考虑参数不确定性的电网可靠性概率分布计算

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。
　　传统电网可靠性评估使用基于期望值的可靠性指标体系，但可靠性指标本质上是随机变量，需从概率分布视角对系统风险进行描述。无论采用何种模型和方法求解，元件可靠性参数都是基础输入数据，其不确定性对模型输出结果有着深刻的影响。因此，探索参数不确定性对电网可靠性概率分布的影响，研究参数不确定时电网可靠性概率分布计算的模型和方法是一个亟待深入研究的重要课题。
　　本文从概率分布角度刻画电网可靠性的随机分布规律，并对概率分布受参数不确定性的影响展开了研究，探索了参数不确定性向电网可靠性概率分布的传播规律，实现了考虑参数不确定性的电网可靠性指标概率分布计算，主要内容如下：
　　①建立了参数不确定时电网可靠性概率分布计算的数学模型，并将双循环蒙特卡洛模拟法应用于该模型的计算，同时定义了双循环蒙特卡洛模拟法的收敛判据。在部分元件参数不确定时利用该方法对RBTS系统进行了评估。该方法直观易用，其计算结果可作为一种参考基准，验证其他方法的正确性和有效性。
　　②将点估计法和电网可靠性评估进行有机结合，利用点估计法处理参数的不确定性，实现了参数不确定时电网可靠性概率分布的计算。与双循环蒙特卡洛模拟法相比，点估计法的计算效率大幅提高。通过对RBTS系统的评估验证了点估计法的正确性和有效性，并利用2m+1点估计法计算了所有参数不确定时RBTS系统可靠性指标的概率分布。
　　③基于条件概率分布和边缘概率分布的概念推导了参数不确定时元件故障前工作时间和故障后修复时间的边缘概率分布，并采用数值积分对其进行了离散化表征，通过改进序贯仿真中元件状态持续时间的抽样模型，实现了参数不确定时电网可靠性概率分布的计算。与点估计法相比，改进序贯模拟法的计算效率进一步提高，并且不受系统规模的限制。通过对RBTS系统和IEEE-RTS79系统的评估验证了该方法的正确性、有效性和实用性，分析了参数不确定性对电网可靠性概率分布的影响。在此基础上同时计及参数不确定性和负荷变动对RBTS系统进行了可靠性评估。最后在元件修复时间服从威布尔分布时，采用改进序贯模拟法计算了元件平均修复时间不确定时电网可靠性指标的概率分布。

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1 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究发展现状

2 电力系统可靠性评估的模型和方法

2.1 引言

2.2 电力系统元件的停运模型

2.3 电力系统可靠性评估的方法

2.4 小结

3 参数不确定时电网可靠性概率分布计算的点估计法

3.1 引言

3.2 参数不确定时电网可靠性概率分布计算的数学模型

3.3 双循环蒙特卡洛模拟法

3.4 基于点估计法的电网可靠性边缘概率分布计算

3.5 算例分析

3.6 小结

4 参数不确定时电网可靠性概率分布计算的改进序贯模拟法

4.1 引言

4.2 条件概率分布和边缘概率分布

4.3 改进序贯蒙特卡洛模拟法

4.4 算例分析

4.5 改进序贯模拟法在非指数分布系统中的应用

4.6 小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录