基于模糊专家系统的输电线路分段冰风荷载等效停运率模型

输电线路通常跨度较大,针对一条输电线路在同一时间不同区段可能处于不同冰冻风险等级的状况,引入串联网络模型,先对线路分段,考虑外界条件对停运率的影响,然后再整合,得到整条线路的等效停运率。考虑到气象预测误差和电力系统运行的不确定性对线路停运率计算的影响,建立基于模糊专家系统的线路非解析可靠性模型,将分段等效模型中停运率与主要外界影响因素之间的确定性关系模糊化,选择合适的模糊集、隶属度函数和模糊规则来弥补预测数据不准确带来的缺陷。以IEEE RBTS系统为例,预先设定线路各段所处的天气状况、地形状况和系统运行状态,求解特定工况下线路条件相依的综合停运率。计算结果表明,分段等效模型能够更加准确、合理地反映天气状况和系统状态的变化对线路综合停运率的影响,为评估线路运行风险和电力系统运行可靠性提供了基础。     

考虑气象影响的电力系统运行可靠性评估

气象因素会对线路运行温度产生影响,而线路运行温度与线路的阻抗以及故障停运率等参数密切相关,现有文献在进行系统运行可靠性评估时未充分考虑气象因素对线路多参数的影响。为此,首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究了考虑气象因素的线路温度计算方法和气象条件相依的输电线路实时容量模型,在此基础上建立了导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。其次,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的考虑气象因素的电力系统运行可靠性评估方法。最后,以IEEE 14和IEEE RTS96修改系统为例,分析了气象因素对容量、温度、阻抗、故障率等输电线路实时参数以及电力系统运行可靠性指标的影响,算例结果验证了所提出的考虑气象因素的线路运行可靠性模型和系统运行可靠性评估方法的正确性。     

计及气象因素的输电线路故障概率的实时评估模型

输电线路的实时故障概率的计算是进行电力系统在线风险评估以及实时可靠性计算的重要组成部分。为了计算输电线路的实时故障概率值,根据输电线路的绝缘子、导线、避雷器、杆塔、地线的在线监测数据,分别建立了各个监测量的量化模型,采用未确知有理数理论去确定每层的权重系数,并结合模糊评估法,建立了输电线路实时故障概率的层次评估模型。分析南方电网的故障统计数据,恶劣天气已经成为引起输电线路故障的重要因素。在考虑恶劣天气对输电线路故障概率影响的情况下,提出并建立了考虑输电线路在线监测数据和当前气象条件的输电线路故障概率的实时评估模型。实例分析表明了所提出的输电线实时故障概率评估模型的合理性和有效性。     

计及风速与线路故障率周期时变特性的风电并网系统可靠性评估

目前在风电并网系统长期可靠性评估中,风速多采用威布尔概率分布模型,输电线路故障率多采用年均值故障率,其评估结果无法反映系统可靠性随时间的变化情况。提出了综合考虑风速和输电线路故障率周期时变特性对电网的影响进行可靠性评估。在风电场出力方面,建立了风速的时间周期时变模型,并根据风机输出功率与风速的函数关系进一步建立了风电场的出力模型;在输电线路故障率方面,通过统计气象引起的输电线路故障次数计算历史同期各月故障率,用曲线拟合模拟其变化规律,建立了输电线路故障率周期时变模型。基于上述两种模型,用蒙特卡洛模拟法,对风电并网系统的时变可靠性进行评估,最后用算例进行了验证,评估结果可为电网中长期调度、运维及检修决策等提供参考。     

多因素驱动架空线路故障率模型

架空线路故障停运将严重影响电力系统的稳定安全运行,建立全面量化内外部影响因素的架空线故障率模型对评估电力系统运行风险起到了至关重要的作用。根据架空线路故障机理,提出了多因素驱动的架空线路故障率模型(Multi-Drive-PHM,MDPHM)。以比例风险模型为基础,基准故障概率函数考虑导线老化,连接函数中的协变量选择设备健康状态、负载率和天气状况,各影响因素与故障率的相关性通过假设检验验证。最后采用Levenberg-Marquardt法进行模型的参数估计。算例分析定量展现了各因素对架空线路故障率的影响,验证了模型的有效性。     

电力系统短期可靠性评估综述

短期可靠性评估是监测、量度、预测电力系统短期运行风险的有效工具。电力市场化改革、大规模风电接入与极端天气变化严重影响了电力系统短期可靠性水平。针对短期可靠性评估元件模型、评估框架与指标体系三个方面内容进行了论述。综述了输电线路、发电机以及净负荷的短期可靠性模型,并在输电线路模型中重点考虑了天气状况影响、可靠性的模糊表征、计及暂态稳定性的影响等。总结了三类可靠性评估特征与短期可靠性分析过程,考虑了短期可靠性安全性分析、连锁反应事故防范以及特殊保护方案制定。从系统状态、影响程度等多个角度对短期可靠性指标体系进行了归纳分析。进一步指出短期可靠性评估未来的研究重点及方向。     

