基于贝叶斯网络时序模拟的配电系统可靠性评估

摘要

配电系统的运行和规划都离不开可靠性评估，现有的配电系统可靠性指标求解方法各有不足，有些方法只适合简单配电系统，有些方法不能求解出配电系统的全部可靠性指标，也不能有效识别系统的薄弱环节，有些模拟方法缺乏收敛判据或收敛判据不尽合理。近年来，随着全球对环境保护和节能问题的日益关注，含分布式电源的配电系统逐年增多，因此，研究含分布式电源的配电系统可靠性评估也是必要的。针对上述种种问题，本文作了深入研究，主要研究成果如下：
　　（1）采用从负荷点出发，先前向遍历再后向遍历的搜索策略遍历元件关系表，以故障模式影响分析法和条件概率算法为依据，能够自动生成描述贝叶斯网络结构的“或”关系表，“联合”关系表、“因果”关系表和各子结点的条件概率。实例结果表明该方法的可行性。
　　（2）分别建立了时不变负荷和时变负荷的基于贝叶斯网络时序模拟的配电系统可靠性指标计算模型，并提出了相应的贝叶斯网络时序模拟推理算法。该算法不但能够求解配电系统的全部可靠性指标，还能够求解出系统故障条件下各个元件故障的条件概率。既能得出对整个系统的总体评价，又能识别系统的薄弱环节。
　　（3）依据中心极限定理和大数定理，推导出模拟算法中样本容量与绝对误差的平方成反比这一结论。为了兼顾模拟时间和计算精度，本章研究了独立事件的选取，拓展了独立事件概念，构造了独立广义事件，即各独立广义事件产生的条件是：初始种子是随机的、循环次数是相同的。
　　（4）针对可靠性评估指标有多个，并且既有有名值指标又有标幺值指标的问题，提出了选取标幺值指标作为收敛判据的依据指标。由于标幺值具有一定的稳定性，所以，选取标幺值指标作为收敛判据的依据指标具有广泛的适用性，它既适用于简单系统也适用于复杂系统。
　　（5）鉴于模拟方法的不确定性，分析了标幺值指标在给定置信概率下总体均值的置信区间，得出置信区间的长度与样本均值的最大绝对误差相关的结论，即置信区间长度的一半等于样本均值的最大绝对误差，进而提出了用绝对误差描述的收敛判据，并将最大绝对误差小于给定计算精度作为主要的实用收敛判据。实例结果验证了该实用收敛判据的正确性与可行性。
　　（6）将系统中的分布式电源作为叶子结点，建立了含分布式电源的配电系统的树状结构。依据孤岛划分原则，描述了约束条件和目标函数数学模型，采用有根树深度优先的搜索策略对含分布式电源的配电系统进行了孤岛划分。实例结果表明该孤岛划分方法的可行性。
　　（7）分析了含分布式电源的配电系统在元件故障后的开关操作过程，提出了含分布式电源配电系统可靠性评估的贝叶斯网络生成方法。分别采用模拟推理算法和精确推理算法对含分布式电源的配电系统进行了评估，结果进一步验证本文提出的基于贝叶斯网络时序模拟推理算法的正确性与优越性。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 配电系统可靠性评估方法研究的发展与现状

1.3 本文的研究内容和结构安排

2 配电系统可靠性指标的基础模型

2.1元件的可靠性指标模型

2.2 等效系统的可靠性参数模型

2.3 负荷点的可靠性指标

2.4 配电系统的可靠性指标模型

2.5 可靠性指标计算条件

2.6 小结

3配电系统贝叶斯网络的建立

3.1 贝叶斯网络介绍

3.2基于故障模式影响分析法的配电系统贝叶斯网络的建立

3.3 适合配电系统的贝叶斯网络组成总结

3.4 实例应用

3.5 小结

4基于贝叶斯网络时序模拟的推理算法研究

4.1贝叶斯网络推理概述

4.2贝叶斯网络时序模拟过程

4.3 时序模拟配电系统可靠性评估计算模型的建立

4.4 贝叶斯网络时序模拟的配电系统可靠性推理算法

4.5 实例验证

4.6 小结

5 配电系统可靠性评估收敛判据的研究

5.1 样本容量与精度的关系

5.2独立事件的选取

5.3基于时序模拟的收敛判据研究

5.4 实例验证

5.5小结

6 含分布式电源的配电系统可靠性评估

6.1分布式电源概述

6.2孤岛概述

6.3 孤岛划分方法

6.4 孤岛划分算例

6.5 含分布式电源配电系统贝叶斯网络的建立

6.6 含分布式电源配电系统可靠性评估

6.7 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

附 录

博士学位在读期间发表的论文和著作

作者简介

致谢