[發(fā)明專利]基于序優(yōu)化和蒙特卡洛的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710944279.2
• 申請(qǐng)日: 2017-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN107909184B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁一;胡怡霜;郭創(chuàng)新;葉承晉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06N3/08;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于序優(yōu)化和蒙特卡洛的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性分析方法。對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行分類找出基本系統(tǒng)，利用蒙特卡洛算法計(jì)算求出基本系統(tǒng)的可靠度；通過第一修正方法計(jì)算獲得剩余系統(tǒng)的粗略可靠度，利用序優(yōu)化算法BP針對(duì)所有多狀態(tài)電力系統(tǒng)的粗略可靠度進(jìn)行處理進(jìn)行第一次篩選；基于基本系統(tǒng)的可靠度，通過第二修正方法計(jì)算獲得剩余系統(tǒng)的精確可靠度，利用序優(yōu)化算法BP進(jìn)行第二次篩選；最后通過蒙特卡洛算法獲得可靠度最高的多狀態(tài)電力系統(tǒng)。本發(fā)明求取所用的時(shí)間是大大的縮減，篩選過程具有更準(zhǔn)確的精確度，適用于系統(tǒng)，更加適用于現(xiàn)實(shí)情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種電力系統(tǒng)優(yōu)化處理方法，涉及在多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性分析中的基于序優(yōu)化和蒙特卡洛的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性分析方法。

背景技術(shù)

可靠性技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)后首先從航天工業(yè)和電子工業(yè)發(fā)展起來的，目前已滲透到宇航，電子，化工，機(jī)械等許多工業(yè)部門。可靠性技術(shù)滲透到電力工業(yè)和電工設(shè)備制造業(yè)始于20世紀(jì)60年代中期，以后發(fā)展的非常迅速。電力系統(tǒng)的功能是向用戶盡可能可靠地經(jīng)濟(jì)地提供合格的電能，它的可靠性可定義為向用戶提供質(zhì)量合格，連續(xù)的電能的能力，這種能力通常用概率表示。所謂質(zhì)量合格，就是指電能的頻率和電壓必須保持在規(guī)定范圍以內(nèi)。

電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估是計(jì)算分析可能故障狀態(tài)的概率與后果,得出反映系統(tǒng)可靠性水平的一系列指標(biāo)。然而,在一個(gè)具有幾百乃至上千個(gè)元件的實(shí)際系統(tǒng)中，可能發(fā)生的故障狀態(tài)的數(shù)量巨大。由于計(jì)算時(shí)間與計(jì)算資源的限制,在實(shí)際評(píng)估中不可能對(duì)所有可能的故障狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。因此,狀態(tài)枚舉法僅篩選對(duì)系統(tǒng)可靠性貢獻(xiàn)大的故障狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。最常用的選擇方法是截止故障重?cái)?shù),即選擇2重或3重以下故障狀態(tài),忽略更高重的故障狀態(tài)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是所選狀態(tài)的概率之和接近于1,且數(shù)量較少。但是,在實(shí)際系統(tǒng)中,由于元件的停運(yùn)概率不同,一些高重故障會(huì)比低重故障的發(fā)生概率大。以具有71個(gè)元件的IEEE-RTS系統(tǒng)為例,當(dāng)元件采用2狀態(tài)模型時(shí),考慮N-3的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)量是57226,概率之和為0.95110503。實(shí)際上,概率較大的前57226個(gè)狀態(tài)包括16786個(gè)0～3重故障狀態(tài)和40440個(gè)4重～6重故障狀態(tài),概率之和為0.98976138。這些高重故障狀態(tài)的概率大且后果嚴(yán)重,對(duì)系統(tǒng)的可靠性影響很大,而通過截止故障重?cái)?shù)進(jìn)行狀態(tài)篩選會(huì)忽略掉這些大概率高重故障。

現(xiàn)有的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法中，最常見的就是馬氏鏈以及蒙特卡洛算法。如果希望在一系列的多狀態(tài)電力系統(tǒng)中求取具有最高可靠性的系統(tǒng)，往往采用窮舉的方法，，即馬氏鏈或蒙特卡洛算法計(jì)算所有系統(tǒng)的可靠性，這種方法會(huì)消耗很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間，幾小時(shí)甚至幾天；就算不采用窮舉的辦法，而只計(jì)算部分系統(tǒng)，也往往不能準(zhǔn)確的選出具有代表性的系統(tǒng)，往往會(huì)使最終結(jié)果不準(zhǔn)確。

而對(duì)于系統(tǒng)而言。序優(yōu)化算法的HR規(guī)則不再適用，會(huì)降低結(jié)果的準(zhǔn)確性，現(xiàn)有技術(shù)缺少一種能準(zhǔn)確求取可靠度最高系統(tǒng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于序優(yōu)化和蒙特卡洛的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性分析方法。本發(fā)明方法從時(shí)間以及精度上改進(jìn)傳統(tǒng)方法，運(yùn)用于在一系列多狀態(tài)電力系統(tǒng)中，并且用時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于以前的傳統(tǒng)算法。

如圖1所示，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

第一步：對(duì)所有的多狀態(tài)電力系統(tǒng)進(jìn)行分類，每一類中找出一個(gè)最具有代表性的基本系統(tǒng)，并且利用蒙特卡洛算法計(jì)算求出基本系統(tǒng)的可靠度；

第二步：考慮多狀態(tài)電力系統(tǒng)中元件串并聯(lián)元件的不同點(diǎn)，基于基本系統(tǒng)的可靠度，通過第一修正方法計(jì)算獲得除基本系統(tǒng)以外的每個(gè)多狀態(tài)電力系統(tǒng)的粗略可靠度，利用序優(yōu)化算法BP針對(duì)所有多狀態(tài)電力系統(tǒng)的粗略可靠度進(jìn)行處理進(jìn)行第一次篩選，通過篩選再次減少了計(jì)算量；

第三步：考慮多狀態(tài)電力系統(tǒng)中內(nèi)外部元件串并聯(lián)元件的區(qū)別，基于基本系統(tǒng)的可靠度，通過第二修正方法計(jì)算獲得除基本系統(tǒng)以外的每個(gè)多狀態(tài)電力系統(tǒng)的精確可靠度，利用序優(yōu)化算法BP進(jìn)行第二次篩選；