电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法和系统

摘要

一种电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法和系统，其方法包括：确定各个历史时间段内调度操作开关设备时的历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷值；建立调度操作开关设备的系统负荷值与系统总有功失负荷值、网架综合因子与系统总有功失负荷值、系统负荷值与网架综合因子的连接函数初始模型；根据历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷值、各所述连接函数初始模型确定该历史时间段对应的各连接函数模型；根据当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前调度操作时间对应的历史时间段的各所述连接函数模型确定调度操作开关设备时的当前系统总有功失负荷值。本方案提高了确定当前系统总有功失负荷值的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种电网调度操作中系统总有 功失负荷值确定方法和系统。

背景技术

随着电网规模的迅速增长，电网内交直流线路错综复杂，电力设备数量庞 大，电网信息时刻变化，再加上自然灾害频发，电网调度操作的风险增大。风 险通常采用事件发生的概率与该事件发生的后果值二者的乘积来进行量化。电 网的调度操作风险值的计算亦如此。因此，如何量化每一步调度操作对电网运 行带来的影响(即后果值的计算)，是电网调度操作风险评估的关键。而系统总 有功失负荷值是一项重要的后果值指标，常常根据系统总有功失负荷值确定后 果值，从而确定该次调度操作的风险，以便进行预警。

目前，系统总有功失负荷值的计算主要基于电网的实时运行方式，在实现 手段上结合传统的潮流计算，将失负荷值的计算仅建模为一单纯的最优潮流问 题，并采用多种数学优化方法进行优化求解。这种建模和求解的方式，潮流计 算需多次反复调用，且在电网调度自动化系统中，当电网规模达到省级规模及 以上时，一分钟仅能够自动实现几次潮流计算，且存在潮流不收敛的情况，因 此，从计算效率上来说，现有的方法亦无法满足调度操作风险评估的在线实时 性的要求。

发明内容

基于此，有必要针对确定系统总有功失负荷值效率低的问题，提供一种电 网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法和系统。

一种电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法，包括：

根据数据采集与监视控制系统中的历史数据确定各个历史时间段内调度操 作开关设备时的历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷 值，其中，所述历史网架综合因子表示调度操作一个开关设备时对投运的一次 设备网架的影响因子；

建立调度操作开关设备的系统负荷值与系统总有功失负荷值的连接函数初 始模型、网架综合因子与系统总有功失负荷值的连接函数初始模型、系统负荷 值与网架综合因子的连接函数初始模型；

根据历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷值、各 所述连接函数初始模型确定该历史时间段调度操作开关设备对应的系统负荷值 与系统总有功失负荷值的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相 关系数、系统负荷值与网架综合因子的相关系数，并根据相关系数和连接函数 初始模型确定该历史时间段对应的各连接函数模型；

获取当前调度操作开关设备时的当前系统负荷值和当前网架综合因子，根 据当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前调度操作时间对应的历史时间段 的各所述连接函数模型确定调度操作开关设备时的当前系统总有功失负荷值。

一种电网调度操作中系统总有功失负荷值确定系统，包括：

历史数据获取模块，用于根据数据采集与监视控制系统中的历史数据确定 各个历史时间段内调度操作开关设备时的历史系统负荷值、历史网架综合因子、 历史系统总有功失负荷值，其中，所述历史网架综合因子表示调度操作一个开 关设备时对投运的一次设备网架的影响因子；

模型确定模块，用于建立调度操作开关设备的系统负荷值与系统总有功失 负荷值的连接函数初始模型、网架综合因子与系统总有功失负荷值的连接函数 初始模型、系统负荷值与网架综合因子的连接函数初始模型；根据历史系统负 荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷值、各所述连接函数初始模 型确定该历史时间段调度操作开关设备对应的系统负荷值与系统总有功失负荷 值的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统负荷值 与网架综合因子的相关系数，并根据相关系数和连接函数初始模型确定该历史 时间段对应的各连接函数模型；

失负荷值确定模块，用于获取当前调度操作开关设备时的当前系统负荷值 和当前网架综合因子，根据当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前调度操 作时间对应的历史时间段的各所述连接函数模型确定调度操作开关设备时的当 前系统总有功失负荷值。

