配电网可靠性的蒙特卡罗计算方法与研究

摘要

配电系统可靠性对用户有着显著的影响。随着用户对供电质量要求的提高，配电系统的可靠性评估问题也越来越受到人们的重视。配电系统可靠性评估的基本方法有解析法和蒙特卡罗模拟法，解析法精度较高，但计算规模随着系统元件数目的增长呈指数规律增加，适用于简单的配电系统；而蒙特卡罗法与系统规模无关，适用于复杂的配电系统。蒙特卡罗法的主要不足之处在于计算时间与计算精度的相关性，即为了获得很高精度的可靠性指标，需要模拟很长的时间。蒙特卡罗法在配电系统可靠性评估中具有良好的应用前景，由于工程实践中对评估算法计算精度的要求越来越高，研究各种改进的抽样算法来加快蒙特卡罗的计算效率已成为一个具有理论意义和应用价值的研究课题。
　　 本文从系统结构入手，针对复杂的配电系统，给出了简化的网络等效模型；为了快速有效的进行故障影响分析，给出了两种方法，分别是基于节点故障的影响分析法和基于节点网络的分析法。由于每个自动隔离区节点的故障率相同以及每个手动隔离区节点的故障率和停运时间均相同，提出了配电系统可靠性评估的区域仿真法，以IEEE RBTS BUS6主馈线4为例，仿真结果表明，适当的对馈线进行分区等效，减少了元件节点数目并提高了仿真速度。另外从抽样方法入手，详细叙述了重要抽样法、最优抽样法、等分散抽样法这三种改进抽样法的原理和实现步骤，以IEEE RBTS BUS6主馈线4为例，仿真结果表明：当精度为0.01时，常规抽样法的抽样次数为13050次，而采用重要抽样法的抽样次数为10852次，最优抽样法的抽样次数为9422，等分散抽样法的抽样次数却减少到了3159次。数据显示采用改进的抽样法，在保证可靠性指标精度的前提下，能够减小样本方差，加快蒙特卡罗的收敛速度。最后考虑了负荷转移限制的配电系统可靠性评估，当发生负荷转移时，为了满足线路的传输容量约束和节点电压约束，提出了启发式的故障恢复算法，以IEEE RBTS BUS2为例，计算了负荷转移限制对配电系统可靠性的影响。