基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，涉及電力系統(tǒng)充裕性分析領(lǐng)域。本發(fā)明基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法包括以下步驟：步驟a、收集元件數(shù)據(jù)形成系統(tǒng)信息；步驟b、對元件狀態(tài)持續(xù)時(shí)間抽樣形成系統(tǒng)狀態(tài)序列；步驟c、對電力系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評估；步驟d、得到電力系統(tǒng)故障嚴(yán)重度。本發(fā)明基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法建立了考慮天氣狀態(tài)時(shí)充裕性評估的數(shù)學(xué)模型，提出了在災(zāi)害天氣條件下系統(tǒng)元件故障率的計(jì)算方法，并采用基于元件狀態(tài)持續(xù)時(shí)間抽樣的蒙特卡羅模擬法，計(jì)算得出電網(wǎng)的評估結(jié)果，為電網(wǎng)的充裕度分析提供依據(jù)。
【專利說明】基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)充裕性分析領(lǐng)域，特別涉及一種基于蒙特卡羅模擬法的電力 系統(tǒng)充裕度分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)充裕性是指電力系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)、輸、變電設(shè)備額定容量和電壓波動(dòng)允 許限度內(nèi)，考慮元件的計(jì)劃和非計(jì)劃停運(yùn)及運(yùn)行約束條件下連續(xù)地向用戶提供電力和電能 量需求的能力。充裕性指標(biāo)反映在研究時(shí)間段內(nèi)電力系統(tǒng)在靜態(tài)條件下系統(tǒng)容量滿足負(fù)荷 電力和電能量需求的程度。
[0003] 經(jīng)驗(yàn)表明，災(zāi)害天氣條件下元件發(fā)生故障的可能性將大大增加，由于電力系統(tǒng)輸 配電線路特別是長距離高壓輸電線路長期處在復(fù)雜的天氣環(huán)境中，其故障的發(fā)生受天氣變 化的影響很大，因此，元件的原始參數(shù)如故障率是其所處天氣狀態(tài)的函數(shù)。
[0004] 惡劣天氣出現(xiàn)的概率雖然不高，但在惡劣天氣條件下元件發(fā)生故障的機(jī)會(huì)明顯增 力口，并對元件產(chǎn)生巨大的破壞作用，使輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)發(fā)生多種相關(guān)和不相關(guān)故障的可能 性急劇增加，發(fā)生所謂的"故障聚集"現(xiàn)象。因此，在電力系統(tǒng)充裕性評估中考慮天氣變化 對充裕性的影響十分必要。
[0005] 電力系統(tǒng)充裕性評估的結(jié)果受天氣變化的影響很大，充裕性評估的模型是所有問 題研究的重點(diǎn)。本文建立了考慮天氣狀態(tài)時(shí)充裕性評估的數(shù)學(xué)模型，提出了在災(zāi)害天氣條 件下系統(tǒng)元件故障率的計(jì)算方法，并采用基于元件狀態(tài)持續(xù)時(shí)間抽樣的蒙特卡羅模擬法， 計(jì)算得出電網(wǎng)的評估結(jié)果，為電網(wǎng)的充裕度分析提供依據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種基于蒙特卡羅模 擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
[0008] -種基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟a、收集元件數(shù)據(jù)形成系統(tǒng)信息：通過收集元件在不同天氣條件下發(fā)生故障 的次數(shù)，以一個(gè)日歷年為單位計(jì)算得到故障率的平均值i ;
[0010] 步驟b、對元件狀態(tài)持續(xù)時(shí)間抽樣形成系統(tǒng)狀態(tài)序列：對元件的運(yùn)行狀態(tài)和故障 狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)時(shí)間抽樣，抽樣法采用時(shí)序的蒙特卡羅模擬法，電力系統(tǒng)元件運(yùn)行時(shí)間和故 障狀態(tài)下修復(fù)時(shí)間服從指數(shù)分布，根據(jù)元件的故障率和修復(fù)率確定該元件在給定時(shí)間段內(nèi) 的狀態(tài)和狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，再根據(jù)給定時(shí)間段內(nèi)電力系統(tǒng)所有元件的狀態(tài)和狀態(tài)持續(xù)時(shí)間， 得到系統(tǒng)的狀態(tài)序列和持續(xù)時(shí)間；
[0011] 步驟c、對電力系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評估：按照時(shí)間順序取系統(tǒng)狀態(tài)序列中的 一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)入故障評估流程，并保存評估結(jié)果；若該系統(tǒng)狀態(tài)已評估過，則讀入該狀 態(tài)的評估結(jié)果；在系統(tǒng)狀態(tài)序列評估完成后，統(tǒng)計(jì)評估結(jié)果，計(jì)算相應(yīng)的充裕性指標(biāo)；所述 充裕性指標(biāo)包括切負(fù)荷概率Ppp年切負(fù)荷頻率FEM、年切負(fù)荷持續(xù)時(shí)TEm。、每次切負(fù)荷持續(xù) 時(shí)Tm。、負(fù)荷切除期望值CM、電量不足期望值Eeens ;