上述电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法和系统，通过获取各个 历史时间段内调度操作开关设备时的历史系统负荷值、历史网架综合因子、历 史系统总有功失负荷值，并结合连接函数初始模型，确定每个历史时间段对应 的各连接函数模型，进而获取当前调度操作开关设备时的当前系统负荷值、当 前网架综合因子，根据当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前调度操作时 间对应的历史时间段的各所述连接函数模型确定调度操作开关设备时的当前系 统总有功失负荷值。本方案基于系统负荷值、网架综合因子与有功失负荷值三 者之间的联动特性，建立了系统负荷值与有功失负荷值、网架综合因子与有功 失负荷值、系统负荷值与网架综合因子之间的三项二维分布函数。仅需进行一 次潮流计算和一次最优切负荷计算，提高了确定当前系统总有功失负荷值的效 率，进而提高了电网调度操作风险判断的效率。

附图说明

图1为本发明电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法实施例的流程 示意图；

图2为本发明应用实例中确定春季样本集合流程示意图；

图3为本发明电网调度操作中系统总有功失负荷值确定系统实施例的结构 示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式 不限于此。

如图1所示，为本发明电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法实施 例的流程示意图，包括步骤：

步骤S101：根据数据采集与监视控制系统中的历史数据确定各个历史时间 段内调度操作开关设备时的历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总 有功失负荷值，其中，所述历史网架综合因子表示调度操作一个开关设备时对 投运的一次设备网架的影响因子；

数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition， SCADA)记录着各种调度操作后的历史数据，历史数据包括调度指令、系统负荷 值、潮流断面数据等。为了区分历史数据和当前数据，因此又将从SCADA中得 到的数据称为历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷值， 将当前采集的数据称为当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前系统总有功 失负荷值。在其中一个实施例中，可以直接从SCADA中抽取历史系统负荷值， 同时可以抽取历史系统负荷值对应的系统调度操作指令，将该时间的历史系统 负荷值和调度操作指令组成一个样本。样本对应的潮流断面数据也可以从 SCADA中获取，从而确定历史系统总有功失负荷值，再计算每个样本对应的历 史网架综合因子，从而可以将调度操作指令、历史系统负荷值、历史网架综合 因子、历史系统总有功失负荷值设为一个样本集合。开关设备包括断路器和隔 离开关。断路器又俗称开关，隔离开关可以包括刀闸和地刀。

步骤S102：建立调度操作开关设备的系统负荷值与系统总有功失负荷值的 连接函数初始模型、网架综合因子与系统总有功失负荷值的连接函数初始模型、 系统负荷值与网架综合因子的连接函数初始模型；

系统负荷波动、操作成功与失败所导致的网架结构特征的变化、以及所带 来的风险后果值，三者之间是相互联系的，且特定负荷水平下，电网网架结构 和运行特性都具有一定共性。为充分利用这些共性，提供运算效率，同时量化 系统负荷波动、每一次操作所导致的网架结构变化和相应的风险后果值这三者 之间的内在联系，建立了两两间的二维连接函数(连接函数可以是copula分布 函数)以更为清晰的描述系统负荷值、网架综合因子与系统总有功失负荷值(即 系统失负荷风险后果值)三者之间的联动，即建立系统负荷值与系统总有功失负 荷值、网架综合因子与系统总有功失负荷值、系统负荷值与网架综合因子之间 的三项二维连接函数。

由于系统负荷值越大，为确保安全供电，投运的设备规模也会随之越大， 这时调度操作可能导致的有功负荷损失值亦有增大的可能。因此，三者间具有 右上厚尾相关特性，可以采用Gumbel-Copula分布函数来模拟。

由于系统负荷值与系统总有功失负荷值的相关系数、网架综合因子与系统 总有功失负荷值的相关系数、系统负荷值与网架综合因子的相关系数未知，因 此，首先建立连接函数初始模型。在其中一个实施例中，采用以下公式表示系 统负荷值与网架综合因子的连接函数初始模型：

$C(u_L,u_{\psi })=\frac{1}{{\theta }_{L-\psi }}{e}^{\left\{\right[{(-\ln u_L)}^{{\theta }_{L-\psi }}+{(-\ln u_{\psi })}^{{\theta }_{L-\psi }}\left]\right\}}$

采用以下公式表示系统负荷值与系统总有功失负荷值的连接函数初始模 型：

$C(u_L,u_{\mathrm{PL}})=\frac{1}{{\theta }_{L-\mathrm{PL}}}{e}^{\left\{\right[{(-\ln u_L)}^{{\theta }_{L-\mathrm{PL}}}+{\left({-\ln u}_{\mathrm{PL}}\right)}^{{\theta }_{L-\mathrm{PL}}}\left]\right\}}$

