计及不确定性的高压直流输电系统可靠性评估的模型与算法研究

摘要

高压直流输电(HVDC)是近年来迅速发展的一项技术。我国已经成为世界上HVDC市场最大的国家。高压直流输电系统的可靠运行不仅是完成大容量电力输送的有效保证，而且在稳定地区电网方面起着重要的作用。直流输电系统的可靠性已经成为直流输电工程规划、设计、制造、运行和管理各阶段必须重点考虑的问题。开展直流输电系统的可靠性研究，完善直流系统可靠性评估的理论和方法，具有重要的理论和现实意义。 高压直流输电系统的可靠性评估，和其他电力子系统可靠性评估一样，其计算的基础一可靠性原始参数不可避免地存在不确定性，尤其是对高压直流输电系统，由于统计资料相对较少，原始参数的不确定性更成为影响可靠性指标计算结果的一种主要因素，因此，必须开展计及参数不确定性的高压直流输电系统可靠性评估方法的研究。这方面的已有成果较少，本文就此展开讨论，对处理不确定性的数学模型和相应的可靠性评估算法进行了较为全面和深入的研究。提出的模型可以较为全面地考虑参数不确定性的各种情况，相应的算法可以克服计算结果超宽度问题，而且计算量不大。 本文首次提出“不确定可靠性”的概念，它是“模糊可靠性”概念的推广和一般化。提出了基于不确定性数学理论的电力系统可靠性评估方法的总框架，该框架包含了现有的可靠性评估方法，并给出了一类可以提供更多信息量同时计算量不大的可靠性评估方法。将综合处理随机信息、模糊信息、灰色信息和未确知信息的不确定性数学理论应用于电力系统可靠性分析，为建立更合理的电力系统可靠性模型和评估方法提供了一种新途径。 状态空间法是可靠性分析的一种主要方法，也是高压直流输电系统可靠性评估的主要方法一FD法的基础，对其算法进行改进具有重要意义。本文推导与建立了状态空间法的一种改进算法，该算法在计算的速度和精度两方面都有提高，具有较高价值。 结合高压直流输电系统可靠性评估的FD法，本文建立了基于区间型灰数模型的直流系统可靠性评估算法。该算法可以处理只知道可靠性原始参数取值范围(即原始参数不确定性程度最严重)的情形。灰数模型是首次提出。提出的算法改进措施，可以克服基于灰数的评估算法计算结果超宽度的问题。并在计算机上实现了算法。该算法可以反映所有原始参数变动时对可靠性指标的综合影响，更好地反映系统可靠性的实际情况。同时基于灰数的评估算法也提供了一种灵敏度分析方法。 本文针对高压直流输电系统可靠性评估的FD法，分别建立了基于三角模糊数、梯形模糊数的直流系统可靠性评估算法。这两种算法可以分别处理已知可靠性原始参数取值区间和最可能值的情形、已知原始参数最大取值区间和最可能取值区间的情形。解决了计算结果超宽度问题，并在计算机上实现了算法。 和基于灰数的评估算法一样，基于模糊数的算法得到的指标模糊值能够反映所有原始参数变动时可靠性指标相应的变化情况，而且还可以提供可能性分布信息，是一种包含更丰富信息量的表述法，更符合系统可靠性的实际情况，避免了确定性指标值潜在的盲目性，可以为规划、设计和管理人员决策提供更准确的依据，比单个决策数字好得多。在进行方案比较的时候，可以利用指标的模糊值进行大小比较，能够更充分地计及风险。用了不确定可靠性评估方法，便不用计算灵敏度。 本文提出的“不确定可靠性”模型，是一种通用的可靠性评估模型和方法。作为其通用性的例证，文中提出了基于未确知数学理论的处理配电系统可靠性评估不确定性的新方法，即用未确知有理数表示原始参数和可靠性指标。结合网络等值法，给出了基于未确知有理数的配电系统可靠性评估模型和算法。与前述几种不确定性评估方法一样，该方法可反映各原始参数不确定性对可靠性指标的综合影响。给出了指标值的离散型可能性分布，能够更精细地描述系统可靠性的真实程度。并且，通过一些简化处理后，计算量增加不大，计算量为常规算法的常数倍。 本文提出的可靠性评估的几种不确定性方法与常规方法并不矛盾，常规方法可作为本文几种方法的特殊情况。本文方法是常规方法的一种有意义的拓展，具有更强的合理性与适应性。若采用常规算法来处理数据的不确定性，当需要变动的原始参数较多时，在计算量上与采用本文提出的算法相差悬殊，代价太大。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章基于不确定性数学理论的可靠性评估方法

第三章基于FD法的高压直流输电系统不确定可靠性评估

第四章基于灰数的直流系统可靠性评估算法

第五章基于模糊数的直流系统可靠性评估算法

第六章基于未确知数的配电系统不确定可靠性评估

结论与展望

参考文献

在学期间发表的学术论文及参加的科研项目

致谢