[发明专利]一种发输电系统可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统模拟与计算领域，具体涉及一种发输电系统可靠性评估方法。

背景技术

电力系统是一个复杂、动态的系统，习惯上将电力系统分成若干子系统，根据这些子系统的功能分别评估各子系统的可靠性，包括：发电系统、输电系统、发输电合成系统、配电系统和发电厂变电所电气主接线可靠性评估。这些子系统的功能特点是不同的，实用的评估方法和采用的可靠性指标也不一样，其完善程度存在很大的差异。发输电系统又称为大电力系统。大电力系统充裕度可靠性评估的实际工程应用一直存在一个难题，即计算的复杂性，这成了阻碍其广泛推广使用的主要障碍。为了解决这个难题，学者们相继提出了大系统可靠性评估的快速分块算法、基于时序蒙特卡洛仿真的并行处理算法、遗传算法寻找对系统可靠性指标贡献最大的系统状态、利用神经网络对系统状态进行故障模式识别、利用神经网络进行最优负荷削减以缓解可靠性评估的“计算灾”、利用网流规划进行大电力系统可靠性评估等方法。

大电力系统充裕度评估虽然经过三十几年的发展己经取得了大量的研究成果，但随着计算机技术和其他相关学科的发展，特别是电力系统不断向超高压、远距离、大容量方向发展，系统规模越来越大，系统的运行方式也越来越复杂，使得大电力系统具有了以前没有的新特点，这也同时要求大电力系统可靠性评估要根据这种发展变化进行相应的分析研究。目前，相关的研究仍然面临着相当大的困难。

发输电系统可靠性计算一般采用交流潮流分析法、直流潮流分析法或网流割集法等方法。但是，潮流分析法特别是交流潮流分析法应用于发输电系统可靠性计算时，对大型系统会出现“维数灾”问题。其主要原因是需要对每一个分析的状态都进行事故交流潮流分析，甚至事故稳定性分析。当系统出现过载、电压越限时，尚要进行最优负荷削减计算。而电力系统交流潮流的计算是一组非线性方程组的求解问题，稳定计算则是非线性方程组和微分方程组的求解问题，而负荷削减的优化计算涉及到一个大型非线性规划（优化）问题。对于一个中等规模的系统来说，可能出现的偶发事故状态的数目很大。如果对每一个状态都要进行潮流分析、稳定分析及负荷削减计算的话，其计算量将是非常大的。如果尚要考虑客观因素的影响，如气候、负荷模型的影响，那么整个计算量将达到难以实现的程度。

发明内容

为克服现有技术存在的不足之处，本发明提供一种在确保计算精度的情况下降低计算复杂度的发输电系统可靠性评估方法。为实现上述目标，本发明采用的技术方案为：

一种发输电系统可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建发输电系统的可靠性指标；

S2：构建元件可靠性模型；

S3：运用元件状态持续时间抽样法对发输电系统进行模拟抽样；

S4：计算所述可靠性指标；

S5：输出所述可靠性指标计算结果，评估结束。

优选的，所述可靠性指标包括切负荷概率PLC、切负荷频率EFLC、切负荷持续时间EDLC、平均切负荷持续时间ADLC、切负荷期望值ELC、电量不足期望值EENS、系统停电指标BPII、系统削减电量指标BPECI和严重度指标SI。

优选的，所述元件可靠性模型为两状态模型，所述两状态包括无故障运行状态和故障修复状态。

优选的，所述步骤S3的具体步骤为：

S31：根据所述元件可靠性模型获得元件的模拟运行时间序列；

S32：根据元件的故障率λ和修复率µ，采用变换方法获得满足指数分布的无故障工作时间τ₁ 和故障修复时间τ₂：

其中，故障率λ为平均无故障运行时间 MTTF 的倒数，修复率µ为平均修复时间 MTTR 的倒数，γ₁ 和γ₂ 均是[0， 1]上的均匀分布随机数。

S33：根据元件的无故障运行时间和故障修复时间，模拟出给定的模拟总时间段 T 内的运行状态持续时间序列；

S34：综合所有元件的运行状态持续时间序列，合并相同系统状态，获得系统的状态序列和持续时间，每一系统状态内，各元件状态不变；

S35：对系统的状态序列逐个进行评估，计算切负荷量。

优选的，所述步骤S35的评估是将多重故障评估转换为单重故障评估。

优选的，所述步骤S4的可靠性指标计算公式由采用元件状态持续时间抽样法的蒙特卡洛法导出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：