采用以下公式表示网架综合因子与系统总有功失负荷值的连接函数初始模 型：

$C(u_{\psi },u_{\mathrm{PL}})=\frac{1}{{\theta }_{\psi -\mathrm{PL}}}{e}^{\left\{\right[{\left({-\ln u}_{\psi }\right)}^{{\theta }_{\psi -\mathrm{PL}}}+\left]{\left({-\ln u}_{\mathrm{PL}}\right)}^{{\theta }_{\psi -\mathrm{PL}}}\right\}}$

其中，L表示调度操作开关设备时的系统负荷值，ψ表示调度操作开关设备 时的网架综合因子，PL表示操作开关设备后的系统总有功失负荷值，C(u_L,u_ψ)表 示出现u_L,u_ψ的概率；C(u_L,u_PL)表示出现u_L,u_PL的概率；C(u_ψ,u_PL)表示出现u_ψ,u_PL的 概率；u_L表示对应于L的伪随机数；u_ψ表示对应于ψ的伪随机数；u_PL表示对应 于PL的伪随机数；θ_L-PL表示调度操作开关设备对应的系统负荷值与系统总有功 失负荷值的相关系数，θ_ψ-PL表示调度操作开关设备对应的网架综合因子与系统 总有功失负荷值的相关系数，θ_L-ψ表示调度操作开关设备对应的系统负荷值与网 架综合因子的相关系数。其中，u_L∈[0,1]、u_PL∈[0,1]、u_ψ∈[0,1]。

步骤S103：根据历史系统负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失 负荷值、各所述连接函数初始模型确定该历史时间段调度操作开关设备对应的 系统负荷值与系统总有功失负荷值的相关系数、网架综合因子与系统总有功失 负荷值的相关系数、系统负荷值与网架综合因子的相关系数，并根据相关系数 和连接函数初始模型确定每个历史时间段对应的各连接函数模型；

本步骤的目的是利用样本集合和建立的连接函数初始模型确定该历史时间 段对应的各相关系数，进而将各相关系数代入连接函数初始模型，从而获得该 历史时间段对应的各连接函数模型。其中，各连接函数模型包括系统负荷值与 系统总有功失负荷值的连接函数模型、网架综合因子与系统总有功失负荷值的 连接函数模型、系统负荷值与网架综合因子的连接函数模型。即每个历史段对 应有系统负荷值与系统总有功失负荷值的连接函数模型、网架综合因子与系统 总有功失负荷值的连接函数模型、系统负荷值与网架综合因子的连接函数模型。 各所述连接函数初始模型包括系统负荷值与系统总有功失负荷值的连接函数初 始模型、网架综合因子与系统总有功失负荷值的连接函数初始模型、系统负荷 值与网架综合因子的连接函数初始模型。

当将历史时间划分为多个时间段时，采用这种方式，可以获得各个历史时 间段对应的连接函数模型。

步骤S104：获取当前调度操作开关设备时的当前系统负荷值、当前网架综 合因子，根据当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前调度操作时间对应的 历史时间段的各所述连接函数模型确定调度操作开关设备时的当前系统总有功 失负荷值。

当前系统负荷值可以直接采集获得。当前网架综合因子表示当前调度操作 一个开关设备时对投运的一次设备网架的影响因子。根据当前调度操作时间确 定对应的历史时间段，从而可以获得历史时间段对应的各连接函数模型，各连 接函数模型包括系统负荷值与系统总有功失负荷值的连接函数模型、网架综合 因子与系统总有功失负荷值的连接函数模型、系统负荷值与网架综合因子的连 接函数模型。进而根据当前系统负荷值、当前网架综合因子、各连接函数模型 可以确定调度操作开关设备时的当前系统总有功失负荷值。确定当前系统总有 功失负荷值后，可以根据当前系统总有功失负荷值对该次调度操作进行风险判 断。

本实施例提出的系统总有功失负荷值的确定方法能够综合考虑在常规潮流 计算、最优潮流计算等高级应用中难以考虑的因素(比如网架结构变化、运行 方式的调整等)，使得计算出的系统总有功失负荷后果值更能体现电网实际情 况。各个时间段对应连接函数为离线生成，在线计算部分仅需进行一次潮流计 算和一次最优切负荷计算，计算速度大幅提高，完全能够满足实时在线的工程 需要。并且，本申请提出的系统总有功失负荷值确定方法将挖掘出的电网历史 运行和调度操作中的有价值数据信息融合到潮流、最优潮流等电力系统高级应 用中，为调度操作人员提供切实有效的辅助决策工具。

