基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，涉及電力系統充裕性分析領域。本發明基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法包括以下步驟：步驟a、收集元件數據形成系統信息；步驟b、對元件狀態持續時間抽樣形成系統狀態序列；步驟c、對電力系統內各系統狀態進行評估；步驟d、得到電力系統故障嚴重度。本發明基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法建立了考慮天氣狀態時充裕性評估的數學模型，提出了在災害天氣條件下系統元件故障率的計算方法，并采用基于元件狀態持續時間抽樣的蒙特卡羅模擬法，計算得出電網的評估結果，為電網的充裕度分析提供依據。
【專利說明】基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統充裕性分析領域，特別涉及一種基于蒙特卡羅模擬法的電力 系統充裕度分析方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統充裕性是指電力系統在系統內發、輸、變電設備額定容量和電壓波動允 許限度內，考慮元件的計劃和非計劃停運及運行約束條件下連續地向用戶提供電力和電能 量需求的能力。充裕性指標反映在研究時間段內電力系統在靜態條件下系統容量滿足負荷 電力和電能量需求的程度。
[0003] 經驗表明，災害天氣條件下元件發生故障的可能性將大大增加，由于電力系統輸 配電線路特別是長距離高壓輸電線路長期處在復雜的天氣環境中，其故障的發生受天氣變 化的影響很大，因此，元件的原始參數如故障率是其所處天氣狀態的函數。
[0004] 惡劣天氣出現的概率雖然不高，但在惡劣天氣條件下元件發生故障的機會明顯增 力口，并對元件產生巨大的破壞作用，使輸電網和配電網發生多種相關和不相關故障的可能 性急劇增加，發生所謂的"故障聚集"現象。因此，在電力系統充裕性評估中考慮天氣變化 對充裕性的影響十分必要。
[0005] 電力系統充裕性評估的結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。本文建立了考慮天氣狀態時充裕性評估的數學模型，提出了在災害天氣條 件下系統元件故障率的計算方法，并采用基于元件狀態持續時間抽樣的蒙特卡羅模擬法， 計算得出電網的評估結果，為電網的充裕度分析提供依據。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種基于蒙特卡羅模 擬法的電力系統充裕度分析方法。
[0007] 為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：
[0008] -種基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟a、收集元件數據形成系統信息：通過收集元件在不同天氣條件下發生故障 的次數，以一個日歷年為單位計算得到故障率的平均值i ;
[0010] 步驟b、對元件狀態持續時間抽樣形成系統狀態序列：對元件的運行狀態和故障 狀態進行持續時間抽樣，抽樣法采用時序的蒙特卡羅模擬法，電力系統元件運行時間和故 障狀態下修復時間服從指數分布，根據元件的故障率和修復率確定該元件在給定時間段內 的狀態和狀態持續時間，再根據給定時間段內電力系統所有元件的狀態和狀態持續時間， 得到系統的狀態序列和持續時間；
[0011] 步驟c、對電力系統內各系統狀態進行評估：按照時間順序取系統狀態序列中的 一個系統狀態，進入故障評估流程，并保存評估結果；若該系統狀態已評估過，則讀入該狀 態的評估結果；在系統狀態序列評估完成后，統計評估結果，計算相應的充裕性指標；所述 充裕性指標包括切負荷概率Ppp年切負荷頻率FEM、年切負荷持續時TEm。、每次切負荷持續 時Tm。、負荷切除期望值CM、電量不足期望值Eeens ;
[0012] 步驟d、得到電力系統故障嚴重度：通過系統的充裕性指標的計算結果，得到電力 系統故障嚴重度，電力系統故障嚴重度通過嚴重程度指標S si、電力系統削減電量指標ΙΒΡΕα 和系統停電指標ΙΒΡΙΙ表不。
[0013] 優選的，所述步驟a中，所述a通過等式
【權利要求】
1. 一種基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟a、收集元件數據形成系統信息：通過收集元件在不同天氣條件下發生故障的次 數，以一個日歷年為單位計算得到故障率的平均值? ; 步驟b、對元件狀態持續時間抽樣形成系統狀態序列：對元件的運行狀態和故障狀態 進行持續時間抽樣，抽樣法采用時序的蒙特卡羅模擬法，電力系統元件運行時間和故障狀 態下修復時間服從指數分布，根據元件的故障率和修復率確定該元件在給定時間段內的狀 態和狀態持續時間，再根據給定時間段內電力系統所有元件的狀態和狀態持續時間，得到 系統的狀態序列和持續時間； 步驟c、對電力系統內各系統狀態進行評估：按照時間順序取系統狀態序列中的一個 系統狀態，進入故障評估流程，并保存評估結果；若該系統狀態已評估過，則讀入該狀態的 評估結果；在系統狀態序列評估完成后，統計評估結果，計算相應的充裕性指標；所述充裕 性指標包括切負荷概率P M、年切負荷頻率FEM、年切負荷持續時TEm。、每次切負荷持續時 負荷切除期望值(^、電量不足期望值E eens ; 步驟d、得到電力系統故障嚴重度：通過系統的充裕性指標的計算結果，得到電力系統 故障嚴重度，電力系統故障嚴重度通過嚴重程度指標Ssi、電力系統削減電量指標ΙΒΡΕα和系 統停電指標Ι ΒΡΙΙ表示。
2. 根據權利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，其特征在
于，所述步驟a中，所述纟通過等式 表示，通過變換，得到正常天氣時元 λ 件故障率的期望值λ和災害天氣時元件故障率的期望值λ '，即
》其 中Ν為正常天氣的期望持續時間，通過等式
計算，r^_為正常天氣的持續時間；S 為災害天氣的期望持續時間，通過等式
計算，為災害天氣的持續時間，T為一 個統計周期；F表示故障發生在災害天氣的百分比，所述j表示統計周期內某種天氣狀態 的次數，其取值范圍是j e N。
3. 根據權利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，其特 征在于，所述步驟c中，所述切負荷概率通過等式，
計算，其中S為有切 負荷的系統狀態集合A為系統狀態i的持續時間；所述年切負荷頻率Fefl。通過等式 F_= (8760/T) ·隊計算，其中隊為有切負荷的狀態數；所述年切負荷持續時T_通過等式 TEDm=PmX8760計算；所述每次切負荷持續時ΤΑΙΜ通過等式
計算；所述負荷 切除期望值通過等式
計算，其中Q為系統狀態i的切負荷量；電量不 足期望值EEENS通過等式
計算，所述系統狀態i為正整數。
4. 根據權利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，其特征在 于，所述步驟d中，電力系統削減電量指標ΙΒΡΕα通過等式I bpeci=Eeens/L計算，其中L為電力 系統年最大負荷。
5. 根據權利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，其特征在 于，所述步驟d中，所述嚴重程度指標Ssi通過等式S SI=IBPEaX60計算。
6. 根據權利要求1所述的基于蒙特卡羅模擬法的電力系統充裕度分析方法，其特征 在于，所述步驟d中，所述系統停電指標ΙΒΡΠ 通過等式IBPII=CEIX；/L計算。
【文檔編號】G06Q10/00GK104156770SQ201310213429
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2013年5月31日
【發明者】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, 陳實, 邱曉燕, 周步祥, 舒勤 申請人:貴州電網公司電力調度控制中心, 四川大學