本发明属于电网运行安全，涉及一种配电网运行风险计算方法，尤其是一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法。
背景技术：
1、含分布式光伏的配电网作为电网安全运行的重要一环，与用户的关系十分密切，其安全运行关系到用户的用电效率和质量，在其建设过程中面临着很大的潜在风险，这是不容忽视的。
2、分布式光伏的大规模接入提高了电网的清洁水平，提高了供电可靠性，但是也改变了传统配电网的单电源辐射状网络，馈线上电源向负荷方向的传输功率减少，线路压降降低，可能导致节点电压升高，甚至电压偏移超标。当配电网处于轻负荷状态并且分布式电源出力较大时，剩余功率将从分布式电源的安装点沿着馈线流向首段，形成倒送潮流，严重时可能造成配电网线路或变压器过负荷，引起变压器的损坏。
3、现有技术主要侧重于分布式电源接入的影响方面，很少对分布式光伏接入配电网的运行风险计算进行研究，并且通常把分布式电源作为一个通用单元考虑，但通用单元未充分考虑分布式电源具体类型以及其特有的运行特性。而且，配电网潮流方向可能会随时变化，且在大规模光伏接入情况下，系统进行负载的统一管理对二次设备和数据通讯提供了新的需求，这增加了系统的复杂性，导致含分布式光伏配电网运行风险计算准确性较差。
4、经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的公开文献。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种含分布式光伏配电网运行风险计算方法，能快速准确的对配电网进行风险计算。
2、本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，包括以下步骤：
4、步骤1、建立正常天气和恶劣天气分布式光伏出力模型；
5、步骤2、建立不同天气下配电网运行线路故障概率模型；
6、步骤3、提出含分布式光伏配电网的典型运行场景，并对该典型运行场景进行抽样，得到含光伏出力的配电网实际运行状态；
7、步骤4、基于步骤3得到含光伏出力的配电网实际运行状态，对配电网节点进行牛顿拉夫逊法潮流计算，获得潮流结果概率分布；
8、步骤5、基于步骤4的潮流结果概率分布对配电网运行风险进行计算。
9、而且，所述步骤1具体步骤包括：
10、(1)建立分布式光伏出力模型为：
11、
12、式中，α、β为beta分布形状参数，γ为gamma函数，pm为光伏电池的输出功率，pmmax为光伏电池最大输出功率；
13、(2)将天气类型分为正常天气和恶劣天气；不同天气下的光照条件不同，因此在正常天气和恶劣天气下的电池最大输出功率也不同，设正常天气下的最大输出功率为pm1，恶劣天气下的最大输出功率为pm2。
14、正常天气和恶劣天气下的光伏出力概率密度函数f1和f2分别为：
15、
16、式中，α、β为beta分布形状参数，γ为gamma函数，pm为光伏电池的输出功率；
17、而且，所述步骤2的具体子步骤包括：
18、天气条件会对线路元件产生力的作用，会对线路上的导线产生力学载荷效应；
19、(1)计算导线应力σg：
20、导线上受力tg与截面积sg之间的比值决定了其应力大小：
21、
22、(2)计算导线受力：
23、步骤(1)中的导线受力tg表达式如下：
24、
25、根据导线的受力计算，一般在导线的最高点处，其受力载荷效应最大，最容易发生断线故障；
26、式中，t表示水平方向张力，φ表示导线首末端与水平轴之间的夹角，lgv表示弧垂最低点到导线悬挂点之间的水平距离，n表示线路上的综合受力载荷。
27、(3)基于步骤(1)、(2)的式子建立导线应力数学模型：
28、导线在外力的作用下会断裂，所以导线的强度主要应该考虑其抗拉的强度，即为断裂时所遭受的最大复合应力；
29、导线的受力强度服从正态分布，其概率密度fr可以表示为：
30、
31、式中，σg为导线所承受应力，μl、σl分别为导线抗弯强度的期望均值和标准差。
32、(4)配电网中元件是否发生故障，与其自身强度和外力荷载之间存在关联，元件状态分为不发生故障状态和故障状态，定义元件功能函数：
33、z＝r-s
34、式中，r代表元件的自身强度，s代表不同天气下对配电网元件产生的荷载效应；
35、根据z的取值范围，可以判断元件处于什么状态；
36、
37、配电网元件强度不是一个确定的值，满足一定概率，根据z>0可以判断元件处于可靠状态，其概率函数为：
38、pz＝p{z>0}
39、元件强度r是连续性随机变量，概率密度函数为fr。元件的受力载荷也是一个概率函数fs，受力载荷随着s变化而变化。
