本發(fā)明屬于配電系統(tǒng)規(guī)劃運行領(lǐng)域，具體涉及一種有源配電網(wǎng)概率可靠性估計方法及裝置。
背景技術(shù)：
：配電系統(tǒng)在實際運行中存在眾多不確定性因素，如系統(tǒng)元件故障、負(fù)荷功率波動等等。近些年來，隨著電力電子技術(shù)在可再生能源發(fā)電應(yīng)用中逐漸成熟，越來越多的間歇性分布式電源(DG)接入配電網(wǎng)，使其運行時將面臨更多的隨機性功率波動造成的影響。概率可靠性計算將各種不確定性因素作為輸入變量，量化分析這些隨機因素對配電網(wǎng)供電可靠性的影響，評估配電系統(tǒng)的可靠性水平，有利于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和潛在危機，對配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計具有重大意義。配電網(wǎng)概率可靠性的計算方法主要有解析法、蒙特卡羅模擬法和近似法等，近似法以點估計法為代表。解析法需要對所研究的對象進行簡化，進而進行卷積計算求解，計算量大，且簡化過程會造成一定誤差，不適宜分析復(fù)雜問題；蒙特卡羅模擬法可以直接模擬各種不確定性因素，實現(xiàn)簡單，但為了獲得較高的精度需要反復(fù)大量的抽樣計算，計算精度和計算效率之間存在矛盾。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何采用簡單的方法實現(xiàn)對有源配電網(wǎng)概率可靠性的精確估計。針對這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種有源配電網(wǎng)概率可靠性估計方法，包括：S1：獲取預(yù)設(shè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率，以作為隨機變量；S2：將所述隨機變量按照預(yù)設(shè)變換規(guī)則變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；S3：采用點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中每一變量構(gòu)造采樣值后，形成以所述采樣值為元素的第一樣本矩陣，并按照所述預(yù)設(shè)變換規(guī)則的逆變換將所述第一樣本矩陣轉(zhuǎn)換為用于可靠性評估的第二樣本矩陣；S4：采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，并根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重計算第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩，以根據(jù)所述原點矩得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。優(yōu)選地，所述步驟S2包括：S21：采用Nataf變換將所述隨機變量變換為第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；S22：按照半經(jīng)驗公式ρ0ij＝hρij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m)計算所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中各個變量之間的第一相關(guān)系數(shù)矩陣；S23：按照正交分解變換公式將所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換為所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；其中，ρij是所述隨機變量中的各個變量之間的第二相關(guān)系數(shù)矩陣ρ中的第i行第j列的變量，ρ0ij是所述第一相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0中的第i行第j列的變量，h為經(jīng)驗系數(shù)，由所述第二相關(guān)系數(shù)矩陣和所述隨機變量的邊緣概率密度決定，L0是所述第一相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0經(jīng)Cholesky分解后得到下三角陣，Y是所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量，V是所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。優(yōu)選地，所述步驟S3包括：S31：采用三點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V中的每一個變量Vi按照公式vi,k＝μi+ξi,kσi(k＝1,2,3)構(gòu)造三個采樣值；S32：以向量Vi,k＝[μ1,μ2,μ3,…,vi,k,…μm]T的形式構(gòu)造包含所述采樣值的列向量；S33：將列向量Vi,k按照[V1,1,V1,2,V1,3,…,Vm,1,Vm,2,Vm,3]的形式排列，以得到所述第一樣本矩陣；S34：將所述第一樣本矩陣按照所述正交分解變換的逆變換進行變換后，再按照Nataf逆變換進行變換，以得到所述第二樣本矩陣；其中，μi是變量Vi的均值，σi是變量Vi的標(biāo)準(zhǔn)差，ξi,k為采樣值vi,k的位置系數(shù)，ξi,k可通過下式計算：ξi,k=λi,32+(-1)3-kλi,4-34λi,42,(k=1,2)ξi,k=0,(k=3)]]>λi,3和λi,4分別為變量Vi的偏度和峰度，Vi,k是包含變量Vi的采樣值vi,k的列向量，且向量Vi,k中的其它元素為所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V的其它變量的均值。