为了确定系统负荷值与系统总有功失负荷值的连接函数模型、网架综合因 子与系统总有功失负荷值的连接函数模型、系统负荷值与网架综合因子的连接 函数模型，选择样本集合十分重要。在其中一个实施例中，根据数据采集与监 视控制系统中的历史数据确定各个历史时间段内调度操作开关设备时的历史网 架综合因子步骤，包括：

采用以下公式确定所述季节内预设日期调度操作开关设备成功时的历史网 架综合因子：

ψ'＝(1+μ₁+μ₂)(n'_G+n'_T+n'_L+n'_B)

采用以下公式确定所述季节内预设日期调度操作开关设备失败时的历史网 架综合因子：

ψ”＝n”_G+n”_T+n”_L+n”_B

其中，ψ'表示成功调度操作一个开关设备时的历史网架综合因子，n'_G、n'_T、 n'_L、n'_B分别表示成功调度操作开关设备后系统中投运的发电机数目、变压器数 目、线路数据和母线数目，ψ”表示调度操作一个开关设备失败时的历史网架综 合因子，n”_G、n”_T、n”_L、n”_B分别表示调度操作开关设备失败后系统中投运的发 电机数目、变压器数目、线路数据和母线数目，μ₁表示所述开关设备在操作成 功后影响到所连支路类型的修正权因子，μ₂表示所述开关设备操作成功时所连 支路上连接的负荷重要等级。具体的，根据预设的网络结构图与开关设备操作 成功后的结构图比较，确定开关设备操作成功后影响到的支路。其中，μ₁可以 根据影响的支路不同而对应预先设定。比如，当判断影响到的支路为发电机时， μ₁为预设的μ_G1值；当判断影响到的支路为变压器时，μ₁为预设的μ_T1值；当判断 影响到的支路为线路时，μ₁为预设的μ_L1值；当判断影响到的支路为母线时，μ₁为 预设的μ_B1值。μ₂可以根据所连支路上连接的负荷重要级别不同而预设。、、、、、、 开关设备包括断路器和隔离开关。断路器又俗称开关，隔离开关可以包括刀闸 和地刀。ψ'和ψ”都是历史网架综合因子，用不同符号表示只是为了区分操作成 功状态和操作失败状态。

本实施例定义了网架综合因子，从调度操作成功和操作失败两个角度，分 别建立了网架综合因子的数学模型，该数学模型能够综合考虑操作时电网中一 次设备的投退和联络情况，以及被操作设备附近的网络连接和负荷等级。

具体的，调度操作后电网的网架主要考虑结构情况，即开关、倒闸、地刀 操作后，调度直调的电网中一次设备的投运情况，即发电机、变压器、线路、 母线在网络中的投运情况。本实施例采用一次设备投运的数目来描述网架的结 构，其中，每次调度操作只操作一个开关设备。定义网架结构因子B如下：

B_k＝n_G,k+n_T,k+n_L,k+n_B,k

k表示开关设备。变量n_G,k、n_T,k、n_L,k、n_B,k分别表示操作开关设备k后电网 中投运的发电机、变压器、线路和母线数目。

该网架结构因子B_k仅体现了网架的基本结构特性，没有反映被操作设备k的 投退对网架的影响。在此基础上，定义网架综合因子ψ_k，考虑操作成功和操作 失败两种情况：

操作成功的情况：

ψ_k＝(1+μ₁+μ₂)B_k

其中，μ₁表示设备k在操作成功后影响到所连的支路的类型的修正权因子， 比如取值可以为：支路为线路时，μ₁为0.2；支路为发电机或变压器时，μ₁为0.6； 支路为母线时，μ₁为1.0。μ₂表示设备k在操作成功后，其所连支路上连接的负 荷重要级别，比如取值可以为：0.2(三级负荷)、0.6(二级负荷)、1.0(一级负荷)。

操作失败的情况：

ψ_k＝B_k

即操作失败的情况下，网络结构不发生变化，这时网架结构因子不需做修 正。

数据采集与监视控制系统未必能实时获取到潮流断面数据，需要通过计算 才可以获得。在其中一个实施例中，按季节划分历史时间，确定历史时间段， 所述根据数据采集与监视控制系统中的历史数据确定各个历史时间段内调度操 作开关设备时的历史系统负荷值、历史系统总有功失负荷值步骤，包括：

