大电网可靠性评估的快速卷积法研究

摘要

本文受国家自然科学基金项目（柔性发输电系统概率风险评估和优化配置模型研究，项目号50977094），中央高校基本科研业务费科研专项“电网概率风险评估的参数不确定性分析及概率密度解析计算研究”（CDJZR11150012）资助。
　　电力系统可靠性评估作为评价电力系统规划、设计、运行方案的重要辅助工具，能够从概率风险和经济性角度为电力系统规划、运行等提供重要参考依据，因而成为当今电力行业的研究热点问题之一。但是，由于大电力系统(也称作大电网)涉及的电力设备种类和数目众多，可靠性模型需要考虑的因素众多，导致大电网可靠性评估成为一个具有高度计算复杂性的数学难题，严重地制约着其在实际工程中的广泛应用。因此，如何在保证计算精度的前提下提高大电网可靠性评估的计算效率成为了一个亟待解决的紧迫性问题。
　　本文从如何提高大电网可靠性评估计算效率这一问题出发，针对传统方法在负荷水平或其随机变动规律改变后必须重新进行可靠性评估这一缺陷，基于卷积法可靠性评估基本原理，对大电网可靠性评估快速卷积算法开展了深入研究。
　　论文的主要研究内容包括：
　　1）从传统发电系统可靠性评估卷积法入手，深入研究卷积法可靠性评估的基本原理，了解可靠性评估的卷积算法在应对负荷水平或其变动规律改变方面的计算优势，并针对发电系统卷积算法中发电系统停运容量表(表征发电系统供电性能的随机变量)无法计及发电机组位置、输电元件随机故障和电网解列等因素对电力系统可靠性影响的问题，提出了寻找准确描述大电网供电能力极限的特征量，构建大电网可靠性评估快速卷积算法的设想。
　　2）围绕大电网卷积法可靠性评估的第一个关键要素：“大电网供电性能的分析计算”进行研究。将电网最大负载能力作为表征大电网供电性能的特征量，在现有最大负载能力最优潮流计算模型的基础上，计及了发输电设备故障以及电网解列等因素对最大负载能力计算的影响。并采用状态枚举结合非参数核密度估计的方法建立了系统和节点最大负载能力概率分布模型。探索了从电网最大负载能力内在分布规律和结构特征出发,揭示大电网供电性能的新思路。
　　3）围绕大电网卷积法可靠性评估的另一个关键要素：“电网供电性能满足负荷需求的概率测度方法”进行研究。针对电网最大负载能力和负荷随机变量的概率分布复杂且无法解析表达这一问题，提出采用半不变量法对电网最大负载能力和负荷随机变量进行卷积计算。并在上述研究基础上推导得到大电网可靠性评估卷积法的指标计算公式，实现了大电网可靠性评估的快速卷积算法。通过算例分析证明了本文方法在负荷水平或其随机变动规律改变后，只需对变化后的负荷进行建模，并与原有最大负载能力概率分布重新进行卷积计算便可快速得到符合精度要求的可靠性指标，克服了传统大电网可靠性评估方法必须重新进行可靠性评估的弊端，极大地提高了计算效率，为大电网可靠性评估的实际工程应用提供了一种良好的方法思路。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 电力系统可靠性评估研究现状

1.3 电网最大负载能力研究的发展概况

1.4 本文的主要工作

2 电力系统可靠性分析的模型和方法

2.1 引言

2.2 发电系统可靠性评估的卷积算法

2.3大电网可靠性评估的常用模型和方法

2.4 本章小结

3 电网最大负载能力概率分布估计

3.1 引言

3.2 单一系统状态下的最大负载能力计算

3.3 基于核密度估计的最大负载能力概率分布计算

3.4 电网最大负载能力概率分布计算流程

3.5 算例分析

3.6 本章小结

4 大电网可靠性评估的卷积算法研究

4.1 引言

4.2 最大负载能力与负荷的卷积计算方法

4.3 大电网卷积法可靠性评估的指标计算

4.4 大电网卷积法可靠性评估流程

4.5 算例分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参研项目