優(yōu)選地，所述步驟S4包括：S41：采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量所對應(yīng)的所述配電網(wǎng)的的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，所述權(quán)重ωi,k的計算公式如下：ωi,k=(-1)3-kξi,k(ξi,1-ξi,2),(k=1,2)ωi,k=1m1λi,4-λi,32,(k=3)]]>S42：根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重按照公式計算所述第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩；S43：將所述原點矩通過Cornish-Fisher級數(shù)展開，得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)；其中，ωi,k是所述第二樣本矩陣中每一列的權(quán)重，Zi,k是所述第二樣本矩陣中每一列對應(yīng)的可靠性指標(biāo)，E(Zl)是所述第二樣本矩陣對應(yīng)的原點矩。優(yōu)選地，所述可靠性指標(biāo)包括：所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電頻率、所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電時間和所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均缺供電量。另一方面，本發(fā)明還提供了一種有源配電網(wǎng)概率可靠性估計裝置，包括：獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率；轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述隨機變量按照預(yù)設(shè)變換規(guī)則變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；樣本構(gòu)造模塊，用于采用點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中每一變量構(gòu)造采樣值后，形成以所述采樣值為元素的第一樣本矩陣，并按照所述預(yù)設(shè)變換規(guī)則的逆變換將所述第一樣本矩陣轉(zhuǎn)換為用于可靠性評估的第二樣本矩陣；分析模塊，用于采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，并根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重計算第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩，以根據(jù)所述原點矩得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換模塊包括：第一轉(zhuǎn)換單元，用于采用Nataf變換將所述隨機變量變換為第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；計算單元，用于按照半經(jīng)驗公式ρ0ij＝hρij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m)計算所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中各個變量之間的第一相關(guān)系數(shù)矩陣；第二轉(zhuǎn)換單元，用于按照正交分解變換公式將所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換為所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；其中，ρij是所述隨機變量中的各個變量之間的第二相關(guān)系數(shù)矩陣ρ中的第i行第j列的變量，ρ0ij是所述第一相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0中的第i行第j列的變量，h為經(jīng)驗系數(shù)，由所述第二相關(guān)系數(shù)矩陣和所述隨機變量的邊緣概率密度決定，L0是所述第一相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0經(jīng)Cholesky分解后得到下三角陣，Y是所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量，V是所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。優(yōu)選地，所述樣本構(gòu)造模塊包括：第一構(gòu)造單元，采用三點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V中的每一個變量Vi按照公式vi,k＝μi+ξi,kσi(k＝1,2,3)構(gòu)造三個采樣值；第二構(gòu)造單元，用于以向量Vi,k＝[μ1,μ2,μ3,…,vi,k,…μm]T的形式構(gòu)造包含所述采樣值的列向量；排列單元，用于將列向量Vi,k按照[V1,1,V1,2,V1,3,…,Vm,1,Vm,2,Vm,3]的形式排列，以得到所述第一樣本矩陣；第三轉(zhuǎn)換單元，將所述第一樣本矩陣按照所述正交分解變換的逆變換進行變換后，再按照Nataf逆變換進行變換，以得到所述第二樣本矩陣；其中，μi是變量Vi的均值，σi是變量Vi的標(biāo)準(zhǔn)差，ξi,k為采樣值vi,k的位置系數(shù)，ξi,k可通過下式計算：ξi,k=λi,32+(-1)3-kλi,4-34λi,42,(k=1,2)ξi,k=0,(k=3)]]>λi,3和λi,4分別為變量Vi的偏度和峰度，Vi,k是包含變量Vi的采樣值vi,k的列向量，且向量Vi,k中的其它元素為所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V的其它變量的均值。