[0012] 步驟d、得到電力系統(tǒng)故障嚴(yán)重度：通過系統(tǒng)的充裕性指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，得到電力 系統(tǒng)故障嚴(yán)重度，電力系統(tǒng)故障嚴(yán)重度通過嚴(yán)重程度指標(biāo)S si、電力系統(tǒng)削減電量指標(biāo)ΙΒΡΕα 和系統(tǒng)停電指標(biāo)ΙΒΡΙΙ表不。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟a中，所述a通過等式

【權(quán)利要求】
1. 一種基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟a、收集元件數(shù)據(jù)形成系統(tǒng)信息：通過收集元件在不同天氣條件下發(fā)生故障的次 數(shù)，以一個(gè)日歷年為單位計(jì)算得到故障率的平均值? ; 步驟b、對元件狀態(tài)持續(xù)時(shí)間抽樣形成系統(tǒng)狀態(tài)序列：對元件的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài) 進(jìn)行持續(xù)時(shí)間抽樣，抽樣法采用時(shí)序的蒙特卡羅模擬法，電力系統(tǒng)元件運(yùn)行時(shí)間和故障狀 態(tài)下修復(fù)時(shí)間服從指數(shù)分布，根據(jù)元件的故障率和修復(fù)率確定該元件在給定時(shí)間段內(nèi)的狀 態(tài)和狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，再根據(jù)給定時(shí)間段內(nèi)電力系統(tǒng)所有元件的狀態(tài)和狀態(tài)持續(xù)時(shí)間，得到 系統(tǒng)的狀態(tài)序列和持續(xù)時(shí)間； 步驟c、對電力系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評估：按照時(shí)間順序取系統(tǒng)狀態(tài)序列中的一個(gè) 系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)入故障評估流程，并保存評估結(jié)果；若該系統(tǒng)狀態(tài)已評估過，則讀入該狀態(tài)的 評估結(jié)果；在系統(tǒng)狀態(tài)序列評估完成后，統(tǒng)計(jì)評估結(jié)果，計(jì)算相應(yīng)的充裕性指標(biāo)；所述充裕 性指標(biāo)包括切負(fù)荷概率P M、年切負(fù)荷頻率FEM、年切負(fù)荷持續(xù)時(shí)TEm。、每次切負(fù)荷持續(xù)時(shí) 負(fù)荷切除期望值(^、電量不足期望值E eens ; 步驟d、得到電力系統(tǒng)故障嚴(yán)重度：通過系統(tǒng)的充裕性指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，得到電力系統(tǒng) 故障嚴(yán)重度，電力系統(tǒng)故障嚴(yán)重度通過嚴(yán)重程度指標(biāo)Ssi、電力系統(tǒng)削減電量指標(biāo)ΙΒΡΕα和系 統(tǒng)停電指標(biāo)Ι ΒΡΙΙ表示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，其特征在
于，所述步驟a中，所述纟通過等式 表示，通過變換，得到正常天氣時(shí)元 λ 件故障率的期望值λ和災(zāi)害天氣時(shí)元件故障率的期望值λ '，即
》其 中Ν為正常天氣的期望持續(xù)時(shí)間，通過等式
計(jì)算，r^_為正常天氣的持續(xù)時(shí)間；S 為災(zāi)害天氣的期望持續(xù)時(shí)間，通過等式
計(jì)算，為災(zāi)害天氣的持續(xù)時(shí)間，T為一 個(gè)統(tǒng)計(jì)周期；F表示故障發(fā)生在災(zāi)害天氣的百分比，所述j表示統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)某種天氣狀態(tài) 的次數(shù)，其取值范圍是j e N。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，其特 征在于，所述步驟c中，所述切負(fù)荷概率通過等式，
計(jì)算，其中S為有切 負(fù)荷的系統(tǒng)狀態(tài)集合A為系統(tǒng)狀態(tài)i的持續(xù)時(shí)間；所述年切負(fù)荷頻率Fefl。通過等式 F_= (8760/T) ·隊(duì)計(jì)算，其中隊(duì)為有切負(fù)荷的狀態(tài)數(shù)；所述年切負(fù)荷持續(xù)時(shí)T_通過等式 TEDm=PmX8760計(jì)算；所述每次切負(fù)荷持續(xù)時(shí)ΤΑΙΜ通過等式
計(jì)算；所述負(fù)荷 切除期望值通過等式
計(jì)算，其中Q為系統(tǒng)狀態(tài)i的切負(fù)荷量；電量不 足期望值EEENS通過等式
計(jì)算，所述系統(tǒng)狀態(tài)i為正整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，其特征在 于，所述步驟d中，電力系統(tǒng)削減電量指標(biāo)ΙΒΡΕα通過等式I bpeci=Eeens/L計(jì)算，其中L為電力 系統(tǒng)年最大負(fù)荷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，其特征在 于，所述步驟d中，所述嚴(yán)重程度指標(biāo)Ssi通過等式S SI=IBPEaX60計(jì)算。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統(tǒng)充裕度分析方法，其特征 在于，所述步驟d中，所述系統(tǒng)停電指標(biāo)ΙΒΡΠ 通過等式IBPII=CEIX；/L計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G06Q10/00GK104156770SQ201310213429
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】趙維興, 劉振銘, 劉明, 姚剛, 田年杰, 汪明清, 王成亮, 滕歡, 劉念, 李華強(qiáng), 陳實(shí), 邱曉燕, 周步祥, 舒勤 申請人:貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心, 四川大學(xué)