从数据采集与监视控制系统中获取各个季节内预设日期执行调度操作开关 设备时的历史系统负荷值，并判断数据采集与监视控制系统中是否存在该时间 段执行调度操作后的潮流断面数据；

若不存在潮流断面数据，则采用仿真方式计算执行调度操作后所述历史系 统负荷值对应的系统潮流，若潮流收敛，则历史系统总有功失负荷值为零，若 潮流不收敛，则进行最优切负荷计算，确定历史系统总有功失负荷值；

若存在潮流断面数据，则根据所述潮流断面数据确定历史系统总有功失负 荷值。比如，当潮流收敛时，则历史系统总有功失负荷值为零，若潮流不收敛， 则进行最优切负荷计算，确定历史系统总有功失负荷值。

本实施例的样本集合按季节生成，基于电网历史调度与运行数据，提出了 季节性样本的选取方法，以估计系统负荷值与系统总有功失负荷值、网架综合 因子与系统总有功失负荷值、系统负荷值与网架综合因子的三项二维 Gumbel-Copula分布函数中的相关系数。从而可以使步骤S103生成的连接函数 模型也是按季节生成，即春(3-5月)、夏(6-8月)、秋(9-11月)、冬(12-2月)四季 各自根据当季的样本构造各自的连接函数模型。

进一步的，所述历史系统负荷值包括峰荷、腰荷和基荷，分别计算同一季 节内峰荷对应的历史系统总有功失负荷值、腰荷对应的历史系统总有功失负荷 值、基荷对应的历史系统总有功失负荷值；

根据历史网架综合因子、峰荷及其对应的历史系统总有功失负荷值、各所 述连接函数初始模型确定该季节峰荷对应的系统负荷值与系统总有功失负荷值 的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统负荷值与 网架综合因子的相关系数，获得该季节峰荷对应的连接函数模型；

根据历史网架综合因子、腰荷及其对应的历史系统总有功失负荷值、各所 述连接函数初始模型确定该季节腰荷对应的系统负荷值与系统总有功失负荷值 的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统负荷值与 网架综合因子的相关系数，获得该季节腰荷对应的连接函数模型；

根据历史网架综合因子、基荷及其对应的历史系统总有功失负荷值、各所 述连接函数初始模型确定该季节基荷对应的系统负荷值与系统总有功失负荷值 的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统负荷值与 网架综合因子的相关系数，获得该季节基荷对应的连接函数模型；

当计算当前系统总有功失负荷值时，判断当前时间所处季节、当前系统负 荷值所属峰荷、腰荷或基荷，根据判断结果选择对应的连接函数模型，并根据 该连接函数模型确定当前系统总有功失负荷值。即判断当前时间所处季节，判 断系统负荷值属于峰荷、腰荷还是基荷，根据所述季节和系统负荷值确定对应 的连接函数。

本实施例的目的是在同一季节中将系统负荷值分为峰荷、腰荷和基荷，分 别可以确定同一季节中峰荷对应的三个copula函数、腰荷对应的三个copula函 数、基荷对应的三个copula函数。

如图2所示，为本发明应用实例中确定春季样本集合流程示意图。首先选 取上一年春季的若干典型日(设变量D表示选取的典型日天数)，这些典型日能 够体现工作日、休息日的负荷特性和系统网架结构及运行特性。同时抽取各典 型日中的峰荷、腰荷和基荷时，相应执行的调度指令。调度指令为单项令，一 条指令对应操作一台开关设备。将典型日的系统负荷值与对应的调度指令构成 一个集合，并生成春季的样本集合。从SCADA历史数据库中采集当时调度令操 作后的潮流断面数据；若潮流断面数据无法获取，则采用仿真的方式，计算各 典型日在峰荷、腰荷和基荷等系统负荷值时，相应调度令执行后的系统潮流， 若潮流收敛，则系统总有功失负荷值为0；反之，若潮流不收敛，则调用最优切 负荷模型，计算该样本对应的系统总有功失负荷值。因此，一个典型日可能包 含多个样本，按该日抽取的峰荷、腰荷和基荷等系统负荷值断面格式个数来确 定(即默认在一个系统负荷值对应一个设备的操作)。然后计算每个样本对应的 网架综合因子，最后形成春季完整的样本集合。

