代的状态预测值的协方差矩阵；表示过程噪声协方差矩阵；表示sigma点集的协方差矩阵权重。
82、进一步的，所述量测预测值的表达式如下：
83、
84、式中，表示第k次迭代第y个sigma点的量测预测值；表示量测函数；
85、所述量测预测值的均值的表达式如下：
86、
87、式中，表示第k次迭代的量测预测值的均值；表示sigma点集的均值权重；表示状态量维数。
88、进一步的，所述量测预测协方差矩阵的表达式如下：
89、
90、式中，表示第k次迭代的量测预测协方差矩阵；表示sigma点集的协方差矩阵权重；表示第k次迭代第y个sigma点的量测预测值；表示第k次迭代的量测预测值的均值；表示量测噪声协方差矩阵；表示状态量维数；
91、所述互协方差矩阵的表达式如下：
92、
93、式中，表示第k次迭代的互协方差矩阵；表示第k次迭代第y个sigma点对应的状态预测值；表示第k次迭代的状态预测值的均值；
94、所述卡尔曼增益的表达式如下：
95、
96、式中，表示第k次迭代的卡尔曼增益。
97、进一步的，所述更新后的状态估计值的表达式如下：
98、
99、式中，表示第k次迭代的状态预测值的均值；表示第k次迭代的卡尔曼增益；表示第k次迭代的量测值；表示第k次迭代的量测预测值的均值。
100、进一步的，所述更新后的协方差矩阵的表达式如下：
101、
102、式中，表示第k次迭代的状态预测值的协方差矩阵；表示第k次迭代的卡尔曼增益；表示第k次迭代的量测预测值的协方差矩阵。
103、第二方面，本发明公开了配电网运行风险评估装置，包括：
104、数据获取模块，用于，获取配电网运行的量测值；
105、数据预测模块，用于，根据所述量测值，基于无迹卡尔曼滤波算法对配电网运行状态进行预测，得到状态预测值；
106、风险评估模块，用于，将所述状态预测值输入至预构建的配电网运行风险评估模型中，得到配电网运行风险评估结果；其中，所述配电网运行风险评估模型包括配电网过电压运行风险、配电网低电压运行风险、线路过载运行风险、线路倒送过载运行风险和可再生能源弃电风险。
107、进一步的，所述配电网运行风险评估模型的表达式如下：
108、
109、式中，表示配电网运行风险评估模型；表示配电网过电压运行风险的权重系数；表示配电网过电压运行风险；表示配电网低电压运行风险的权重系数；表示配电网低电压运行风险；表示线路过载运行风险的权重系数；表示线路过载运行风险；表示线路倒送过载运行风险的权重系数；表示线路倒送过载运行风险；表示可再生能源弃电风险的权重系数；表示可再生能源弃电风险。
110、第三方面，本发明公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时，实现第一方面所述的配电网运行风险评估方法的步骤。
111、第四方面，本发明公开了一种计算机设备，包括：
112、存储器，用于存储计算机程序/指令；
113、处理器，用于执行所述计算机程序/指令以实现第一方面所述的配电网运行风险评估方法的步骤。
114、第五方面，本发明公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现第一方面所述的配电网运行风险评估方法的步骤。
115、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
116、本发明将基于无迹卡尔曼滤波算法得到的状态预测值作为配电网运行风险评估模型的输入，可以充分利用状态预测值同时避免独立进行概率信息更新的困难，能够显著提高计算效率，从而有效地对配电网进行实时的运行风险评估，为配电网的风险控制提供相应的数据基础，提高运行的安全性。
117、本发明的配电网运行风险评估模型，从节点电压、线路潮流和可再生能源利用的角度，综合了配电网过电压运行风险、配电网低电压运行风险、线路过载运行风险、线路倒送过载运行风险和可再生能源弃电风险等多个风险指标，并针对各个风险指标赋予适当的权重从而形成风险指标体系，结合主观、客观信息实现了配电网综合风险的有效感知。所采用的权重确定方法可以根据配电网所具体面对的风险情况恰当地确定风险指标权重，在可再生能源渗透率较高的情况下通过适当弃电调整运行方式可以减少配电网的总体风险。
1.配电网运行风险评估方法，其特征是，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述状态预测值包括多个节点在任一场景下的电压、多条线路在任一场景下的有功功率、多个节点的各类型电压及各类型功率、多条线路的各类型功率及电导电纳；
3.根据权利要求2所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，任一风险权重系数的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述配电网过电压运行风险的表达式如下：
5.根据权利要求2所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述配电网低电压运行风险的表达式如下：
6.根据权利要求2所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述线路过载运行风险的表达式如下：
7.根据权利要求2所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述线路倒送过载运行风险的表达式如下：
8.根据权利要求2所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，
9.根据权利要求1所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述无迹卡尔曼滤波算法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述sigma点集中的任一sigma点的表达式如下：
11.根据权利要求9所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述状态预测值的表达式如下：
12.根据权利要求9所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述量测预测值的表达式如下：
13.根据权利要求9所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述量测预测协方差矩阵的表达式如下：
14.根据权利要求9所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述更新后的状态估计值的表达式如下：
15.根据权利要求9所述的配电网运行风险评估方法，其特征是，所述更新后的协方差矩阵的表达式如下：
16.配电网运行风险评估装置，其特征是，包括：
17.根据权利要求16所述的配电网运行风险评估装置，其特征是，所述配电网运行风险评估模型的表达式如下：
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征是，该计算机程序/指令被处理器执行时，实现权利要求1-15中任一所述的配电网运行风险评估方法的步骤。
19.一种计算机设备，其特征是，包括：
20.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征是，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-15中任一项所述的配电网运行风险评估方法的步骤。
