刘洋[1]2003年在《发输电系统可靠性评估的蒙特卡洛模型及算法研究》文中进行了进一步梳理随着电力供需矛盾日益突出和电力市场的推进，越来越多的电力部门运用可靠性评估技术，对其规划、设计和运行阶段的一个或多个领域进行定量的可靠性评估。然而，这些可靠性评估技术中的绝大部分是基于解析模型和相应的解析评估程序的。高速和大容量计算机的出现使采用随机模拟方法分析工程可靠性问题成为可能。在电力系统定量可靠性评估中，Monte Carlo模拟法成为解决诸多可靠性问题的优先选择。本文在研究已有的电力系统可靠性分析的模型及方法的基础上，结合目前Monte Carlo模拟法在可靠性工程中的应用，采用Monte Carlo模拟法考虑诸多实际因素，对发输电系统进行可靠性评估计算。具体内容如下：1、针对发输电系统，通过Monte Carlo状态抽样法获取系统状态，并采用截断抽样减少抽样方差；解析分析所得系统状态，其中涉及到直流潮流计算，判断元件是否过载计算，深度搜索判断系统是否解列计算，负荷削减的计算；最后累加形成系统和各负荷点的可靠性指标。基于Monte Carlo模拟法编制的发输电系统可靠性评估程序通过IEEE-RTS24节点和RBTS6节点测试系统得到验证。2、研究电网可靠性评估中考虑最优负荷削减的问题。针对发输电系统，先在系统分析中将系统状态分为四种不同情形，通过对系统Monte Carlo抽样状态的简单解析判断，决定是否进行最优负荷削减的计算，然后建立最优负荷削减的模型，并在模型中设置使负荷削减自动满足按临近原则和按负荷重要程度进行削减的加权因子，并在可靠性评估中的程序编制中予以实现。本文提出的考虑实际削减原则的最优负荷削减模型，在不丧失计算速度的情况下大大提高了计算精度。采用该模型进行发输电系统可靠性评估能真正反映电网能够达到的实际的可靠性水平，有利于对电网的可靠性水平进行正确合理的评价。通过具体算例验证了该模型的有效性和实用性。3、由于负荷水平的变化，发电机组和输电网络元件的故障率，以及网络中的潮流分布本质上是变化的。故而在不同的负荷水平下产生的负荷削减也是根本不同的,可靠性计算所得出的各项指标也就相应不同。论文讨论了在发输电系统可靠性评估中如何考虑年度负荷变化，计算年度指标。针对发输电系统可靠性评估建立负荷变化模型，提出采用均值聚类技术建立年负荷多层结构的思想，从而可按各负荷层的恒定负荷值分别计算每层指标，最后概率加权得到考虑实际负荷变化的年度指标。本文对年度负荷变化的模拟使发输电系统可靠性评估由以前的只考虑单一峰荷的情形转变成全面考虑年度负荷变化的情形，从而更符合电力系统实际的运营，使可靠性评估更为正确合理。通过算例和算例分析验证该模型的有效性和实用性，并讨论<WP=5>所分负荷层数和各层次负荷对最终年度指标的影响。4、研究电网可靠性评估中计及气候条件因素的问题。针对不同气候条件下的输电线路元件，建立其可靠性模型，采用Monte Carlo方法对气候区域和输电线路进行抽样，确定区域气候状态和输电线路元件状态，以及线路位置与不同气候区域之间的对应关系。本文可以处理输电网络或某一输电线路在同一时刻可能处在不同气候区域不同气候条件下的情况。最后本文给出计及气候条件因素的电网可靠性评估程序实现，并通过算例分析计及气候条件与否对可靠性充裕度指标的影响。
