运行可靠性在线短期评估方案

运行可靠性短期评估基于能量管理系统／广域测量系统（EMS／WAMS）,研究电力系统在实时运行状态下的短期可靠性水平。建立了一套运行可靠性在线短期评估方案,给出了指标体系、评估算法和应用框架。进一步介绍了方案实施中所采用的关键技术：通过建立元件实时模型,评估系统在当前运行状态下的可靠性;基于瞬时状态概率评估系统的短期可靠性;采用快速排序技术进行系统状态选择,协调评估精度和速度的矛盾,实现在线评估;基于系统实时运行工况分析系统状态在预测时刻的后果。通过IEEE—RTS系统验证了整套方案的可行性和有效性。     

计及多状态元件模型的系统状态快速排序技术

在实际电力系统中,由于元件的停运概率不同,一些高重故障会比低重故障的发生概率大。这些大概率高重故障状态的数量多,且对系统可靠性的影响大。而在可靠性评估中,状态枚举法通常采用截止故障重数进行状态筛选,会忽略掉这些大概率高重故障事件。文中提出计及多状态元件模型的快速排序技术,基于元件异常状态序列与相邻系统状态,能够按照概率从大到小依次选取系统状态,直至满足评估精度或数量要求。与直接选择法相比,计算效率优势十分明显。由于该方法能够选出大概率高重故障状态,因此,与截止故障重数方法相比,该方法只需少量的系统状态就可获得较高的评估精度。最后以IEEE-RTS为算例验证了该结论。     

计及天气预测的电力系统运行可靠性短期评估

多变的天气环境和电气量等运行条件会对电力系统短期运行的可靠性产生重要的影响.研究了计及天气预测的电力系统运行可靠性短期评估.建立了基于支持向量机的天气预测模型,并将其与元件短期可靠性模型相结合,以反映气温、风速、天气状况、元件服役时间、负荷水平等运行条件的影响;拓展了短期可靠性指标,并开发了相应的评估算法;通过短期可靠性评估实现了系统薄弱环节定位.对修正的IEEE RTS-79系统的算例分析表明所提模型和算法是合理有效的.该方案可应用到短期运行规划和在线调度领域,为规划和运行人员的科学决策提供必要的决策依据和技术支持.     

计及天气预测的电力系统运行可靠性短期评估

多变的天气环境和电气量等运行条件会对电力系统短期运行的可靠性产生重要的影响。研究了计及天气预测的电力系统运行可靠性短期评估。建立了基于支持向量机的天气预测模型,并将其与元件短期可靠性模型相结合,以反映气温、风速、天气状况、元件服役时间、负荷水平等运行条件的影响;拓展了短期可靠性指标,并开发了相应的评估算法;通过短期可靠性评估实现了系统薄弱环节定位。对修正的IEEE RTS-79系统的算例分析表明所提模型和算法是合理有效的。该方案可应用到短期运行规划和在线调度领域,为规划和运行人员的科学决策提供必要的决策依据和技术支持。     

继电保护系统长期和短期可靠性的参数灵敏度算法

继电保护系统是典型的多元件、多状态、不确定系统,其可靠性对电网安全极为重要。保护系统长期可靠性与元件可用度有关;短期可靠性与元件可用度和状态初值有关。为确定关键元件,提高保护系统可靠性,针对继电保护系统长期和短期可靠性评估,提出状态概率对可靠性参数的灵敏度算法。证明稳态状态概率可用转移率矩阵逆矩阵的最后一列表示,稳态状态概率的参数灵敏度,可用转移率矩阵及其偏导表示。证明瞬时状态概率的矩阵指数,可展开成矩阵级数后求导,随级数数增加导数最终收敛。以输电线路双重保护方案为例,验证了状态概率灵敏度模型的计算精度。     

考虑多信息融合的风电机组状态评估与预测系统开发

为降低风电机组故障发生概率,提高其可靠性,该文利用数据采集与监控系统（supervisory control and data acquisition,SCADA）检测获得的风电机组运行状态数据,通过研究多指标融合状态评价模型及其预测算法,解决风电机组状态参数评估与预测难题。结合SCADA系统结构,设计并规划风电机组状态参数评估与预测系统架构与功能;利用输出功率波动、风能利用率以及开机运行比率3项参数,基于阈值法,建立风电机组状态退化评价指标模型,通过主成分分析法对3个评估标准进行权重计算,并将各指标进行信息融合,综合反应风电机组运行状态;设计Convolutional Neural Network-Long Short-Term Memory风电机组状态预测模型,实施风电场运行状态参数预测;开发风电机组状态评估与预测系统软件,验证所提方法的有效性。     

