基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在輸電系統(tǒng)運行過程中，設(shè)備停運是破壞系統(tǒng)安全運行的主要原因，電力設(shè)備的 故障率往往決定了故障狀態(tài)的概率值。元件的故障率是表征該設(shè)備運行可靠性的一個重要 指標(biāo)，也是對輸電系統(tǒng)進行風(fēng)險評估時所需要的最基本參數(shù)之一。在風(fēng)險的評估研究中，一 般都采用傳統(tǒng)的可靠性統(tǒng)計的方法來確定設(shè)備的故障概率。設(shè)備故障概率的確定，需要對 電力設(shè)備多年的運行可靠性數(shù)據(jù)進行整理與統(tǒng)計得到。然而，設(shè)備的故障率往往因為統(tǒng)計 資料的缺失而難以確定，例如，由中國國家電力監(jiān)管委員會電力可靠性管理中心提供的中 國交流系統(tǒng)輸電設(shè)備的可靠性指標(biāo)統(tǒng)計中，IlOkV電壓等級的數(shù)據(jù)與電纜數(shù)據(jù)便有所缺失。 同時，從實際電網(wǎng)的運行可靠性數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在進行運行風(fēng)險評估時，對于變電站內(nèi)部的母 線、變壓器等室內(nèi)設(shè)備，采用傳統(tǒng)的設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)基本與現(xiàn)場運行情況相符；但對于架空 線路等室外元件的故障率，卻與傳統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)有一定差異，需要考慮外加誒環(huán)境因素 和其它一些因素的影響。
[0003] 在確定了系統(tǒng)內(nèi)各元件的故障率后，需要選擇一個系統(tǒng)的故障狀態(tài)進行計算。選 取系統(tǒng)故障狀態(tài)的主要方法為蒙特卡洛法和蒙特卡洛法。兩種方法運用于風(fēng)險評估時，主 要區(qū)別可以概括為：蒙特卡洛法用抽樣的方法進行狀態(tài)選擇，用統(tǒng)計的方法得到風(fēng)險指標(biāo)； 而蒙特卡洛法則利用枚舉技術(shù)選擇系統(tǒng)的狀態(tài)，用解析的方法計算風(fēng)險指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，能夠方便 快速實現(xiàn)輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估，用抽樣的方法進行狀態(tài)選擇，用統(tǒng)計的方法得到風(fēng)險指標(biāo)。
[0005] 實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，包括以 下步驟：
[0006] S1，讀入輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的數(shù)據(jù)；
[0007] S2,計算輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的正常潮流；
[0008] S3,采用蒙特卡洛法隨機抽取輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的故障事件，獲取輸電系統(tǒng)狀 態(tài)；
[0009] S4,根據(jù)所述輸電系統(tǒng)狀態(tài)，形成風(fēng)險指標(biāo)；
[0010] S5,判斷風(fēng)險指標(biāo)是否達到收斂條件，若達到，則進行步驟S6 ;若未達到，則返回 步驟S3 ;
[0011] S6,形成各元件的可靠性指標(biāo)及輸電系統(tǒng)的總風(fēng)險指標(biāo)。
[0012] 上述的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，所述步驟S3中，
[0013] 輸電系統(tǒng)內(nèi)每一元件用均勻分布[0, 1]來模擬，假設(shè)每一元件有失效和工作兩個 狀態(tài)，且各元件的失效狀態(tài)是相互獨立的。令31表示元件i的狀態(tài)，Q1R表其失效概率，則 對元件i產(chǎn)生一個[0, 1]區(qū)間的均勻分布的隨機數(shù)R1，使：
[0014]
[0015] 故具有N個元件的輸電系統(tǒng)狀態(tài)s= (S1,...，Si,...，sN)，當(dāng)抽樣的數(shù)量足夠大， 系統(tǒng)狀態(tài)s的抽樣頻率可作為其概率的無偏估計，即：
[0017] 公式⑵中：M是抽樣數(shù)，m(s)是在抽樣中出現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)s的次數(shù)。
[0018] 上述的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，其中，所述步驟S5中，所述收 斂條件是指足夠的抽樣精度，若風(fēng)險指標(biāo)達到足夠的抽樣精度，則進行步驟S6 ;若風(fēng)險指 標(biāo)沒有達到足夠的抽樣精度，則返回步驟S3。
[0019] 本發(fā)明的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果 是：首先要對系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備進行狀態(tài)抽樣，系統(tǒng)的狀態(tài)是從設(shè)備概率分布函數(shù)中抽樣確 定的。在給出了元件狀態(tài)抽樣時所需的各種變量的概率分布，抽樣過程可借均勻分布和正 態(tài)分布的偽隨機數(shù)發(fā)生器來實現(xiàn)。對每一系統(tǒng)樣本狀態(tài)，都存在與其對應(yīng)的狀態(tài)概率值與 后果值，在累積了足夠數(shù)目的樣本后，對每次風(fēng)險分析得到的結(jié)果進行統(tǒng)計而得到最終的 風(fēng)險指標(biāo)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對 其【具體實施方式】進行詳細(xì)地說明：
[0022] 本發(fā)明的實施例：請參閱圖1，基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，包括以 下步驟：
[0023] S1，讀入輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的數(shù)據(jù)；
[0024] S2,計算輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的正常潮流；