张小军[2]2016年在《基于蒙特卡洛方法的大规模风电并网可靠性评估》文中认为进入21世纪,我国最重要的能源战略就是新型能源的开发和利用。风力发电以其环境友好、低成本、经济效益显着等众多优点,近几年在各国迅速发展。由于风力发电具有随机性和波动性特点,并且风电机组单机容量和风电场规模也在逐渐增大,因此迫切需要研究大型风电并网对发输电系统可靠性的影响。本文首先介绍了解析法和蒙特卡洛模拟法的基本思想、理论基础,并分析了两种方法各自的特点和应用范围。综合两种方法的优缺点,提出一种蒙特卡洛模拟法与解析法结合的新方法,其基本思想是：通过对系统采样状态的简单解析判断,使70%以上的采样状态无需优化调整就可进行状态判断,从而减少每一次状态评估时间,成倍地提高了计算速度。基于蒙特卡洛法和混合法建立发输电系统可靠性模型,深入分析了其基本原理及涉及到的潮流计算和可靠性指标计算。然后考虑风速和风向的随机变化、风电机组的功率特性、尾流效应、气候和地理因素对风电场的影响,建立了大型风电场输出功率模型,它为进一步研究含风电场的电力系统可靠性评估奠定了基础。最后用Matlab7编写了相关程序对含风电场的改进IEEE-RTS79系统进行可靠性评估。在规定的抽样次数下,采用混合法、蒙特卡洛法对系统的可靠性指标负荷削减概率(LOLP)和系统停电功率期望(EPNS)进行计算比较,得出以下结论：在对电力系统可靠性评估过程中,混合法较蒙特卡洛模拟法会缩短系统状态评估时间,减少了计算量从而提高了评估速率。该方法既提高了模拟收敛速度,又减小了每次状态评估的时间,较好地解决了蒙特卡洛模拟法计算速度与计算精度的矛盾。通过对两种方案可靠性指标进行比较,实现对计及风电并网的可靠性研究有了更加深入的了解与认知,对风电场并网可靠性评估具有积极的参考价值。
叶梦姣[3]2016年在《基于交叉熵的大电网可靠性序贯蒙特卡洛仿真研究》文中研究表明电网可靠性评估能够从概率风险视角为电力系统规划、运行和管理等提供风险决策的参考依据,成为当前研究热点之一。在电网可靠性评估中,序贯蒙特卡洛仿真法由于能有效模拟系统运行和故障恢复过程的时序特征,因此不但能得到电网可靠性指标的期望值指标,还能有效获取电网可靠性指标的概率密度分布,由此得到广为关注。但是,序贯蒙特卡洛仿真计算精度与计算成本的矛盾严重限制了其工程实用性,因此研究序贯蒙特卡洛仿真的收敛性加速方法具有重要的学术与实际意义。方差削减技术是加快蒙特卡洛仿真收敛速度的有效方法,其中重要抽样法已得到较多研究,而交叉熵算法作为一种新兴的重要抽样法,在电网可靠性非序贯蒙特卡洛仿真中取得了较好的收敛性加速效果。但在序贯仿真框架下,如何实现交叉熵算法和序贯仿真的有机结合,同时实现可靠性指标期望值和概率分布的准确计算,值得深入探索。本文的主要研究内容:(1)系统研究了基于交叉熵的非序贯蒙特卡洛仿真法的基本原理。在电网可靠性非序贯蒙特卡洛仿真中,元件的两状态可靠性模型采用二项分布来描述,交叉熵法可有效估计该二项分布对应的最优重要抽样概率密度分布(IS-PDF)的参数,从而实现方差减小和收敛性加速的目的。(2)在基于交叉熵的非序贯蒙特卡洛仿真法基础上,提出了计算最优IS-PDF参数的序贯交叉熵法。推导了序贯仿真中计算最优不可用度的迭代公式,根据元件不可用度与故障率和修复率的关系,给出故障率和修复率叁种不同计算方式,从而能够利用故障率和修复率进行电网可靠性评估的序贯仿真。与已有方法相比,本文最优不可用度估计阶段及其之后的电网可靠性评估阶段,都处于序贯仿真框架中,并且这两个阶段抽样得到的系统状态序列样本都可用于最终的可靠性指标计算,从而进一步提高了可靠性评估的效率。(3)基于交叉熵的序贯蒙特卡洛仿真必须采用似然比对系统状态序列的影响后果进行修正,本文推导了修正系统状态持续时间的四种似然比公式和修正系统失负荷频率的似然比公式,并且证明了仅利用系统状态概率之比修正系统状态序列的序贯仿真实际上仍是非序贯仿真。为获得可靠性指标准确的概率分布,提出了基于交叉熵的IS-PDF参数估计的基本原则:交叉熵算法将改变抽样概率密度分布的参数,但参数改变前后系统故障状态的频率变化越小越好。
