一種發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性的預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常將其劃分為發(fā)電系統(tǒng)可靠性、發(fā)輸電系統(tǒng)可靠 性、輸電系統(tǒng)可靠性、配電系統(tǒng)可靠性以及發(fā)電廠變電所電氣主接線可靠性等幾個方面，其 中發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性分析在電力系統(tǒng)的長期發(fā)展規(guī)劃中具有重要的作用。
[0003] 進(jìn)行發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性預(yù)測的方法可分為解析法和蒙特卡洛模擬法兩大類。其中 蒙特卡洛模擬法在電力系統(tǒng)可靠性評估只能夠的應(yīng)用顯示了很大的潛力，能夠方便地考慮 電網(wǎng)中數(shù)目龐大的不確定因素，便于處理符合的隨機(jī)變化特性和各種實際運行控制策略， 且計算時間不隨系統(tǒng)規(guī)模或網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)雜程度的增加而急劇增加。
[0004]對于大型發(fā)輸電系統(tǒng)的可靠性預(yù)測而言，蒙特卡洛模擬法的主要不足在于計算時 間和計算精度密切相關(guān)，要獲取精確度較高的指標(biāo)，必須要進(jìn)行大量的抽樣，這樣就會導(dǎo)致 消耗大量的計算時間。為了解決該問題，重要抽樣法開始被引入到發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估 中，該方法一般通過一個訓(xùn)練的過程扭曲樣本概率空間，在可能對系統(tǒng)指標(biāo)影響較大的地 方多抽樣，而在對系統(tǒng)指標(biāo)影響較小的地方少抽樣，以縮小樣本方差，減少需要的抽樣次 數(shù)。
[0005] 但是，傳統(tǒng)的重要抽樣法一般是兩階段模型，嚴(yán)格區(qū)分為訓(xùn)練階段和正式抽樣階 段，存在很多缺陷：一方面，單一的訓(xùn)練階段很難得到最優(yōu)的樣本概率空間，導(dǎo)致正式抽樣 階段并不一定能得到加速效果，甚至有反效果;另一方面，訓(xùn)練階段本身就會花費大量的時 間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性預(yù)測的方法，用以解決現(xiàn)有非序貫蒙特卡 洛算法效率較低、計算時間長的問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0008] -種發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0009]步驟1:用蒙特卡洛模擬法，進(jìn)行第一階段的抽樣，并計算系統(tǒng)電力不足期望值L0LP和功率不足期望值EPNS;
[0010]步驟2:判斷是否達(dá)到整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件；
[0011]步驟3:若達(dá)到整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件，則輸出可靠性預(yù)測結(jié)果即系統(tǒng)電 力不足概率L0LP和功率不足期望值EPNS;若沒有達(dá)到整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件，則 進(jìn)行步驟4;
[0012]步驟4:判斷是否達(dá)到第k階段抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件，若達(dá)到則進(jìn)行第k+Ι階 段的抽樣，然后再次判斷是否達(dá)到整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件，直至進(jìn)行若干個階段 的抽樣達(dá)到整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件為止。
[0013] 進(jìn)一步的，所述第一階段的抽樣、第二階段的抽樣，乃至最后一個階段的抽樣，每 個階段的抽樣均包括設(shè)定次數(shù)的抽樣。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟2中的整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件是 &PNS(k),i<0EPNS,min，其中0LQLP(k),i是無偏估計電力不足概率L0LP的方差系數(shù)，是每一抽樣階 段L0LP指標(biāo)收斂的方差系數(shù);&PNS(k),i是功率不足期望值EPNS的方差系數(shù)，β?^Ρ,ι?η、βΕΡΝ5,ιι?η 是判斷整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂。
[0015]進(jìn)一步的，所述第k階段抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂條件是i3LQLP(k), ,<&_(!〇,_、 &PNS(k),i<&PNS(k),min，或i2nmax;其中ft^LPO^min和&PNS(k),min判斷第邱介段抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo) 收斂。