優(yōu)選地，所述分析模塊包括：第一分析單元，用于采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量所對應(yīng)的所述配電網(wǎng)的的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，所述權(quán)重ωi,k的計算公式如下：ωi,k=(-1)3-kξi,k(ξi,1-ξi,2),(k=1,2)ωi,k=1m1λi,4-λi,32,(k=3)]]>第二分析單元，用于根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重按照公式計算所述第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩；第三分析單元，用于將所述原點矩通過Cornish-Fisher級數(shù)展開，得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)；其中，ωi,k是所述第二樣本矩陣中每一列的權(quán)重，Zi,k是所述第二樣本矩陣中每一列對應(yīng)的可靠性指標(biāo)，E(Zl)是所述第二樣本矩陣對應(yīng)的原點矩。優(yōu)選地，所述可靠性指標(biāo)包括：所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電頻率、所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電時間和所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均缺供電量。本發(fā)明提供的有源配電網(wǎng)概率可靠性估計方法及裝置，獲取到配電網(wǎng)系統(tǒng)各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率，將負(fù)載功率和/或供電功率組成的隨機變量變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。采用點估計法在第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量的基礎(chǔ)上構(gòu)造樣本矩陣，再通過上述變換的逆變換得到第二樣本矩陣，針對第二樣本矩陣進行故障模式影響分析，得到可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。該方法和裝置一方面考慮點估計法可以將DG的供電功率和配電網(wǎng)節(jié)點的負(fù)載功率等隨機因素對可靠性的影響轉(zhuǎn)化為確定性問題求解，計算簡單；另一方面考慮到Nataf變換不受輸入變量類型的限制，只需已知隨機變量的邊緣概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)矩陣，即可有效處理隨機變量的相關(guān)性問題，將點估計法和Nataf變換結(jié)合，從而實現(xiàn)通過簡單的方法對有源配電網(wǎng)概率可靠性的精確估計。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例提供有源配電網(wǎng)概率可靠性估計方法流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的更為具體的有源配電網(wǎng)概率可靠性估計流程示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提供有源配電網(wǎng)概率可靠性估計裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明實施例提供更為具體的有源配電網(wǎng)概率可靠性估計的模塊設(shè)計示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1是本發(fā)明實施例提供有源配電網(wǎng)概率可靠性估計方法流程示意圖。參見圖1，該方法包括：S1：獲取預(yù)設(shè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率，以作為隨機變量；S2：將所述隨機變量按照預(yù)設(shè)變換規(guī)則變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；S3：采用點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中每一變量構(gòu)造采樣值后，形成以所述采樣值為元素的第一樣本矩陣，并按照所述預(yù)設(shè)變換規(guī)則的逆變換將所述第一樣本矩陣轉(zhuǎn)換為用于可靠性評估的第二樣本矩陣；S4：采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，并根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重計算第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩，以根據(jù)所述原點矩得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。