黄殿勋, 张文, 郭萍, 刘艳华[4]2010年在《发输电系统可靠性评估的蒙特卡洛改进算法》文中认为在发输电系统可靠性评估的蒙特卡洛算法过程中,根据发电机与线路的故障情况,引入系统状态的解析判断方法,针对不同的系统状态做不同的处理。针对可能需要切负荷的系统状态,运用线性规划模型进行有功功率优化调整。同时推导出有功潮流分布因子的计算式,利用分布因子,使线路故障时可快速生成导纳矩阵,简化了有功潮流的计算。编写程序进行验证,证明了蒙特卡洛改进算法计算速度快,收敛性好,适用于节点支路较多的电力系统的可靠性评估。
李东福[5]2012年在《计及风电场的发输电系统可靠性分析》文中研究说明由于风能本身具有随机波动性,所以大规模风电接入电力系统后将一定程度影响系统的可靠性、稳定性和电能质量等指标,其中可靠性作为现代电力系统的重要指标,对电力系统规划、运行和检修等活动具有重要指导意义,所以本文针对计及风电场的发输电系统可靠性进行了深入的分析与研究。本文系统地介绍了含风电场的发输电系统可靠性评估的流程,包括：风速的模拟、发输电系统可靠性建模、可靠性分析方法。在风电场风速预测部分,针对常规时间序列法中低阶模型精度差,高阶模型参数估计复杂的问题,提出一种基于多尺度小波分解和时间序列法的混合预测模型,采用小波分解将各序列分量分别投影到不同频率尺度上,分解后序列再通过时间序列法来处理,有效的提高了非平稳风速序列的预测效果;发输电系统可靠性模型中主要建立了风电机组与常规机组等元件的停运模型,包括独立停运、共因停运等模型,其中共因停运通过虚拟元件来定义,有效的涵盖了独立停运和共因停运同时发生的事件；可靠性分析方法中针对传统蒙特卡洛法计算效率偏低的问题,提出一种基于分层渐进重要抽样的蒙特卡洛法,该方法对整个状态空间进行分层划分,抽样过程中考虑元件类别与重要度的不同而进行分层抽取,逐步优化系统的状态概率分布函数,避免了常规蒙特卡洛法在可靠性水平较高的系统评估过程中效率偏低和算法退化的现象,有效的提高了可靠性评估的计算效率。在上述风电场风速模拟模型、可靠性模型、可靠性评估方法的基础上通过Matlab7.0编写相应的模拟程序对IEEE-RTS79测试系统进行可靠性分析。主要分析不同容量、不同位置风电场接入系统后对系统可靠性水平的影响,以及风电场接入系统后其有效负荷承载能力的分析计算。通过对具体算例的分析,既说明了风电场接入后对发输电系统可靠性的影响,同时也验证了本文可靠性评估算法的有效性和适应性。
陈小青[6]2013年在《基于蒙特卡洛模拟的电网调度运行风险评估研究》文中认为随着我国电力系统向超高压、远距离、大容量和区域联网的发展趋势，大量新技术新设备的应用以及电力市场机制的逐步确立，现代电网已经是一个高度复杂的动态系统，元件随机故障导致大面积停电的风险也在日益增加，停电事故也往往会造成经济与社会效益的巨大损失，并同时引发的后果越来越严重；而且随着电力市场的推进，市场运作的随机性使得电网运行方式变化频繁。种种随机因素从本质上反映了电网运行的不确定性，使得调度运行人员难以量化电网的真实风险，并由此面临日益增大的压力。