[0025] S3,采用蒙特卡洛法隨機抽取輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的故障事件，獲取輸電系統(tǒng)狀態(tài)； 步驟S3中，
[0026] 輸電系統(tǒng)內(nèi)每一元件用均勻分布[0, 1]來模擬，假設(shè)每一元件有失效和工作兩個 狀態(tài)，且各元件的失效狀態(tài)是相互獨立的。令31表示元件i的狀態(tài)，Q1R表其失效概率，則 對元件i產(chǎn)生一個[0, 1]區(qū)間的均勻分布的隨機數(shù)R1，使：
[0027]
[0028] 故具有N個元件的輸電系統(tǒng)狀態(tài)s= (S1, . . .，Si, . . .，sN)，當(dāng)抽樣的數(shù)量足夠大， 系統(tǒng)狀態(tài)s的抽樣頻率可作為其概率的無偏估計，即：
[0030] 公式（2)中：M是抽樣數(shù)，m(s)是在抽樣中出現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)s的次數(shù)；
[0031] S4,根據(jù)所述輸電系統(tǒng)狀態(tài)，形成風(fēng)險指標(biāo)；
[0032] S5,判斷風(fēng)險指標(biāo)是否達到收斂條件，若達到，則進行步驟S6 ;若未達到，則返回 步驟S3 ;
[0033] S6,形成各元件的可靠性指標(biāo)及輸電系統(tǒng)的總風(fēng)險指標(biāo)。
[0034] 步驟S5中，收斂條件是指足夠的抽樣精度，若風(fēng)險指標(biāo)達到足夠的抽樣精度，則 進行步驟S6 ;若風(fēng)險指標(biāo)沒有達到足夠的抽樣精度，則返回步驟S3。
[0035] 本發(fā)明的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法依據(jù)是，一個系統(tǒng)狀態(tài)是所有 元件狀態(tài)的組合，且每一元件狀態(tài)可由對元件出現(xiàn)在該狀態(tài)的概率進行抽樣確定，該方法 由于計算時間與計算精度之間的矛盾，通常采用截止方差來保證精度。
[0036] 本發(fā)明的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，首先要對系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備進 行狀態(tài)抽樣，系統(tǒng)的狀態(tài)是從設(shè)備概率分布函數(shù)中抽樣確定的。在給出了元件狀態(tài)抽樣時 所需的各種變量的概率分布，抽樣過程可借均勻分布和正態(tài)分布的偽隨機數(shù)發(fā)生器來實 現(xiàn)。對每一系統(tǒng)樣本狀態(tài)，都存在與其對應(yīng)的狀態(tài)概率值與后果值，在累積了足夠數(shù)目的樣 本后，對每次風(fēng)險分析得到的結(jié)果進行統(tǒng)計而得到最終的風(fēng)險指標(biāo)。
[0037] 本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，其特征在于，包括以下步驟： S1，讀入輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的數(shù)據(jù)； 52, 計算輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的正常潮流； 53, 采用蒙特卡洛法隨機抽取輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的故障事件，獲取輸電系統(tǒng)狀態(tài)； 54, 根據(jù)所述輸電系統(tǒng)狀態(tài)，形成風(fēng)險指標(biāo)； 55, 判斷風(fēng)險指標(biāo)是否達到收斂條件，若達到，則進行步驟S6;若未達到，則返回步驟 S3 ； 56, 形成各元件的可靠性指標(biāo)及輸電系統(tǒng)的總風(fēng)險指標(biāo)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，其特征在于，所 述步驟S3中， 輸電系統(tǒng)內(nèi)每一元件用均勻分布[〇，1]來模擬，假設(shè)每一元件有失效和工作兩個狀 態(tài)，且各元件的失效狀態(tài)是相互獨立的。令31表示元件i的狀態(tài)，Q1R表其失效概率，則對 元件i產(chǎn)生一個[0, 1]區(qū)間的均勻分布的隨機數(shù)R1，使：故具有N個元件的輸電系統(tǒng)狀態(tài)s = (Sl，. . .，Sl，. . .，sN)，當(dāng)抽樣的數(shù)量足夠大，系統(tǒng) 狀態(tài)s的抽樣頻率可作為其概率的無偏估計，即：公式（2)中：M是抽樣數(shù)，m(s)是在抽樣中出現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)s的次數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，其特征在于，所 述步驟S5中，所述收斂條件是指足夠的抽樣精度，若風(fēng)險指標(biāo)達到足夠的抽樣精度，則進 行步驟S6 ;若風(fēng)險指標(biāo)沒有達到足夠的抽樣精度，則返回步驟S3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，包括以下步驟：讀入輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的數(shù)據(jù)；計算輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的正常潮流；采用蒙特卡洛法隨機抽取輸電系統(tǒng)內(nèi)各元件的故障事件，獲取輸電系統(tǒng)狀態(tài)；根據(jù)所述輸電系統(tǒng)狀態(tài)，形成風(fēng)險指標(biāo)；判斷風(fēng)險指標(biāo)是否達到收斂條件，若達到，則進行下一步驟；若未達到，則返回第三步驟；形成各元件的可靠性指標(biāo)及輸電系統(tǒng)的總風(fēng)險指標(biāo)。本發(fā)明的基于蒙特卡洛法的輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法，用抽樣的方法進行狀態(tài)選擇，用統(tǒng)計的方法得到風(fēng)險指標(biāo)。
【IPC分類】G06Q50/06
【公開號】CN105069701
【申請?zhí)枴緾N201510484135
【發(fā)明人】倪春華, 錢軍, 鄧孟華, 朱欽
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月10日