考虑隐性故障的继电保护系统可靠性分析及评估

为了更好地评估继电保护系统的可靠性,搭建了考虑隐性故障和系统运行状态变化时单一保护系统的可靠性模型。而后基于所搭建的可靠性模型,计算得到了随潮流变化时隐性故障率的变化情况和隐性故障修复率对继电保护系统正常运行的影响,并给出了基于概率模型的方法对超高压线路继电保护系统的可靠性进行评估。基于概率模型的方法是对马尔可夫状态空间模型方法的一种简化,适合工程应用,为完善继电保护系统的可靠性评估提供了可行的数学方法。算例验证了所提方法的正确性。     

电力系统短期可靠性评估综述

短期可靠性评估是监测、量度、预测电力系统短期运行风险的有效工具.电力市场化改革、大规模风电接入与极端天气变化严重影响了电力系统短期可靠性水平.针对短期可靠性评估元件模型、评估框架与指标体系三个方面内容进行了论述.综述了输电线路、发电机以及净负荷的短期可靠性模型,并在输电线路模型中重点考虑了天气状况影响、可靠性的模糊表征、计及暂态稳定性的影响等.总结了三类可靠性评估特征与短期可靠性分析过程,考虑了短期可靠性安全性分析、连锁反应事故防范以及特殊保护方案制定.从系统状态、影响程度等多个角度对短期可靠性指标体系进行了归纳分析.进一步指出短期可靠性评估未来的研究重点及方向.     

基于马尔可夫模型的输电线路可靠性评估

为了准确分析输电线路的运行情况,针对线路在运行中可能遭受冰雪、雷击、鸟害、外力破坏等因素而处于瞬时性故障或者永久性故障,运用马尔可夫过程原理,探讨了输电线路在某种环境下处于"两状态"或者"三状态"的建模方法。该方法利用数理统计方法分析输电线路处于各种故障的运行数据,得出线路故障率及修复率,再通过MATLAB软件计算输电线路处于各种状态下的概率及系统可靠性。以湖北2001-2005年500 kV输电线路为例,采用该方法计算出系统的可靠性为88.54%,表明该模型能准确反映输电线路实际运行特性,从而提高了仿真模型的精确性。     

考虑运行方式和时变故障率随机评估电压凹陷频次

电力系统的运行状态、线路与母线故障率、线路故障位置等不确定性因素对电压凹陷频次评估有重要影响。传统随机估计法分别假设电力系统运行状态、线路及母线故障率恒定,主观假设线路故障随机分布规律,不能很好地反映实际情况。综合考虑各种不确定性因素,用系统内各机组的发电计划描述系统运行状态;引入天气因子,用线路和母线的时变故障率反映其不确定性;用最大熵原理提取线路故障位置分布规律,不需任何主观假设的不足,评估结果更符合实际。考虑不同运行方式、故障类型、天气条件后,综合评估母线电压凹陷频次。假设3种不同仿真条件,对IEEE-30节点标准测试系统进行仿真分析,结果证明所得到的评估结果更符合实际,评估精度较高,具有一定的理论价值和明显的工程应用前景。     

输电系统N-k故障运行风险分析

随着电网的发展与扩大,N-k故障日益成为造成大规模停电事故的主要原因之一。为研究电网中N-k故障的风险,首先建立考虑多种因素的输电线路可靠性模型和考虑隐性故障的保护系统运行可靠性模型;然后针对传统的系统可靠性评估方法的不足,提出了考虑N-k故障的输电系统风险评估方法,实现系统实时运行情况有效地计算出N-k故障的路径;基于保护元件的隐性故障分析,结合风险理论,建立符合市场要求下的输电系统N-k故障运行风险模型,该模型能有效地结合电网的运行安全性和经济性。最后基于IEEE-RTS79可靠性测试系统进行算例仿真,结果表明,保护配置的方案、输电线率所处运行环境和线路容量都会对N-k故障风险产生相应的影响,基于可靠性理论可以很好地评估输电系统N-k故障运行风险。     

考虑负荷特性的输电网可靠性评估软件开发

综合考虑输电网一年中的负荷变化、线路的检修计划、断路器故障以及线路多重故障,通过时序蒙特卡洛模拟法模拟系统实际运行状态。以下次事件推进原则调整模拟时钟,以相似度度量获得最优的负荷简化曲线,采用直流潮流模型计算故障潮流,以判断线路是否过载。如果线路过载,则采用最优负荷削减模型进行发电机出力的调整和负荷的削减。依据所提方法,利用Visual Basic编制可靠性评估软件。利用所提方法对IEEE RTS 79可靠性测试系统的输电部分进行可靠性评估,结果表明采用所提方法的可靠性评估结果更符合输电网实际运行情况,且不影响计算速度和收敛性。     

考虑相关故障的双回输电线路可靠性评估

电力负荷需求不断增加使得原有输电系统可能出现过负荷现象。特剐是双回平行输电线路,当其中一回线路发生故障退出而另外一回线路仍然运行时,该回线路发生过负荷的概率就会增大,甚至引起相关故障。为了考虑线路过负荷情况下双回平行输电线路的可靠性．提出应用马尔可夫随机过程建立双回平行输电线路考虑相关故障时的可靠性等效模型及其状态空间图．根据该状态空间图计算出考虑相关故障的双回平行输电线路的可靠性指标。利用算例分析了考虑相关故障时双回平行输电线路在可能的相对频率下可靠性,并与传统的双回输电线路四状态可靠性模型的可靠性指标比较。结果验证了所提可靠性等效模型的实用性和有效性,并指出输电线路过负荷运行引起相关故障对输电系统可靠性有较大影响。     