因此，准确、快速、全面的电网调度运行风险评估对电力系统的规划、运行和电能交易等多个方面都具有十分重要的意义。电网调度运行风险评估的基本步骤主要包括：系统状态选择，系统状态分析，系统风险指标计算以及调度运行方式选择。系统状态的选择一般是通过解析枚举法或蒙特卡洛模拟法来确定发电机组、变压器、线路等元件的运行状态，从而由元件的运行状态来构成整个复杂系统的运行状态；系统状态分析主要是在所选择的状态下，对电力系统进行潮流计算；系统风险指标计算是指通过多次模拟或枚举状态的累积，更新可靠性指标，而得到最后指标值的过程。每次系统状态的选取都将改变系统的可靠性指标。调度运行方式的选择是采用风险评估方法对多个电网运行方式进行风险评估，并选择最低风险的运行方式。本文对电网调度运行风险评估的基本方法进行了深入的研究，采用基于非序贯蒙特卡洛法建立了电网调度运行风险评估的数学模型，利用发电机和负荷有功功率作为控制变量，将总风险指标值作为目标函数，通过非线性规划方法求解系统故障所造成的负荷损失。利用局部风险信息确定电网的薄弱环节。最后通过对IEEE-RTS79测试系统进行分析，验证了所提方法的有效性。论文的主要内容包括以下几个方面：1.本文介绍了电力系统元件的停运模型；序贯蒙特卡洛仿真、非序贯蒙特卡洛仿真以及状态转移抽样等叁种基本的蒙特卡罗概率仿真算法的原理和特点，在此基础上论述了基于蒙特卡罗方法的电力系统可靠性评估算法的基本原理、基本步骤和主要指标。2.建立了发输电组合系统的风险评估的模型和算法，通过蒙特卡洛状态抽样法获取系统状态；解析分析所得系统状态，其中涉及到直流潮流计算，判断元件是否过载计算，深度搜索判断系统是否解链计算，最优负荷削减的计算；最后累加形成系统和各负荷点的可靠性指标。3.建立了电网调度运行风险评估的完整算法流程和指标体系，在VC++6.0平台上完成了基于蒙特卡罗法的电网调度运行风险评估程序的编写。最后将此评估程序运用到IEEE-RTS79系统的调度运行风险评估中，对此标准系统的两种不同情况进行了定量评估。一种情况是正常运行方式时的系统运行风险指标；另一种情况是计及测试系统元件故障情况下，系统调度运行不同方案的风险指标，通过分析线路及节点的风险指标发现系统的薄弱环节，提出了改进的电网调度运行方案。
宋长伟[7]2017年在《基于改进Monte Carlo法的发输电系统可靠性评估》文中进行了进一步梳理电力系统的可靠性评估方法主要包括确定性方法和概率性方法,概率性方法由于计及了系统的随机行为,能够更真实地反映系统的风险度,因此获得了广泛的应用。概率性评估方法又可分为解析法和蒙特卡洛法两种,对于含有较多元件且需要考虑各种随机因素的发输电系统而言,其状态空间巨大,使用解析法逐个枚举故障状态是件极其困难的事情,而蒙特卡洛法不受系统规模限制的特点,使其更适用于此类系统的可靠性评估。但是蒙特卡洛法的不足之处在于:评估时间和评估精度密切相关,换言之,获得高精度的评估结果意味着消耗大量的评估时间。目前,各类电力系统可靠性评估软件大多采用减小抽样方差的方法来加快蒙特卡洛法的收敛速度,减少方差的方法主要有重要抽样法、控制变量法、对偶变数法和等分散抽样法等。上述方法各有特点,且都能够在一定程度上加快蒙特卡洛法的收敛速度,但是它们有个共同的缺点,对系统的适应性较差。为解决这一问题,本文将等分散抽样法和分裂与赌法相结合,提出了一种改进的电力系统可靠性评估方法——等分散与赌法。