[發明專利]一種基于馬爾可夫過程的綜合能源系統連鎖故障溯源方法

在審

• 申請號: 201910182836.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109740976A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 馬瑞
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于馬爾可夫過程的綜合能源系統連鎖故障溯源方法，包括以下步驟：首先基于能量守恒定律，分析能量樞紐對初始故障的耦合傳播特性，得出初始故障經由能量樞紐傳播后可能引發的衍生故障；之后建立綜合能源系統馬爾可夫過程的狀態轉移矩陣；最后利用狀態轉移矩陣得出引發綜合能源系統連鎖故障概率最大的初始故障，即找出連鎖故障產生的原因，實現對連鎖故障的溯源。本發明利用綜合能源系統連鎖故障的馬爾可夫性質，實現了對連鎖故障的溯源，為應對綜合能源系統連鎖故障提供了重要指導。

技術領域

本發明是一種綜合能源系統連鎖故障溯源方法，具體涉及一種基于馬爾可夫過程的綜合能源系統連鎖故障溯源方法，屬于綜合能源系統安全穩定運行領域。

背景技術

綜合能源系統是由天然氣、電力以及供熱/冷系統組成的能源供應系統，其通過多能互補與能源梯級利用有效提高了能源的綜合利用率，是應對當今世界日益嚴重的化石能源危機與環境污染問題的有效方法之一。綜合能源系統連鎖故障是指由初始故障經由能量樞紐對故障的傳播而觸發多個系統元件相繼發生非獨立故障的故障，綜合能源系統連鎖故障雖然發生頻率很低，但對系統穩定運行影響巨大。

傳統的綜合能源系統連鎖故障研究方法主要是研究某些具體參數的變化對初始故障擴大的影響，但這些方法都是基于綜合能源系統各個子系統之間的耦合關系及綜合能源系統運行物理特性已知。然而伴隨著綜合能源系統的規模不斷增大，這些研究方法的復雜性急劇增加，傳統研究方法的準確性明顯降低。

而綜合能源系統連鎖故障轉移過程符合馬爾可夫過程特征，轉移過程中的每一個狀態的轉移概率僅與系統當前狀態有關而與歷史狀態無關，故可利用馬爾可夫性質分析綜合能源系統連鎖故障，即通過分析綜合能源系統當前運行狀態及過去運行狀態，得出未來運行狀態的概率分布。基于上述背景技術，本發明創造性的提出應用馬爾可夫過程來研究綜合能源系統連鎖故障機理。

發明內容

本發明“一種基于馬爾可夫過程的綜合能源系統連鎖故障溯源方法”首先分析綜合能源系統中的能量樞紐對初始故障的耦合傳播特性，得出初始故障經由能量樞紐傳播可能引發的衍生故障；進而考慮綜合能源系統的多時間尺度特性，求解綜合能源系統連鎖故障時的綜合能源系統狀態轉移矩陣，將電氣介數擴展到天然氣系統與熱力系統；最后得出基于馬爾可夫過程的綜合能源系統連鎖故障溯源方法，其主要步驟為：

步驟1：分析綜合能源系統中的能量樞紐對初始故障的耦合傳播特性，得出可能引發的衍生故障；

步驟2：考慮綜合能源系統的多時間尺度特性，得出綜合能源系統馬爾可夫狀態轉移矩陣；

步驟3：得出基于馬爾可夫過程的綜合能源系統連鎖故障溯源方法。

附圖說明

圖1為綜合能源系統示意圖

具體實施方式

本發明的具體實施方式為：

步驟1：分析綜合能源系統中的能量樞紐對初始故障的耦合傳播行為，得出可能引發的衍生故障

能量樞紐是綜合能源系統中各個子系統的聯結部件，也是單一子系統的初始故障傳播至其他子系統的關鍵環節，本發明研究能量樞紐對初始故障的耦合傳播是基于能量守恒，其具體數學表達式為式(1)：

P_gasη₁＝P_T/η₂+P_th/η₃ (1)