負(fù)載功率和供電功率均是隨機的變量，負(fù)載功率主要受用電量的影響，供電功率主要受為該節(jié)點處提供電源的供電源影響，其次，它們都會受到諸如天氣、溫度這些外界因素的影響。隨機變量中的各個元素均取自同一個有源配電網(wǎng)，因此隨機變量中的各個元素是相關(guān)的。為了使用點估計法對有源配電網(wǎng)的可靠性進行分析，需要先將隨機變量中的各個變量變?yōu)椴幌嚓P(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。點估計法包括：矩估計法、順序統(tǒng)計量法、最大似然法、最小二乘法等。第二樣本矩陣是與隨機變量在同一變量空間的矩陣。當(dāng)然，在獲取到負(fù)載功率和/或供電功率時，也可以根據(jù)供電功率和各個節(jié)點的負(fù)載功率得到這些隨機變量的概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)矩陣，以供后續(xù)的計算中使用。本實施例提供的有源配電網(wǎng)概率可靠性估計方法，獲取到配電網(wǎng)系統(tǒng)各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率的概率密度和它們的相關(guān)系數(shù)后，將負(fù)載功率和/或供電功率組成的隨機變量變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。采用點估計法在第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量的基礎(chǔ)上構(gòu)造樣本矩陣，再通過上述變換的逆變化求得第二樣本矩陣，針對第二樣本矩陣進行故障模式影響分析，得到可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。該方法一方面考慮點估計法可以將DG的供電功率和配電網(wǎng)節(jié)點的負(fù)載功率等隨機因素對可靠性的影響轉(zhuǎn)化為確定性問題求解，計算簡單；另一方面考慮到Nataf變換不受輸入變量類型的限制，只需已知隨機變量的邊緣概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)矩陣，即可有效處理隨機變量的相關(guān)性問題，將點估計法和Nataf變換結(jié)合，從而實現(xiàn)通過簡單的方法對有源配電網(wǎng)概率可靠性的精確估計。更進一步地，所述步驟S2包括：S21：采用Nataf變換將所述隨機變量變換為第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；S22：按照半經(jīng)驗公式ρ0ij＝hρij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m)計算所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中各個變量之間的第一相關(guān)系數(shù)矩陣；S23：按照正交分解變換公式將所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換為所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；其中，ρij是所述隨機變量中的各個變量之間的第二相關(guān)系數(shù)矩陣ρ中的第i行第j列的變量，ρ0ij是所述第一相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0中的第i行第j列的變量，h為經(jīng)驗系數(shù)，由所述第二相關(guān)系數(shù)矩陣和所述隨機變量的邊緣概率密度決定，L0是所述第一相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0經(jīng)Cholesky分解后得到下三角陣，Y是所述第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量，V是所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。需要說明的是，本發(fā)明中的隨機變量包含m個元素,是m維的隨機向量，即為m×1的矩陣。同理，第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量和第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量也分別是m維的向量，也分別是一個m×1的矩陣。由于第一相關(guān)系數(shù)矩陣是反應(yīng)第二標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量的m個元素中的每個元素之間的關(guān)系的矩陣，因此是一個m×m的矩陣。同理，第二相關(guān)系數(shù)矩陣是反應(yīng)隨機變量的m個元素中的每個元素之間的關(guān)系的矩陣，因此也是一個m×m的矩陣。將隨機變量經(jīng)過Nataf變換和正交分解變換為各個變量不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量，以滿足采用點分析法分析該第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。