基于潮流熵的输电线路差异化防雷改造顺序研究

为了提高输电线路差异化防雷改造工作的效率,有效降低雷击故障对电网可靠性的负面影响,提出依据输电线路的重要度对其进行有序差异化防雷改造。针对雷电故障导致输电线路跳闸退出运行后线路潮流熵的变化特点,结合熵理论及其在电力系统中的应用,定义潮流转移熵,建立基于潮流转移熵的输电线路重要度评估模型。为加快计算速度,采用直流潮流转移分布因子法计算输电线路上的潮流变化。最后,通过对IEEE 3机9节点系统的算例测试,验证了所提方法的可靠性和正确性。     

基于单向S-粗集理论的输电系统可靠性评估

为研究复杂天气对输电系统可靠性的影响,提出了一种基于单向S-粗规律和F-分解规律的输电系统可靠性评估方法。通过单向S-粗规律处理故障率和天气情况的不确定性,并建立基于复杂天气因素的输电线路可靠性模型,采用非序贯蒙特卡洛方法进行系统可靠性评估;运用F-分解规律形成干扰度指标,并分析不同天气组合对可靠性指标的影响。IEEE 30节点发输电系统的算例分析表明,考虑天气因素的元件可靠性参数模型能准确预测输电线路故障率,所提可靠性评估方法以客观数据(年气候天数)为基础,可以杜绝人为主观因素的影响,揭示了天气因素对系统可靠性的影响规律,评估结果更客观。     

基于贝叶斯网络的架空输电线路运行状态评估

架空输电线路的运行状态直接影响着电力系统运行的可靠性,为了正确的评估运行中架空输电线路的可靠性,提出了一种基于贝叶斯网络架空输电线路运行状态评估方法。基于Bayes网络建立的架空线评估数学模型不仅可以得出输电线路及各部件的4种运行状态概率,还可以很清楚的看到各部件对输电线路运行的影响,便于线路的状态检修,另外,针对传统传统的重要度计算过于主观或客观的不足,在计算权重时提出了一种主客观赋权法。通过实例计算验证了该模型的有效性。     

含风电场的发输电系统可靠性评估

基于序贯蒙特卡罗仿真方法,建立含风电场的发输电系统充裕度评估模型。计及输电线路故障和输电线路有功限制,建立考虑风向、尾流效应以及地形因素影响的风电场内各台机组捕获风速计算模型,并提出了新的关于风电场接入系统的可靠性指标。利用Matlab7编写了相应程序,对引入该模型的IEEE-RTS79系统进行可靠性评估。通过对比不同的接入方案,充分评估大规模风电场对发输电系统可靠性的影响。     

基于马尔可夫链模型的输电线路运行状态及其风险评估

综合考虑影响输电线路运行状态的内、外两方面因素,提出一种基于马尔可夫链模型的运行状态及其风险的评估方法。首先,利用马尔可夫链外推输电线路运行状态,量化外部条件下的线路初始故障概率,并进一步结合系统潮流水平,计算线路实际运行故障概率。其次,考虑系统运行约束,定义相关故障严重性指标及其基于层次分析权重的综合性指标,对线路故障下的系统"影响"进行量化。最后,利用风险评估思想,将线路故障概率与量化后的"影响"相结合,实现对线路运行风险的评估。仿真结果表明,由于综合考虑了内、外影响因子的作用,并涵盖了多类风险因子的评估指标,所提方法对系统中高风险运行的重要线路有较好的辨识能力,且有效回避了因为部分状态信息缺失造成状态评估实现困难的问题,为输电线路状态检修工作提供了参考。     

基于影响因素识别的架空输电线路可靠性管理系统和评估模型

构建了一种高压架空线路可靠性综合监测和管理系统的框架,介绍了线路故障主要影响因素识别的方法,提出了各主要影响因素的模糊分类判据,考虑了线路终端故障,最后建立了计及主要地理环境气象等7个主要影响因素的架空输电线路可靠性评估模型。算例结果表明,建立的模型能更加有效地预测不同输电线路的可靠性指标,为电网运行调度和设备维护部门评估电网安全指标、优化监测和检修计划提供了参考。     

考虑可修多状态的输电线路可靠性评估模型

为了能够更好评估输电线路的可靠性,结合运行实际考虑影响线路可用性的外部因素,提出用Markov模型计算输电线路可靠性指标的方法。在常规的维护、完好状态之外,通过在模型中考虑日常维护工作对线路可靠性的影响引入待维护状态,建立能够反映线路当前状态的相应的状态空间图,并应用状态空间图求解系统的可靠性指标。计算结果表明在一定范围内适当增加线路的日常有效维护能够有效提高线路的可靠性,对于状态检修的应用有重要的参考意义。