最优切负荷模型如下所示：

优化目标：电网总切负荷量(停电功率)最小

其中，ΔP_Li、ΔQ_Li分别表述负荷有功和无功削减量(MW，Mvar)，N_b表示系统 中选定的切负荷节点数目。

约束条件：

①节点有功功率平衡：$\underset{j\ne i}{\Sigma }{P}_{\mathrm{ij}}=P_{\mathrm{Gi}}-(P_{\mathrm{Li}}-\Delta P_{\mathrm{Li}})$

②节点无功功率平衡：$\underset{j\ne i}{\Sigma }{Q}_{\mathrm{ij}}=Q_{\mathrm{Gi}}-(Q_{\mathrm{Li}}-\Delta Q_{\mathrm{Li}})$

③发电机有功出力约束：

④可调无功电源出力约束：

⑤线路潮流约束：

⑥节点电压约束：

⑦负荷节点切除有功负荷量约束：

⑧负荷节点切除无功负荷量约束：

其中，P_Li、Q_Li分别表示各个负荷的有功和无功功率；分别表示发电 机有功输出的上限和下限；分别表示发电机无功输出的上限和下限； 分别表示传输线路的有功传输容量的上下限；分别表示各节点电压幅 值的上下限；分别表示有功和无功负荷削减量的上限。且控制变量为 切负荷有功功率，而切负荷无功功率按照定功率因数的方法按比例切除。

可见，最优切负荷模型，其实质为一最优潮流，可直接调用GAMS软件的 BARON解法器进行求解，最优解对应的目标函数即为系统总有功失负荷值，即，

$\mathrm{PL}={\Sigma }_{i=1}^{N_b}\Delta P_{\mathrm{Li}}$

由于同一个典型日中，不同的系统负荷值时，可能会操作不同的设备，因 此，该季节实际的样本数为其中，M_d表示第d个典型日中抽取的 典型系统负荷值个数，或操作的设备数。

因此，该季节对应的样本可用表1来表示，为表述的方便，下表中L，ψ， PL的下标按照选取的样本数进行统一编号。

表1

然后采用极大似然法估计各连接函数初始模型中的相关系数θ_L-PL、θ_ψ-PL、 θ_L-ψ。至此，形成了春季中峰荷对应的三个copula函数、腰荷对应的三个copula 函数、基荷对应的三个copula函数，其他季节以此类推。

得到每个季节对应的copula函数后，可以利用当前系统负荷值、当前网架 综合因子和该季节对应的copula函数确定当前系统总有功失负荷值。当前系统 负荷值可以直接采集获得，当前网架综合因子可以利用求解历史网架综合因子 的方法获得。

例如，采用以下公式确定所述季节内预设日期调度操作开关设备成功时的 网架综合因子：

ψ'＝(1+μ₁+μ₂)(n'_G+n'_T+n'_L+n'_B)

采用以下公式确定所述季节内预设日期调度操作开关设备失败时的网架综 合因子：

ψ＝n_G+n_T+n_L+n_B

其中，调度操作开关设备成功时，ψ表示调度操作一个开关设备成功时的网 架综合因子，n_G、n_T、n_L、n_B分别表示调度操作开关设备成功后系统中投运的 发电机数目、变压器数目、线路数据和母线数目，μ₁表示所述开关设备在操作 成功后影响到所连支路类型的修正权因子，μ₂表示所述开关设备操作成功时所 连支路上连接的负荷重要等级。

调度操作开关设备失败时，ψ表示调度操作一个开关设备失败时的网架综合 因子，n_G、n_T、n_L、n_B分别表示调度操作开关设备失败后系统中投运的发电机 数目、变压器数目、线路数据和母线数目。

在其中一个实施例中，可以采用以下公式确定调度操作开关设备时的当前 系统总有功失负荷值：

$E\left[\mathrm{PL}\right]=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{PL}\times \left\{E\right[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_L}]+E[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_{\psi }}]-C_{L-\psi }\},& E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_L}\right]+E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_{\psi }}\right]-C_{L-\psi }>0\\ 0,& E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_L}\right]+E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_{\psi }}\right]-C_{L-\psi }\le 0\end{array}\right)$

其中，

$C_{L-\psi }=\frac{1}{{\theta }_{L-\psi }}{e}^{\left\{\right[\left(L\right)\frac{{\theta }_{L-\psi }}{{\theta }_{L-\mathrm{PL}}}+\left(\psi \right)\frac{{\theta }_{L-\psi }}{{\theta }_{\psi -\mathrm{PL}}}\left]\right\}}$

