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发输电系统可靠性评估的蒙特卡洛模型及算法研究

刘洋  
【摘要】: 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。


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