基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法

安全稳定控制装置作为电网保护系统的一部分，其运行可靠性一直受到广泛的研究。由于装置结构、运行功能等区别，一次设备和继电保护的可靠性评估方法难以直接应用于安控装置。为了实现安控装置的可靠性评估，本文提出了基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法。利用协变量体现非内部因素对装置故障率的影响，构建故障率模型总结装置运行规律，并基于采集到的历史运行数据和状态监测量，通过拟合的方式，计算威布尔分布参数。基于计算所得参数，求解安控装置可靠性评价指标中的可靠度与复合故障概率，并评估安控装置的可靠性水平。最后，利用样本装置进行算例分析，证明本文方法在安控装置可靠性评估过程中的可行性。     

配电系统短期可靠性评估方案

现有配电系统可靠性评估大多基于长期历史数据的平均可靠性,缺少对配电系统短期可靠性快速评估的模型及方法。针对配电网具体元件特点及短期内元件状态,提出一种配电系统短期可靠性评估方案,分别由基于失负荷的配电系统短期可靠性指标,基于改进条件相依的元件短期停运率模型以及基于前推故障扩散算法的配电系统短期可靠性评估分析方法。通过仿真分析,说明所定义的短期可靠性指标的实用性以及评估算法的有效性,为配电系统的短期现场运行提供理论基础与调度指导。     

综合能源系统运行可靠性评估评述Ⅰ:模型驱动法

综合能源系统运行可靠性更加关注系统在实时运行条件下的时变可靠性。对综合能源系统进行运行可靠性评估,不仅能实时反映系统运行状态,还能在考虑多重运行不确定性因素的前提下对未来短时段内的系统运行风险进行预测。综合能源系统涉及多个能源环节,存在不同供能子系统间的耦合问题,影响运行可靠性的因素极为复杂多样。为了规避短期运行风险,提升系统的安全性与可靠性,综合能源系统运行可靠性的建模及评估工作具有重要意义。该文首先对基于模型驱动的综合能源系统设备运行可靠性建模的研究现状进行阐述与总结;然后,从系统状态生成与选取、系统状态分析与评估、可靠性指标建立与计算三方面详细介绍了模型驱动的综合能源系统运行可靠性评估的研究现状;最后,系统归纳了现有研究存在的不足,以便后续研究进行参考和改进。     

基于时变通用生成函数的孤岛运行模式下微电网可靠性评估

并网型微电网进入孤岛运行模式后,其未来短期运行的供电可靠性具有时变性。为此,提出基于时变通用生成函数(TVUGF)的可靠性评估方法。采用马尔可夫—TVUGF模型求取预测风速状态概率及微电网系统时变状态概率,得到分布式电源出力TVUGF模型;考虑微电网计划解列和孤岛切负荷策略,对每个系统状态进行分类故障影响分析,建立微电网可靠性TVUGF模型,进而得出微电网负荷点和系统可靠性指标。考虑到TVUGF运算中需计算的状态数较多,提出TVUGF运算的合并同类项和状态重新划分法,以减少计算量,提高计算速度。采用所述方法对典型低压微电网系统进行可靠性评估,评估结果及分析验证了该方法的正确性和有效性。     

基于实时运行状态的电力系统运行可靠性评估

提出了运行可靠性的概念及其评估算法,评估电力系统在实时运行状态下的安全可靠性水平.该算法分析了线路潮流、母线电压、系统频率等实时运行条件对元件停运概率的影响,建立了基于实时运行条件的元件可靠性模型,并考虑了机组的运行方式、负荷的实时变化、网络结构的变化等实时运行条件对故障后果分析的影响.应用该算法对某一简单电力系统在不同运行状态下的可靠性进行了评估,结果表明实时运行条件对系统可靠性水平有显著影响,所提算法能够如实反映系统实时运行的可靠性水平.     

条件相依的输变电设备短期可靠性模型

输变电设备中长期规划可靠性预测中,变压器和输电线路的可靠性模型常采用恒定的稳态不可用率,然而由于设备的短期停运概率与预测时间和运行条件相关,这种模型并不适用于设备的短期可靠性预测。该文建立了条件相依的输变电设备短期可靠性模型,该模型由温度相依的老化失效模型、天气相依的偶然失效模型和电流相依的过负荷保护动作模型3部分构成。模型定量考虑了历史及未来的天气状况、环境温度、风速、风向、日照热量、负荷水平、服役时间等条件对变压器和输电线路短期可靠性的影响。算例详细计算不同运行条件下变压器的停运概率,分析不同时期影响变压器停运的关键因素。结果表明模型能够正确反映运行条件的变化,是合理有效的。该模型可应用于变压器和输电线路的运行风险评估和电力系统运行可靠性评估,帮助调度人员在短期运行规划和在线运行中做出合理的决策。     

基于实时测量系统的电网运行可靠性评估系统

基于实时测量系统的电网运行可靠性评估系统可以根据电力系统运行状态的变化,给出实时计算结果,并能评估不同运行方式和未来检修方式的可靠性,提高了电网运行可靠性的分析水平。文章概述了当前电力系统可靠性评估的发展现状,阐述了基于实时测量系统的可靠性评估系统的整体架构设计,分析了系统基本功能和实施方案,并着重讨论了系统算法和用户接口的设计。应用本系统对实际电网数据进行了评估,结果表明算法能如实反应系统可靠性水平,对系统的可靠性水平有显著作用。     

