基于马尔可夫决策过程的区域电网的可靠性问题研究

摘要

随着科学的进步与发展，我国的电力网络正在飞速发展，电力网络的覆盖面积也越来越广。作电能传输的大动脉，电力系统越来越凸显出其重要性，然而随着电力网络规模的不断扩大，电网结构也越来越复杂，电网的维护难度也越来越高。
　　变压器作为电网中的节点设备，承担着能量转化和传输的重要任务。鉴于在电网运行维护中，常规的等周期维护在设备投入运行的初期阶段存在过度问题，而在设备的劣化阶段又存在维护不足导致可靠性下降的问题，分析了变压器的劣化特性，建立了离散时间的马尔可夫过程的劣化模型。同时考虑电网中不同拓扑位置变压器断电对电网性能影响的差异，以单个变压器的劣化过程模型为基础，整个电力拓扑网络中的变压器为对象，以电网的可靠性最大化为目标，建立了离散时间马尔可夫控维护制过程的系统分析模型。利用Q学习进行仿真实验，验证了该维护优化模型的有效性。
　　考虑电力网络在运行维护时不仅要优化其可靠性，还需要对其经济性进行优化。针对不同拓扑位置变压器断电带来的折扣经济损失不同及维护中设备断电带来的影响，以文中系统的维护控制优化过程模型为基础，进行了电网维护的成本优化。并通过基于模拟退火的Q学习算法进行了求解，得到了最优的维护成本和该成本下的维护策略。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 维护方法的发展

1．2．2 基于状态的维护研究现状

1．2．3 不完全维护研究现状

1．3 本文主要的研究工作及意义

1．4 本文的主要框架

第二章 系统模型及相关背景

2．1 系统模型

2．1．1 模型及适用范围

2．1．2 单个变压器劣化模型的构建

2．2 变压器劣化模型的构建

2．2．1 状态的定义

2．3 故障定义

2．3．1 变压器的维护和观测

2．3．2 变压器的维护措旌

2．4 马尔可夫决策过程

2．4．1 马尔可夫过程

2．4．2 马尔可夫决策过程

2．5 本章小结

第三章 基于MDP的区域电网的可靠性优化模型

3．1 模型的背景及意义

3．2 系统模型分析

3．2．1 系统模型及状态定义

3．2．2 系统的状态转移和维护代价

3．2．3 策略优化算法

3．3 Q学习算法

3．4 仿真实例

3．4．1 固定成本约束下的可靠性优化仿真

3．4．2 固定可靠性约束下的成本优化仿真

3．5 本章小结

第四章 基于MDP的区域电网的成本优化模型

4．1 考虑网络拓扑的多变压器维护模型成本优化问题描述

4．1．1 系统假设

4．2 系统分析模型

4．3 系统的物理和经济模型

4．4 学习优化算法

4．4．1 模拟退火算法

4．4．2 基于模拟退火的Q学习

4．5 仿真结果及分析

4．6 本章小结

第五章 总结及展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况