[發明專利]一種基于概率分布的配網可靠性判斷方法

有效

• 申請號: 201210443180.1
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102968556A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 趙淵;袁蓉;萬凌云;付昂;李俊杰;龍虹毓
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶市電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及配電網可靠性判斷方法的改進，具體涉及一種基于概率分布的配網可靠性判斷方法，屬于配網可靠性判斷技術領域。

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背景技術

配電系統處于電力系統末端，直接與用戶相連，電力系統對用戶的供電能力與供電質量都必須通過配電系統來具體實現，配電網可靠性是整個電力系統安全運行的集中反映。傳統配電網可靠性判斷采用期望值指標來揭示系統可靠性的長期平穩變化趨勢，可方便快速地為規劃和運行人員提供富有價值的系統停運風險信息。但期望值是從長期概率均值角度反映物理現象概率屬性的一種數字特征，并不能完整揭示系統可靠性的內在分布規律和結構特性。因此，要實現對系統隨機特性和風險水平的理性認知，應從概率分布角度對系統風險進行完整刻畫。

配網可靠性評估通常假設元件的狀態轉移率為常數，即假定狀態停留時間為指數分布。對已經歷調試期而尚未進入衰耗期的系統元件，此假設有效且大大簡化了建模分析的難度。而在實際工程問題中，元件故障現象與元件所處地理位置、環境污染、天氣因素、元件維護水平、元件使用年齡和內部老化等諸多因素協同影響；同時，元件修復過程也深受故障時天氣狀況、故障定位時間、故障點地理位置、維修人員數量和水平、維修工具和維修方式等的影響。因此，對元件工作時間及修復時間采用非指數分布來描述其狀態駐留時長的概率不確定性可與工程實際更加吻合。

配網可靠性評估分為解析法^]和蒙特卡洛模擬法兩大類，且各有優缺點。解析法通過對系統枚舉到的每一個狀態進行出現概率與影響后果的加權求和得到可靠性指標的期望值，方法簡單且計算速度較快。但是，傳統解析法要求元件狀態駐留時間服從指數分布，且不能得到可靠性指標的概率分布。序貫蒙特卡洛仿真通過對系統實際運行過程的模擬和統計分析可求取可靠性指標的概率分布，并且適用于非指數分布系統，但為了滿足模擬精度的要求計算時間較長，且元件可靠性參數一旦改變則需重新進行完整的仿真計算，因此難以開展可靠性參數的靈敏度分析。鑒于此，若能從解析角度建立配網可靠性指標與元件概率特性的函數關系，不但能高效求取配網可靠性指標的概率分布，而且為進一步開展元件隨機特性與配網可靠性指標概率分布之間的關聯性和耦合度分析奠定理論基礎。已有文獻大多基于元件狀態的指數分布展開研究，鮮有文獻探討過非指數分布下系統可靠性的概率分布計算。其中，文獻（B.?Retterath，S.S.?Venkata，A.A.?Chowdhury．Impact?of?time-varying?failure?rates?on?distribution?reliability[J]．Electrical?Power?and?Energy?Systems，2005(27)：682-688．）計及元件使用年齡來研究時變故障率對配網可靠性指標的影響；文獻（寧遼逸，吳文傳，張伯明．一種適用于運行風險評估的元件修復時間概率分布[J]．中國電機工程學報，2009，29(16)：15-20．）提出了概率分布為疊加指數分布、密度曲線為“鈴形”的維修時間，并分析了時變修復率在系統運行風險評估中對系統瞬時狀態概率值的影響；但上述兩文獻僅限于時變轉移率對可靠性指標期望值的影響，未得到可靠性指標的概率分布。在可靠性指標概率分布解析計算方面，已有學者作過初步探索，文獻（R.?Billinton，R.?Goel．An?analytical?approach?to?evaluate?probability?distributions?associated?with?the?reliability?indices?of?electric?distribution?systems?[J]．IEEE?Trans.?on?Power?Delivery，1986，3(1)：245-251．）在元件故障次數近似服從泊松分布的假設下實現了可靠性指標前四階矩的計算，借助皮爾遜頻率曲線獲得了配網可靠性指標的百分位數，但通過前四階矩從皮爾遜分布曲線簇中選擇最適合的概率分布類型異常困難；文獻[Enrico?C，Gianfranco?C．Evaluation?of?the?probability?density?functions?of?distribution?system?reliability?indices?with?a?characteristic?functions-based?approach[J]．IEEE?Trans.?on?Power?Systems，2004，19(2)：724-734．]推導了配網可靠性指標的特征函數，并獲得了配網可靠性指標的前四階原點矩、中心矩和概率密度曲線，但該方法涉及復雜的離散傅里葉變換DFT和逆變換IDFT，且不能適用于非線性隨機函數，并嚴格要求隨機函數中的隨機變量彼此獨立；文獻[趙淵，謝開貴．電網可靠性指標概率密度分布的解析計算模型[J]．中國電機工程學報，2011，31(4)：31-38．]首次在大電力系統中對可靠性指標概率密度分布的解析計算進行了有益嘗試，但配電網與大電網的結構特征和運行方式不同，可靠性指標體系也相差很大，故其計算方法難以直接應用到配電網可靠性評估中。