大电力系统可靠性评估的系统状态抽取方法研究

大电力系统可靠性评估算法包括3个基本步骤:系统状态抽取、系统状态分析和系统可靠性指标的更新。其中系统状态抽取是大电力系统可靠性评估中的重要起始环节。详细讨论了大电力系统可靠性评估的4种系统状态抽取方法,即状态枚举、状态抽样、状态转移抽样和状态持续时间抽样的基本原理,分析了它们的优缺点,并用RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统进行分析研究。研究结果表明,不同的系统状态抽取方法具有不同的适用范围,并对可靠性评估的计算效率有重要影响。     

含风/光发电系统的复合电力系统可靠性评估

为了保证电力系统安全稳定的运行,需对电力系统进行可靠性评估。针对风电场和光伏电场接入电力系统后对电力系统可靠性的影响,提出了风电场及光伏电场的多态分析模型。建立了可再生能源发电系统的可靠性模型,并将元件故障率及可再生能源的不确定性都考虑在内。采用状态枚举法和条件概率建立了电力系统的概率模型。利用模糊C-均值聚类算法对状态模型进行分析。对加入风电与光伏发电的RBTS和IEEERTS测试系统进行可靠性评估,计算得到不同的可靠性指标。实验结果充分证实了所提出方法的简单性与准确性。     

基于模拟退火算法的元件未知可靠性参数求取方法

元件可靠性参数是进行电力系统可靠性评估的基础,错误的元件可靠性参数必然带来错误的评估结果,进而影响电力系统规划的准确度。考虑到随着负荷侧智能电表等的普及和安装,可以获取相对准确的系统/节点可靠性指标,本文提出了一种利用系统/节点可靠性指标求取未知的元件可靠性参数的方法。首先,基于非序贯蒙特卡洛模拟(Non-sequential Monte Carlo simulation, NMCS)的可靠性评估,建立了可靠性指标关于可变可靠性参数的解析表达式,该解析表达式由给定的元件可靠性参数可以直接地获取可靠性指标值。基于该解析表达式,构建了求取未知元件可靠性参数的非线性方程组;其次,针对非线性方程组的常规求解算法普遍依赖未知变量的初值而未知参数的初值无法直接获取的难点,利用基于模拟退火算法的高阶多项式逼近来给出待求参数的初始值。最后,对于部分误差较大的参数采用具有大范围收敛特性的延拓法进行修正,最终求取准确的未知可靠性参数。分别采用RBTS, IEEE-RTS79和川渝电网测试系统进行分析,算例结果表明：所提方法能有效准确地求取未知的元件可靠性参数。     

大电网可靠性蒙特卡洛仿真的概率不确定性分析

系统状态随机抽样是大电网可靠性蒙特卡洛仿真的重要基础环节,抽取的样本容量与仿真结果的精度和仿真耗时密切相关,因此在给定仿真精度时实现样本容量的概率预估和在给定样本容量时实现计算精度的概率预测,是实现计算精度和计算成本综合权衡的关键。基于中心极限定理深入研究随机变量的样本均值与期望值之间误差的概率预测方法,在此基础上分析失负荷概率(loss of load probability,LOLP)指标的方差系数和样本容量之间的关系表达式,导出方差系数给定时的样本容量置信区间公式及样本容量给定时的方差系数置信区间公式。这些公式的导出,对于实现仿真精度和样本容量之间的定量概率分析具有重要意义,通过对RBTS和RTS96可靠性测试系统的评估分析验证所提方法的有效性和正确性,并得出相关结论。     

输电线路运行可靠性预测

提高电力系统可靠性评估的准确度是改善电网安全运行的关键之一,元件可靠性计算又是系统可靠性评估的基石.传统的元件可靠性采用统计模型,无法表征元件实时状态;而考虑潮流、电压、天气等运行条件影响的元件分析模型,又受到数据来源的限制.综合前2类模型的特点,基于支持向量机和灰色预测技术,根据元件运行时间、输电线路所在区域的污秽等级和落雷密度,提出了2种实用的输电线路运行可靠性预测模型.采用2种预测模型对华东电网500 kV线路可靠性预测的结果表明,文中提出的预测模型较为真实地反映了元件的运行可靠性水平.     

A basic framework for generating system operating health analysis

A probabilistic technique is presented in this paper to assess the operating reserve requirements in a system. In this approach, the generation system is classified into different system operating states. This technique combines deterministic with probabilistic indices to monitor the well-being. The system well-being as designated by deterministic criteria are identified as being healthy, marginal and at risk. A risk index designated as the generating system operating state risk (GSOSR) is defined in this paper as the probability of residing in an undesirable operating state. Technique together with the effect on the GSOSR and the system operating state probabilities of factors such as lead time, system peak load, load forecast uncertainty and generating unit derated states are illustrated by application to the IEEE-RTS (reliability test system)