该方法按照发电系统和输电系统对系统整体可靠性指标贡献度的不同将电力系统分为重点区域和非重点区域,对于非重点区域,利用“赌”的方式对其选择性地抽样;对于重点区域,利用等分散技巧对其抽样,从而在减小抽样方差的同时节约了随机数的生成,提高了评估效率;该方法不但具有等分散抽样法能够有效减小抽样方差的特点,同时具备分裂与赌法对不同系统的良好适应性,从而能够结合系统自身的特点更高效地进行模拟。基于等分散与赌法,本文分别对IEEE-RTS79系统及其修改后的MRTS系统进行了可靠性分析,通过与常规蒙特卡洛法和分裂与赌法的评估结果进行比较,验证了本文所提方法的可行性、高效性以及良好的系统适应性。本文使用自主研发的可靠性评估软件对包含83台发电机,71台变压器,549条母线,1173条线路,523个负荷的某省级实际电网进行了可靠性建模,分别用常规蒙特卡洛法、分裂与赌法以及本文所提等分散与赌法对该电网进行了可靠性评估,通过分析比较评估结果,验证了等分散与赌法在实际工程中的适用性。
黄祥玉[8]2015年在《计及相关性的负荷模型及其在电力系统可靠性评估中的应用》文中研究指明在当前社会大背景条件下,随着电力系统规模的日益扩大、互联程度的不断加深,电力系统可靠性越来越受到人们的关注,电力系统可靠性评估技术也更多地被用来为电力系统规划、电力系统安全稳定运行提供定量的参考。负荷是电力系统中至关重要的一个模块,常用的负荷模型主要包括概率负荷模型和时序负荷模型。负荷模型的准确与否关系到电力系统可靠性评估指标参考价值的高低。在大规模的电力系统网络中肯定不会只有一个负荷节点,各负荷节点之间的负荷数据变化往往会因为地理位置、负荷性质等因素而存在着一定的相关性,这对电力系统可靠性会具有一定的影响。因此,在电力系统可靠性评估中,模拟产生的负荷样本数据应考虑它们之间的相关性。本文采用在相关性分析中常用的Copula函数方法分别从负荷空间相关性和时间相关性两个角度去研究负荷相关性对电力系统可靠性的影响。考虑负荷的空间相关性,利用Copula函数将负荷联合概率分布的创建过程分解成单一负荷序列的边缘分布构造和负荷之间的相关结构识别两部分,以非参数核密度估计方法构造负荷的边缘分布,采用Copula函数捕捉节点负荷之间的相关结构。考虑负荷的时间相关性,将Copula函数运用到连续马尔科夫链模型的构造过程中,给出一种基于Copula函数的负荷连续状态马尔科夫链(CSMC:continuous state markov chain)模型。最后组合负荷空间相关性模型和时间相关性模型得到基于Copula函数的多元负荷CSMC模型。在本文中根据负荷模型的不同分别采用非序贯蒙特卡洛方法和序贯蒙特卡洛方法计算相应的系统可靠性指标。通过改进的IEEE-RBTS系统算例,说明了考虑负荷相关性对系统可靠性的影响,验证了本文相关性负荷模型的有效性。
吴桢[9]2006年在《结合电压稳定的发输电系统可靠性评估》文中认为电力系统的根本任务是尽可能经济而可靠地将电力供给各种用户。安全、经济、可靠是对电力系统的根本要求。发输电组合系统可靠性的概率方法评估的研究开始于60年代末。其基本目标就是所谓的发电和主输电网的充足度(adequacy)和安全度(security)。评估实质上也就是在各种可能的状态下,进行发电系统和主输电网对各负荷点提供合乎质量的供电能力的综合评价。 目前电压稳定已经成为现代大电力系统中最重要、最迫切的问题。另一方面,在很长一段时间里组合电力系统可靠性分析中并没有考虑电压稳定的问题。本文考虑电压稳定的因素,基于蒙特卡罗模拟法并结合解析法对发输电组合系统的充裕度指标进行评估。