其中，E[PL]表示调度操作该开关设备时的当前系统总有功失负荷值，PL表 示当前调度操作开关设备时对应的系统总有功失负荷估计值，所述系统总有功 失负荷估计值是对当前调度操作开关设备时对应的系统总有功失负荷值采用回 归预测获得的值；L表示当前调度操作开关设备时的当前系统负荷值，ψ表示当 前调度操作开关设备时的当前网架综合因子，C(u_L,u_ψ)表示出现u_L,u_ψ的概率； C(u_L,u_PL)表示出现u_L,u_PL的概率；C(u_ψ,u_PL)表示出现u_ψ,u_PL的概率；u_L表示对应于 L的伪随机数；u_ψ表示对应于ψ的伪随机数；u_PL表示对应于PL的伪随机数；θ_L-PL表示调度操作开关设备对应的系统负荷值与系统总有功失负荷值的相关系数， θ_ψ-PL表示调度操作开关设备对应的网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关 系数，θ_L-ψ表示调度操作开关设备对应的系统负荷值与网架综合因子的相关系 数。

PL为不考虑系统运行方式调整的情况下，预想故障集对应的有功失负荷均 值，采用该季节所有典型日的相同时刻对应的所有历史样本PL值，根据系统负 荷水平的变化进行回归预测得到。具体的，确定PL时，对当前调度操作后的网 进行潮流计算，若潮流收敛，则PL＝0；若潮流不收敛，则从历史样本集合中获 取得到。

本实施例中，表示的是综合考虑系统负荷、网 架结构等相关因素后系统仍可能失负荷的概率，若该式的值≤0，则说明通过系 统运行方式的调整可以避免出现系统失负荷(即使这时潮流计算不收敛，PL>0)； 反之，若该式的值>0，则说明即使通过系统运行方式的调整，仍有可能会出现 失负荷值的情况。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合 不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的 各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。

基于上述电网调度操作中系统总有功失负荷值确定方法，本发明还提供一 种电网调度操作中系统总有功失负荷值确定系统，如图3所示，为本发明电网 调度操作中系统总有功失负荷值确定系统实施例的结构示意图，包括：

历史数据获取模块310，用于根据数据采集与监视控制系统中的历史数据确 定各个历史时间段内调度操作开关设备时的历史系统负荷值、历史网架综合因 子、历史系统总有功失负荷值，其中，所述历史网架综合因子表示调度操作一 个开关设备时对投运的一次设备网架的影响因子；

模型确定模块320，用于建立调度操作开关设备的系统负荷值与系统总有功 失负荷值的连接函数初始模型、网架综合因子与系统总有功失负荷值的连接函 数初始模型、系统负荷值与网架综合因子的连接函数初始模型；根据历史系统 负荷值、历史网架综合因子、历史系统总有功失负荷值、各所述连接函数初始 模型确定该历史时间段调度操作开关设备对应的系统负荷值与系统总有功失负 荷值的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统负荷 值与网架综合因子的相关系数，并根据相关系数和连接函数初始模型确定该历 史时间段对应的各连接函数模型；

失负荷值确定模块330，用于获取当前调度操作开关设备时的当前系统负荷 值、当前网架综合因子，根据当前系统负荷值、当前网架综合因子、当前调度 操作时间对应的历史时间段的各所述连接函数模型确定调度操作开关设备时的 当前系统总有功失负荷值。

在其中一个实施例中，还包括历史时间段确定模块，用于按季节划分历史 时间，确定历史时间段；

所述历史数据获取模块，用于：

从数据采集与监视控制系统中获取各个季节内预设日期执行调度操作开关 设备时的历史系统负荷值，并判断数据采集与监视控制系统中是否存在该时间 段执行调度操作后的潮流断面数据；

若不存在潮流断面数据，则采用仿真方式计算执行调度操作后所述历史系 统负荷值对应的系统潮流，若潮流收敛，则历史系统总有功失负荷值为零，若 潮流不收敛，则进行最优切负荷计算，确定历史系统总有功失负荷值；

若存在潮流断面数据，则根据所述潮流断面数据确定历史系统总有功失负 荷值；

采用以下公式确定所述季节内预设日期调度操作开关设备成功时的历史网 架综合因子：

ψ'＝(1+μ₁+μ₂)(n'_G+n'_T+n'_L+n'_B)