40、(5)基于步骤(3)的导线应力数学模型和步骤(4)元件故障的条件可知，配电网元件正常运行的状态概率px为：
41、
42、通过上式，得到配电网元件故障概率pf，表示为：
43、pf＝1-px
44、(6)基于步骤(5)可知，当不同天气条件已知时，测量并计算出正常天气和恶劣天气下导线的应力σg1和σg2，进而得到导线的故障概率为：
45、
46、通过配电网线路上元件的故障率得到线路的故障率为：
47、
48、式中，pi为导线i的故障率，m为导线数量，pk，i为线路i上第k根导线故障率。
49、而且，所述步骤3的具体方法为：
50、对配电线路故障概率、不同天气类型分布式光伏出力和负载情况进行蒙特卡洛随机抽样，得到含光伏出力的配电网实际运行状态，在抽样过程中，将光伏出力视为负值的负荷节点。
51、而且，所述步骤4的具体方法为：
52、将抽样得到的光伏出力和负载情况作为配电网节点，进行牛顿-拉夫逊法潮流计算；
53、负荷随机模型符合正态分布，具体为：
54、
55、式中，p、q分别为负荷有功和负荷无功，μp、σp2分别为负荷有功的期望值和方差，μq、σq2分别为负荷无功的期望值和方差。
56、而且，所述步骤5的具体步骤包括：
57、(1)计算含分布式电源的配电网节点电压风险指数如下所示：
58、
59、
60、式中，vi表示当前节点i的电压幅值，vimax和vimin为节点i所允许的电压幅值的上下限,f(u)为节点电压幅值的概率密度函数；
61、采用电压偏移量作为风险定义中的严重性后果函数，节点电压越上限和越下限的严重度指数计算公式如下；
62、
63、则上下限电压越限风险指数为:
64、
65、rvi2＝pr(vi)sev(vi)
66、式中，pr(vi)分别是配电网节点电压风险上下限指数，sev(vi)分别是节点电压越上限和越下限的严重度指数。
67、采用指数权重强调上下限电压越限风险，节点电压越限综合风险公式如下：
68、
69、计算各个节点电压越限综合风险后，将综合风险rvi归一化处理。
70、(2)含分布式电源的配电网支路潮流风险指数为：
71、
72、sj为支路j的有功潮流，sjmax为支路j所允许的有功潮流的上限,f(s)为支路输送潮流的概率密度分布函数。
73、支路过载的严重度指数如式所示：
74、
75、支路潮流越限风险指数为：
76、rs＝pr(sj)sev(sj)
77、式中，pr(sj)为配电网支路潮流风险指数，sev(sj)为支路过载的严重度指数。
78、(3)综合考虑节点电压越限风险和支路潮流越限风险，将熵权法计算的各个节点的越限指标形成原始矩阵，依据矩阵中越限指标计算电压越限和潮流越限权重；
79、越限指标原始矩阵：
80、r＝[rvi,rsj]
81、计算电压越限和潮流越限权重：
82、
83、系统的潮流风险系数函数fc为：
84、
85、式中rvi是节点电压越限风险指数，rsj是支路潮流越限风险指数；ωi1、ωj2分别为支路电压越限和潮流越限所占权重；n1、n2分别为节点数和支路数。
86、结合步骤2中配电网运行线路故障概率，含分布式光伏配电网运行风险系数fp为：
87、fp＝pi·fc
88、式中pi为配电网线路故障概率，fc为配电网潮流风险系数。
89、本发明的优点和有益效果：
90、本发明提出一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，考虑了分布式光伏的随机性，建立不同天气下的光伏出力模型，并研究不同天气下线路和电源的故障概率，综合上述两点研究，抽样得到分布式光伏配电网的典型运行场景，进行配电网风险计算。本发明提高了计算效率，而且确保了风险计算的准确性，有助于电网运营商更好地制定维护计划和安全措施，保障配电网的稳定运行。
1.一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，其特征在于：所述步骤1具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，其特征在于：所述步骤2的具体子步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：
5.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，其特征在于：所述步骤4的具体方法为：
6.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏配电网运行风险的计算方法，其特征在于：所述步骤5的具体步骤包括：