[0016]進(jìn)一步的，進(jìn)行一個階段的抽樣時，依據(jù)上一階段抽樣結(jié)果修改上述L0LP指標(biāo)收 斂的方差系數(shù)ft^LPOdmir^EPNS指標(biāo)收斂的方差系數(shù)&PNS(k),min;同時修改發(fā)電機(jī)和輸電設(shè)備 停運率;第一階段的抽樣時，0LC)LP(l),min、&PNS(l),min是初始設(shè)定值，第一階段的抽樣是發(fā)電機(jī) 和輸電設(shè)備的停運率也是初始設(shè)定值。
[0017]進(jìn)一步的，所述第一階段的抽樣、第二階段的抽樣，乃至最后一個階段的抽樣，每 個階段的抽樣具體包括如下步驟：
[0018] S01:生成一個系統(tǒng)狀態(tài)的隨機(jī)樣本；
[0019] S02:計算該樣本的似然比函數(shù)；
[0020] S03:依據(jù)似然比函數(shù)計算系統(tǒng)指標(biāo)的無偏估計。
[0021]進(jìn)一步的，所述L0LP和EPNS指標(biāo)收斂的方差系數(shù)的計算公式如下：
[0024]其中α是方差縮減比例，是第k階段的抽樣中第i次抽樣的電力不足概率的 方差系數(shù)，i3u^(k+O,min是判斷第k+Ι階段整個抽樣流程系統(tǒng)電力不足概率指標(biāo)收斂的方差 系數(shù);&PNS(k：),i是第邱介段第i次抽樣的功率不足期望值的方差系數(shù)，0EPNS(k+l),min是判斷第k+ 1階段整個抽樣流程系統(tǒng)中功率不足期望值指標(biāo)收斂的方差系數(shù)。
[0025]進(jìn)一步的，所述的似然比函數(shù)是
[0027] 其中Xj是在本次抽樣中故障元件的數(shù)量;vP,k-i和Vq,k-i分別是本次抽樣中故障元件 和非故障元件經(jīng)修改過后的停運率;uP,k-i和uq,k-i分別是本次抽樣中故障元件和非故障元 件的原始停運率。
[0028] 本發(fā)明提供的一種發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性預(yù)測方法，能有效解決傳統(tǒng)非序貫蒙特卡洛 抽樣效率低下和傳統(tǒng)兩階段重要抽樣方法加速效果不明顯的弊端。對比傳統(tǒng)的非序貫蒙特 卡洛抽樣方法，本發(fā)明提出的多階段重要抽樣計算資源消耗小，所需總抽樣次數(shù)少，計算時 間短，并且兼具效率和準(zhǔn)確性。對比傳統(tǒng)的重要抽樣，本發(fā)明一方面并不嚴(yán)格區(qū)分訓(xùn)練階段 和正式抽樣階段，避免了訓(xùn)練階段花費大量時間的問題；另一方面又通過多階段抽樣的方 法逐步扭曲樣本概率空間，使得每一階段抽樣都是向最優(yōu)樣本概率空間逼近的過程，有效 地解決了傳統(tǒng)重要抽樣訓(xùn)練階段效果不顯著的問題。
【附圖說明】
[0029] 圖1是發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性預(yù)測的流程圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0031] 如圖1所示，首先從規(guī)劃部門獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。這些需要獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)具體如下：
[0032] 系統(tǒng)基本技術(shù)數(shù)據(jù):節(jié)點數(shù)據(jù)，傳輸線數(shù)據(jù)，變壓器數(shù)據(jù)，負(fù)荷數(shù)據(jù)以及發(fā)電機(jī)數(shù) 據(jù)；
[0033] 系統(tǒng)運行約束條件:各發(fā)電機(jī)組出力上下限值，支路潮流上下限值；
[0034] 系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù):發(fā)電機(jī)強迫停運率，線路強迫停運率，變壓器強迫停運率。
[0035] 從電網(wǎng)規(guī)劃部門獲取上述信息后，則按照實際需要確定初始參數(shù)，具體的有:判斷 整個抽樣流程系統(tǒng)指標(biāo)收斂的方差系數(shù)&C)LP,min和&PNS,min;每階段抽樣次數(shù)的上限r(nóng)W;總 抽樣階段數(shù)的上限Nmax;判斷第一階段抽樣L0LP指標(biāo)收斂的方差系數(shù)⑴,min和EPNS指標(biāo) 收斂的方差系數(shù)&PNS⑴,min;相鄰兩個抽樣階段之間的方差縮減比例α。
[0036] 將當(dāng)前抽樣階段設(shè)置為第一階段，S卩k=l，其具體過程如下：
[0037] 如圖1所示，抽樣次數(shù)i=l，開始第一階段的第一次抽樣。由概率密度函數(shù)fXVH) 構(gòu)成一個系統(tǒng)狀態(tài)的隨機(jī)樣本Xi，其中v2>1，…，…ν,#」是第k-1 階段抽樣結(jié)束后經(jīng)修改的發(fā)電機(jī)和輸電設(shè)備的強迫停運率組成的向量;Nc是系統(tǒng)中發(fā)電機(jī) 和輸電設(shè)備的數(shù)量；乂 =!_.、,，… …Xv,j是發(fā)電機(jī)或輸電設(shè)備m在第i次 抽樣中的失效狀態(tài)，若發(fā)電機(jī)或輸電設(shè)備出現(xiàn)故障，則若發(fā)電機(jī)或輸電設(shè)備正常 運行，則Xm,i= 〇;特別的，當(dāng)k=l時，?2. "，"· "乂_|，即第一階段的抽 樣的發(fā)電機(jī)或輸電設(shè)備失效狀態(tài)是由發(fā)電機(jī)和輸電設(shè)備未經(jīng)修改的原始強迫停運率組成 的向量。
[0038] 生成系統(tǒng)狀態(tài)隨機(jī)樣本后，帶入下式(1)計算似然比函數(shù)WU^Vk-^U)。
[0040] 上式