進一步地，所述步驟S3包括：S31：采用三點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V中的每一個變量Vi按照公式vi,k＝μi+ξi,kσi(k＝1,2,3)構(gòu)造三個采樣值；S32：以向量Vi,k＝[μ1,μ2,μ3,…,vi,k,…μm]T的形式構(gòu)造包含所述采樣值的列向量；S33：將列向量Vi,k按照[V1,1,V1,2,V1,3,…,Vm,1,Vm,2,Vm,3]的形式排列，以得到所述第一樣本矩陣；S34：將所述第一樣本矩陣按照所述正交分解變換的逆變換進行變換后，再按照Nataf逆變換進行變換，以得到所述第二樣本矩陣；其中，μi是變量Vi的均值，σi是變量Vi的標(biāo)準(zhǔn)差，ξi,k為采樣值vi,k的位置系數(shù)，ξi,k可通過下式計算：ξi,k=λi,32+(-1)3-kλi,4-34λi,42,(k=1,2)ξi,k=0,(k=3)]]>λi,3和λi,4分別為變量Vi的偏度和峰度，Vi,k是包含變量Vi的采樣值vi,k的列向量，且向量Vi,k中的其它元素為所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V的其它變量的均值。采用點估計法構(gòu)造一個變量之間相關(guān)的樣本矩陣作為配電網(wǎng)可靠性評估矩陣，以采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法對該樣本矩陣進行分析，得到配電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。進一步地，所述步驟S4包括：S41：采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量所對應(yīng)的所述配電網(wǎng)的的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，所述權(quán)重ωi,k的計算公式如下：ωi,k=(-1)3-kξi,k(ξi,1-ξi,2),(k=1,2)ωi,k=1m1λi,4-λi,32,(k=3)]]>S42：根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重按照公式計算所述第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩；S43：將所述原點矩通過Cornish-Fisher級數(shù)展開，得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)；其中，ωi,k是所述第二樣本矩陣中每一列的權(quán)重，Zi,k是所述第二樣本矩陣中每一列對應(yīng)的可靠性指標(biāo)，E(Zl)是所述第二樣本矩陣對應(yīng)的原點矩。所述可靠性指標(biāo)包括：所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電頻率、所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電時間和所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均缺供電量。通過該分析方式，可以得到諸如平均停電頻率(SAIFI)、平均停電時間(SAIDI)和平均缺供電量(AENS)這些用于衡量配電網(wǎng)可靠性的指標(biāo)。當(dāng)然，還可以通過這種方法獲取其它的可靠性指標(biāo)，本實施例不做限制。作為一種更為具體的示例，參見圖2。以接入風(fēng)力發(fā)電機組和光伏發(fā)電單元的配電網(wǎng)為例，對計及輸入變量相關(guān)性的概率可靠性評估流程進行詳細說明。將系統(tǒng)中各節(jié)點負(fù)荷需求功率和分布式電源的輸出功率作為輸入變量，將待求可靠性指標(biāo)作為輸出變量，則含相關(guān)性隨機變量的配電網(wǎng)概率可靠性計算可以表示為：Z＝F(X)＝F(X1,X2,…Xm)式中，X為輸入變量，包括風(fēng)電機組、光伏單元的輸出功率和節(jié)點負(fù)荷功率所構(gòu)成的m維隨機變量；Z為輸出變量，代表負(fù)荷點和系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；F(X)表示它們之間的映射關(guān)系，即常規(guī)的配電網(wǎng)可靠性評估過程。當(dāng)然，與此同時，還可以輸入變量X的邊緣概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)。邊緣概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)可以在數(shù)據(jù)初始化的過程中輸入，也可以在后續(xù)計算的過程中根據(jù)輸入變量X計算得到。本方案提出的包含相關(guān)性隨機變量的配電網(wǎng)概率可靠性評估方法，采用Nataf變換對傳統(tǒng)可靠性點估計法進行改進，將計及相關(guān)性隨機變量的概率可靠性問題轉(zhuǎn)換為確定性問題。對于某個樣本點對應(yīng)的確定的系統(tǒng)狀態(tài)，通過基于配電網(wǎng)故障模式影響分析(FMEA)法求解負(fù)荷點的可靠性指標(biāo)，由此估算整個配電網(wǎng)的可靠性水平。具體步驟如下：1)輸入系統(tǒng)中節(jié)點負(fù)荷功率、風(fēng)速和光照強度的邊際概率密度函數(shù)及相關(guān)系數(shù)矩陣。2)采用Nataf變換將上述相關(guān)非正態(tài)變量X變換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量Y，公式如下：{Φ(yi)=Fi(xi),yi=Φ-1=(Fi(xi)),,i=1,2,...,m]]>式中Φ(yi)和Φ-1(Fi(xi))分別為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)累積分布函數(shù)和逆標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)累積分布函數(shù)，F(xiàn)i(xi)為隨機變量X的累積分布函數(shù)。