[發明專利]基于序優化和蒙特卡洛的多狀態電力系統冗余優化方法

在審

• 申請號: 201710944297.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107863771A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 胡怡霜;丁一;加鶴萍;葉承晉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于序優化和蒙特卡洛的多狀態電力系統冗余優化方法。對所有系統進行分類找出基本系統，利用蒙特卡洛算法計算求出基本系統的可靠度；通過第一修正方法計算獲得剩余系統的粗略可靠度，利用序優化算法BP針對所有多狀態電力系統的粗略可靠度進行處理進行第一次篩選；基于基本系統的可靠度，通過第二修正方法計算獲得剩余系統的精確可靠度，利用序優化算法BP進行第二次篩選；最后采用冗余優化算法求得最優的多狀態電力系統。本發明求取所用的時間是大大的縮減，篩選過程具有準確的精確度，適用于多狀態系統的冗余優化算法，更加適用于現實情況。

技術領域

本發明涉及了一種電力系統優化處理方法，涉及在多狀態電力系統可靠性分析中的基于序優化和蒙特卡洛的多狀態電力系統冗余優化方法。

背景技術

可靠性技術是在第二次世界大戰后首先從航天工業和電子工業發展起來的，目前已滲透到宇航，電子，化工，機械等許多工業部門。可靠性技術滲透到電力工業和電工設備制造業始于20世紀60年代中期，以后發展的非常迅速。電力系統的功能是向用戶盡可能可靠地經濟地提供合格的電能，它的可靠性可定義為向用戶提供質量合格，連續的電能的能力，這種能力通常用概率表示。所謂質量合格，就是指電能的頻率和電壓必須保持在規定范圍以內。

電力系統可靠性評估是計算分析可能故障狀態的概率與后果,得出反映系統可靠性水平的一系列指標。然而,在一個具有幾百乃至上千個元件的實際系統中，可能發生的故障狀態的數量巨大。由于計算時間與計算資源的限制,在實際評估中不可能對所有可能的故障狀態進行評估。因此,狀態枚舉法僅篩選對系統可靠性貢獻大的故障狀態進行評估。最常用的選擇方法是截止故障重數,即選擇2重或3重以下故障狀態,忽略更高重的故障狀態。該方法的優點是所選狀態的概率之和接近于1,且數量較少。但是,在實際系統中,由于元件的停運概率不同,一些高重故障會比低重故障的發生概率大。以具有71個元件的IEEE-RTS系統為例,當元件采用2狀態模型時,考慮N-3的系統狀態數量是57226,概率之和為0.95110503。實際上,概率較大的前57226個狀態包括16786個0～3重故障狀態和40440個4重～6重故障狀態,概率之和為0.98976138。這些高重故障狀態的概率大且后果嚴重,對系統的可靠性影響很大,而通過截止故障重數進行狀態篩選會忽略掉這些大概率高重故障。

由上可知，在電力系統可靠性分析中，狀態選擇的數量多上，保留或者刪除，都會對最終結果造成很大的影響，這就意味著在多狀態模型中的電力系統可靠性分析是一個很有必要的研究方向。

現有的多狀態電力系統可靠性冗余優化計算方法中，最常見的就是GA算法，如果希望在一系列的多狀態電力系統中求取具有最優結構的系統即可靠度滿足要求，經濟性最優的系統，往往采用窮舉的方法，即計算所有系統的可靠性，這種方法會消耗很長的計算時間，幾小時甚至幾天。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提出了一種基于序優化和蒙特卡洛的多狀態電力系統冗余優化方法。本發明方法從時間以及精度上改進傳統方法，運用于在一系列多狀態電力系統中，能求取獲得滿足可靠度要求下的成本最低經濟性最好的多狀態系統，并且用時遠遠小于以前的傳統算法。

如圖1所示，本發明的技術方案如下：

第一步：對所有的多狀態電力系統進行分類，每一類中找出一個最具有代表性的基本系統，并且利用蒙特卡洛算法計算求出基本系統的可靠度；

第二步：考慮多狀態電力系統中元件串并聯元件的不同點，基于基本系統的可靠度，通過第一修正方法計算獲得除基本系統以外的每個多狀態電力系統的粗略可靠度，利用序優化算法BP針對所有多狀態電力系統的粗略可靠度進行處理進行第一次篩選，通過篩選再次減少了計算量；

第三步：考慮多狀態電力系統中內外部元件串并聯元件的區別，基于基本系統的可靠度，通過第二修正方法計算獲得除基本系統以外的每個多狀態電力系統的精確可靠度，利用序優化算法BP進行第二次篩選；