采用以下公式确定所述季节内预设日期调度操作开关设备失败时的历史网 架综合因子：

ψ”＝n”_G+n”_T+n”_L+n”_B

其中，ψ'表示成功调度操作一个开关设备时的历史网架综合因子，n'_G、n'_T、 n'_L、n'_B分别表示成功调度操作开关设备后系统中投运的发电机数目、变压器数 目、线路数据和母线数目，ψ”表示调度操作一个开关设备失败时的历史网架综 合因子，n”_G、n”_T、n”_L、n”_B分别表示调度操作开关设备失败后系统中投运的发 电机数目、变压器数目、线路数据和母线数目，μ₁表示所述开关设备在操作成 功后影响到所连支路类型的修正权因子，μ₂表示所述开关设备操作成功时所连 支路上连接的负荷重要等级。

在其中一个实施例中，所述历史系统负荷值包括峰荷、腰荷和基荷，所述 历史数据获取模块分别计算同一季节内峰荷对应的历史系统总有功失负荷值、 腰荷对应的历史系统总有功失负荷值、基荷对应的历史系统总有功失负荷值；

所述模型确定模块，用于根据历史网架综合因子、峰荷及其对应的历史系 统总有功失负荷值、各所述连接函数初始模型确定该季节峰荷对应的系统负荷 值与系统总有功失负荷值的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的 相关系数、系统负荷值与网架综合因子的相关系数，获得该季节峰荷对应的连 接函数模型；根据历史网架综合因子、腰荷及其对应的历史系统总有功失负荷 值、各所述连接函数初始模型确定该季节腰荷对应的系统负荷值与系统总有功 失负荷值的相关系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统 负荷值与网架综合因子的相关系数，获得该季节腰荷对应的连接函数模型；根 据历史网架综合因子、基荷及其对应的历史系统总有功失负荷值、各所述连接 函数初始模型确定该季节基荷对应的系统负荷值与系统总有功失负荷值的相关 系数、网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关系数、系统负荷值与网架综 合因子的相关系数，获得该季节基荷对应的连接函数模型；

所述失负荷值确定模块，用于判断当前时间所处季节、当前系统负荷值所 属峰荷、腰荷或基荷，根据判断结果选择对应的连接函数模型，并根据该连接 函数模型确定当前系统总有功失负荷值。

在其中一个实施例中，所述失负荷值确定模块，用于采用以下公式确定调 度操作开关设备时的当前系统总有功失负荷值：

$E\left[\mathrm{PL}\right]=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{PL}\times \left\{E\right[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_L}]+E[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_{\psi }}]-C_{L-\psi }\},& E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_L}\right]+E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_{\psi }}\right]-C_{L-\psi }>0\\ 0,& E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_L}\right]+E\left[C{\left(u_{\mathrm{PL}}\right)}_{u_{\psi }}\right]-C_{L-\psi }\le 0\end{array}\right)$

其中，

$C_{L-\psi }=\frac{1}{{\theta }_{L-\psi }}{e}^{\left\{\right[\left(L\right)\frac{{\theta }_{L-\psi }}{{\theta }_{L-\mathrm{PL}}}+\left(\psi \right)\frac{{\theta }_{L-\psi }}{{\theta }_{\psi -\mathrm{PL}}}\left]\right\}}$

其中，E[PL]表示调度操作该开关设备时的当前系统总有功失负荷值，PL表 示当前调度操作开关设备时对应的系统总有功失负荷估计值，所述系统总有功 失负荷估计值是对当前调度操作开关设备时对应的系统总有功失负荷值采用回 归预测获得的值；L表示当前调度操作开关设备时的当前系统负荷值，ψ表示当 前调度操作开关设备时的当前网架综合因子，C(u_L,u_ψ)表示出现u_L,u_ψ的概率； C(u_L,u_PL)表示出现u_L,u_PL的概率；C(u_ψ,u_PL)表示出现u_ψ,u_PL的概率；u_L表示对应于 L的伪随机数；u_ψ表示对应于ψ的伪随机数；u_PL表示对应于PL的伪随机数；θ_L-PL表示调度操作开关设备对应的系统负荷值与系统总有功失负荷值的相关系数， θ_ψ-PL表示调度操作开关设备对应的网架综合因子与系统总有功失负荷值的相关 系数，θ_L-ψ表示调度操作开关设备对应的系统负荷值与网架综合因子的相关系 数。

本发明的电网调度操作中系统总有功失负荷值确定系统与本发明的电网调 度操作中系统总有功失负荷值确定方法是一一对应的，上述电网调度操作中系 统总有功失负荷值确定方法实施例中的相关技术特征及其技术效果均适用于电 网调度操作中系统总有功失负荷值确定系统实施例中，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。