3)變量Y依然是相關(guān)的，根據(jù)半經(jīng)驗公式可以計算出變量Y的相關(guān)系數(shù)矩陣，公式如下：ρ0ij＝hρij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m)式中ρij和ρ0ij分別為ρ和ρ0中的元素，h為經(jīng)驗系數(shù)，由變量X的相關(guān)系數(shù)及邊緣概率密度決定。4)通過正交分解，將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量Y變換為不相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V，公式如下：V=L0-1Y]]>式中L0為相關(guān)系數(shù)矩陣ρ0經(jīng)Cholesky分解后得到下三角陣。5)在獨立標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間中，基于點估計法原理求取樣本點及相應(yīng)權(quán)重。以三點估計法為例，對每個隨機變量(此處的隨機變量可以取標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量V中的一個行向量或者列向量)分別構(gòu)造3個采樣值，對于m維變量V，當(dāng)隨機變量Vi取采樣值vi,k時，其他m-1個變量取各自均值，即構(gòu)成一個樣本點。采樣值vi,k可表示為：vi,k＝μi+ξi,kσi(k＝1,2,3)式中μi和σi分別為隨機變量Vi的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，ξi,k為采樣值vi,k的位置系數(shù)。采樣值vi,k的位置系數(shù)ξi,k及其權(quán)重ωi,k可通過下式計算：ξi,k=λi,32+(-1)3-kλi,4-34λi,42,(k=1,2)ξi,k=0,(k=3)]]>ωi,k=(-1)3-kξi,k(ξi,1-ξi,2),(k=1,2)ωi,k=1m1λi,4-λi,32,(k=3)]]>式中λi,3和λi,4分別為變量Vi的偏度和峰度。當(dāng)k＝3時采樣值vi,3取變量Vi的均值，即有m個樣本點是相同的，由于每個隨機變量的均值組成，因此實際計算中只有2m+1個樣本點。由于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的均值為0，方差為1，偏度為0，峰度為3，因此每個變量的采樣值為和0；對應(yīng)權(quán)重系數(shù)分別為1/6,1/6和1/m-1/3。6)以向量Vi,k＝[0,…,0,vi,k,0,…0]T的形式構(gòu)造獨立標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量的樣本矩陣V＝[V1,1,V1,2,…,Vm,1,Vm,2,V2m+1]，基于Nataf逆變換將樣本矩陣V變換到原始變量空間(實際上是給樣本矩陣V乘以矩陣L0后，也就是正交變換的逆變換，在經(jīng)過Nataf逆變換將樣本矩陣V變回至隨機變量X的變量空間中)，構(gòu)造輸入變量的樣本矩陣X＝[X1,1,X1,2,…,Xm,1,Xm,2,X2m+1]，即系統(tǒng)的可靠性評估樣本。7)系統(tǒng)可靠性評估樣本矩陣的每一列對應(yīng)著一個確定的系統(tǒng)狀態(tài)Xi,k＝(μ1,…,μi-1,xi,k,μi+1,…,μm)，根據(jù)配電網(wǎng)故障模式影響分析法，求得該狀態(tài)下配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。如圖2所示，對每一列進行分析，采用評估樣本的列數(shù)進行評判，當(dāng)i>2m+1時，判定每一類均進行了可靠性分析。8)利用所有樣本的計算結(jié)果及相應(yīng)權(quán)重，計算可靠性指標(biāo)的數(shù)字特征值，計算過程如下：E(Zl)≈Σi=1mΣk=13ωi,k(Zi,k)l]]>式中E(Zl)為系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的l階原點矩，Zi,k和ωi,k分別為輸入變量樣本Xi,k＝(μ1,…,μi-1,xi,k,μi+1,…,μm)的計算結(jié)果及相應(yīng)權(quán)重。由此可得可靠性指標(biāo)的期望和方差為：μZ=E(Z)σZ=E(Z2)-μZ2]]>9)根據(jù)可靠性指標(biāo)的各階原點矩，可通過Cornish-Fisher展開級數(shù)求得其概率分布。在本實施例的方法中將點估計法與Nataf變換相結(jié)合，在三點估計法的基礎(chǔ)上，利用Nataf變換對其進行改進，從而使算法能夠處理不完整的多變量信息，提高了可靠性評估的準(zhǔn)確度。該方法與傳統(tǒng)可靠性評估方法相比具有樣本數(shù)量小，計算簡單，準(zhǔn)確度高等優(yōu)點。采用概率分布的形式表現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性變化特征，表達的信息更加全面，對于配電系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計具有重要意義。圖3是本發(fā)明實施例提供有源配電網(wǎng)概率可靠性估計裝置結(jié)構(gòu)框圖。