为减少计算量,本文利用基于同心松弛的相关区域、调整区域的概念,并将它们用于判断故障元件相关程度,从而有效地对预想事故进行筛选。同时本文在计算切负荷量时考虑电压稳定因素。先利用静态等值法分别对系统中的节点进行电压稳定计算,得到系统中各输电线路的基于电压稳定的传输功率的极限值,再结合原有的基于热稳定计算得到的输电线路传输功率的极限值,可以得到每条线路的传输功率的极限值,最后对系统进行切负荷计算,进行系统的可靠性评估。 最后采用本文的方法对RTS—24系统进行仿真,并与前人计算的结果相比较,结果表明这种方法提高了计算的精度。
卞秀杰[10]2013年在《考虑发输电系统全故障的暂态稳定可靠性评估软件设计》文中研究说明本文对发输电系统的暂态稳定可靠性评估的理论和算法进行了深入研究,提出了基于解析法的暂态稳定可靠性评估的基本框架,对该类评估的指标体系、元件模型、基本评估算法等进行了详细论述。发输电系统的暂态稳定可靠性评估算法故障模式较完备,不仅包括交流线、母线、变压器等元件发生的单重和双重故障,还包括由保护误动或拒动引起的多重连锁故障；算法通过调用在电力系统综合程序软件包PSASP的暂稳模块实现,较好地解决了以往可靠性评估中暂态稳定分析模型较为简单的问题。可实现对大规模电力系统的可靠性进行综合评价,大大减少了人工的工作量。并给出丰富的概率指标体系,不仅给出了导致系统失稳的故障元件,还给出了系统故障的失稳总指标以及各类失稳指标。本文的暂态稳定可靠性评估是基于解析法进行的。发输电系统通常规模较大,因此需要解决计算量过大的问题。本文的暂态稳定可靠性评估算法通过广度优先搜索确定独立N-2模拟范围,减小了独立N-2故障的计算量；通过按照故障的严重程序对故障进行模拟,减小了N-1及连锁故障的计算量。两种算法的优化措施均能有效提高算法效率,增强软件的实用性。另外,软件还基于国家电网公司的电网资产质量监督管理系统,简化了算法中对运行方式的考虑方法,使得软件更加实用。最后,本文用暂态稳定可靠性评估软件对一个9节点系统进行了计算分析。这个算例仿真有效地证明了本文介绍的暂态稳定可靠性评估算法的有效性和软件的实用性。
参考文献：
[1]. 发输电系统可靠性评估的蒙特卡洛模型及算法研究[D]. 刘洋. 重庆大学. 2003
[2]. 基于蒙特卡洛方法的大规模风电并网可靠性评估[D]. 张小军. 安徽工程大学. 2016
[3]. 基于交叉熵的大电网可靠性序贯蒙特卡洛仿真研究[D]. 叶梦姣. 重庆大学. 2016
[4]. 发输电系统可靠性评估的蒙特卡洛改进算法[J]. 黄殿勋, 张文, 郭萍, 刘艳华. 电力系统保护与控制. 2010
[5]. 计及风电场的发输电系统可靠性分析[D]. 李东福. 华北电力大学. 2012
[6]. 基于蒙特卡洛模拟的电网调度运行风险评估研究[D]. 陈小青. 湖南大学. 2013
[7]. 基于改进Monte Carlo法的发输电系统可靠性评估[D]. 宋长伟. 山东大学. 2017
[8]. 计及相关性的负荷模型及其在电力系统可靠性评估中的应用[D]. 黄祥玉. 合肥工业大学. 2015
[9]. 结合电压稳定的发输电系统可靠性评估[D]. 吴桢. 河海大学. 2006
[10]. 考虑发输电系统全故障的暂态稳定可靠性评估软件设计[D]. 卞秀杰. 华北电力大学. 2013
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