參見圖3，該有源配電網(wǎng)概率可靠性估計裝置30，包括：獲取模塊31，用于獲取預(yù)設(shè)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率的概率密度，以及它們的相關(guān)系數(shù)；轉(zhuǎn)換模塊32，用于將所述隨機變量按照預(yù)設(shè)變換規(guī)則變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；樣本構(gòu)造模塊33，用于采用點估計法，對所述第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量中每一變量構(gòu)造采樣值后，形成以所述采樣值為元素的第一樣本矩陣，并按照所述預(yù)設(shè)變換規(guī)則的逆變換將所述第一樣本矩陣轉(zhuǎn)換為用于可靠性評估的第二樣本矩陣；分析模塊34，用于采用配電網(wǎng)故障模式影響分析法，計算所述第二樣本矩陣的每一列向量的可靠性指標(biāo)及權(quán)重，并根據(jù)所述可靠性指標(biāo)及權(quán)重計算第二樣本矩陣對應(yīng)的所述可靠性指標(biāo)的原點矩，以根據(jù)所述原點矩得到所述可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。本發(fā)明提供的有源配電網(wǎng)概率可靠性估計裝置30，獲取模塊31獲取到配電網(wǎng)系統(tǒng)各個節(jié)點處的負(fù)載功率和/或供電功率后，轉(zhuǎn)換模塊32將負(fù)載功率和/或供電功率組成的隨機變量變換為各個變量之間不相關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。樣本構(gòu)造模塊33采用點估計法在第一標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量的基礎(chǔ)上構(gòu)造樣本矩陣，分析模塊34針對對應(yīng)于隨機變量空間中的樣本矩陣進行故障模式影響分析，得到可靠性指標(biāo)的概率密度函數(shù)。該裝置一方面考慮點估計法可以將DG的供電功率和配電網(wǎng)節(jié)點的負(fù)載功率等隨機因素對可靠性的影響轉(zhuǎn)化為確定性問題求解，計算簡單；另一方面考慮到Nataf變換不受輸入變量類型的限制，只需已知隨機變量的邊緣概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)矩陣，即可有效處理隨機變量的相關(guān)性問題，將點估計法和Nataf變換結(jié)合，從而實現(xiàn)通過簡單的方法對有源配電網(wǎng)概率可靠性的精確估計。作為一種更為具體的實施例，參見圖4，本實施例提供的有源配電網(wǎng)概率可靠性估計裝置主要分為五個部分，分別如下：第一部分：數(shù)據(jù)初始化。輸入待研究的影響配電網(wǎng)可靠性的隨機變量，包括隨機變量的邊緣概率密度函數(shù)及其之間的相關(guān)系數(shù)矩陣。第二部分：隨機變量非線性變換。本環(huán)節(jié)采用Nataf變換處理隨機變量的相關(guān)性，通過Nataf變換將相關(guān)非正態(tài)隨機變量變換為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機變量，再通過正交變換，將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換為獨立標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量。第三部分：構(gòu)造可靠性評估樣本。本環(huán)節(jié)基于Nataf逆變換對傳統(tǒng)可靠性點估計法進行了改進，在不相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間中計算樣本點及其權(quán)重系數(shù)，采用Nataf逆變換將樣本點映射到原始變量空間中，求得輸入變量的樣本點，構(gòu)造系統(tǒng)可靠性評估的樣本。第四部分：建立配電網(wǎng)可靠性評估模型。本環(huán)節(jié)采用配電網(wǎng)可靠性評估的一般方法，對第三部分中構(gòu)造的樣本進行計算。每個樣本對應(yīng)著一個確定的系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)配電網(wǎng)故障模式影響分析法，可求得該狀態(tài)下配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)。第五部分：輸出目標(biāo)隨機變量。根據(jù)所有樣本的計算結(jié)果及相應(yīng)權(quán)重，估算可靠性指標(biāo)的數(shù)字特征值及其概率分布。所述可靠性指標(biāo)包括：所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電頻率、所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均停電時間和所述配電網(wǎng)系統(tǒng)每個節(jié)點的平均缺供電量。本實施例將影響配電網(wǎng)可靠性的隨機變量作為輸入，量化分析在這些輸入變量及其相關(guān)性的作用下，配電系統(tǒng)可靠性水平的概率分布特征?？紤]點估計法可以將DG輸出功率和負(fù)荷功率等隨機因素對可靠性的影響轉(zhuǎn)化為確定性問題求解，計算簡單；以及Nataf變換不受輸入變量類型的限制，只需已知隨機變量的邊緣概率密度函數(shù)和相關(guān)系數(shù)矩陣，即可有效處理隨機變量的相關(guān)性問題，本發(fā)明采用Nataf變換技術(shù)對傳統(tǒng)可靠性點估計法進行改進。首先在獨立標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)空間求取樣本點；再通過Nataf逆變換將樣本點映射到原始變量空間中，構(gòu)造配電網(wǎng)可靠性評估的樣本矩陣；最后根據(jù)每個樣本點對應(yīng)的確定狀態(tài)下的配電網(wǎng)可靠性計算結(jié)果及其權(quán)重估計系統(tǒng)整體的可靠性水平概率分布特征。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3