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。     

考虑天气变化的输电系统可靠性评估

电力系统可靠性评估的结果受天气变化的影响很大。常规处理天气变化的方法是根据天气情况的平均值对元件的平均故障率进行修正,得出不同天气状态下的平均故障率。但是故障率和天气情况均具有不确定性。为了考虑故障率和天气情况的不确定性对可靠性评估结果的影响,在3态天气模型可靠性评估的基础上,运用联系数处理故障率和天气情况的不确定性。根据联系数运算法则进行输电系统可靠性评估,得到具有联系数形式的可靠性指标。通过评估IEEE-RBTS输电部分的可靠性表明,提出的方法能够反映故障率和天气情况的不确定性对可靠性指标的综合影响,证明了该方法的合理性和有效性。     

计及保护失效的输电网可靠性评估

如何提高输电系统可靠性分析的准确性一直是电力系统可靠性分析的热点课题。基于对保护两类失效、断路器失效及保护系统之间的配合对线路停运的影响分析,首先提出了结合线路完整模型及序贯蒙特卡洛仿真的输电系统可靠性分析新方法;然后建立了可计及保护、断路器失效影响的输电线路完整Markov模型;再根据该模型,采用序贯蒙特卡洛方法,对包括一次和二次设备的电力系统状态进行抽样仿真,并计算出各类可靠性指标,实现了完整电力系统的可靠性分析。所建线路状态模型完整,符合实际的运行状况,从而使得基于所提模型得到的系统可靠性分析结果的准确性及可信性更高。算例证明了所提方法的有效性。     

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。     

含风电接入的发输电系统风险评估

考虑风速的随机性、风电机组的功率特性、风机运行条件、风机的降额运行状态、风电场升压变压器和高压输电线路故障率等因素的影响,建立了风电场可靠性模型。针对风电接入情况下传统评估方法样本容量大、效率低等不足,提出了基于分散抽样蒙特卡洛算法的含风电场发输电系统风险评估方法,此抽样算法将[0,1]区间分成若干子区间,在抽样后分别对每个子区间进行系统状态判断和指标计算,从而增加故障状态的抽样频率,提高抽样效率,在满足精度要求下,有效地减少了抽样次数。针对风电的随机性和间歇性等特点,给出了关于风电接入系统的风险指标,该指标能分别反映风电接入对发电系统和输电系统的影响。通过对改进IEEE-RTS79算例的计算分析验证了所提评估方法和指标的有效性。     

基于模糊专家系统的输电线路非解析可靠性模型

输电线路故障被认为是致使电网连锁故障发展的主要因素,因此,考虑系统运行状况及线路运行环境评估输电线路的可靠性水平,是准确评估电力系统运行可靠性的基础。通过计算p-值对影响线路故障率的因素进行重要度排序,并筛选出了重要因素。在此基础上,建立基于模糊专家系统的线路非解析可靠性模型。该模型结合专家的知识和经验选择合适的模糊集、隶属度函数和模糊规则,考虑各影响因素对线路故障率的综合影响,弥补了历史数据不完善带来的缺陷。通过IEEE RTS算例,分析不同天气和系统状态下,线路故障率的变化情况。计算结果表明,线路非解析可靠性模型能够正确反映天气状况和系统状态的变化,为评估线路运行风险和电力系统运行可靠性提供了基础。     

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。     

输电线路故障率模型研究

综合考虑设备老化、天气因素和设备状态对输电线路故障率的影响,搭建基于比率风险的新型输电线路故障率模型。模型的故障率函数由基准故障率函数和状态描述函数组成,基准故障率函数采用温升老化模型,状态描述函数中的协变量选择与输电线路运行密切相关的天气因素和设备状态,采用极大似然估计法进行模型参数拟合。算例分析表明提出的模型具备表征实际故障率的能力。     

输电网可靠性评估中基于气象因素的处理方法

气象因素会导致输电线路故障,对电网可靠性有较大影响。对原有考虑气象因素的可靠性参数模型进行合理改进,提出不同地理位置输电线路的平均故障率不同,其对应的三态天气及三态天气下的故障次数百分比也存在差异。采用联系数方法处理可靠性原始数据和气象因素等的不确定性,应用状态枚举法对RBTS进行可靠性评估,得到联系数形式的可靠性指标。计算结果表明,元件所处地域不同导致的气象不均匀性对输电网可靠性评估影响不容忽视,联系数形式的可靠性指标亦呈现了不确定性部分的大小,证明所提出的方法更加符合实际。     

考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性评估

电力与通信深度融合是配电网发展的趋势,而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一,研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先,选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素,并对天气要素进行区间划分,构建适合分析电力元件故障和通信元件故障的天气状态模型;其次,结合配电网历史故障数据和历史天气数据,构建以天气状态为变量的电力元件故障概率模型和通信元件故障概率模型;接着,针对通信元件故障使得监视和控制失效而造成的后果评估,给出配电网失负荷量化分析方法;然后,综合考虑电力元件和通信元件故障,提出基于蒙特卡洛方法的配电网信息物理系统可靠性评方法;最后,在改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真测试,验证了所提算法的可行性和有效性。     

计及气候因素的大电力系统可靠性评估

研究了电网可靠性评估中计及气候条件因素的问题。针对不同气候条件下的输电线路元件，建立其可靠性模型，采用Monte Carlo方法对气候区域和输电线路进行抽样，确定区域气候状态和输电元件状态。可以处理输电网络或某一输电线路在同一时刻可能处在不同气候条件下的情况。最后介绍了计及气候条件因素的电网可靠性评估程序编制，给出了程序流程图，并通过算例比较计及气候条件与否对可靠性充裕度指标的影响。     

蒙特卡罗法计算线路雷击跳闸率随机过程研究

针对规程法分析输电线路防雷性能中过于简单化和EMTP计算复杂化问题,用较符合雷击实际过程的蒙特卡罗法计算输电线路雷击跳闸率。因雷击随机过程的选取直接影响计算速度和计算结果的确信度,故在研究了雷电流幅值、波头时间、雷击部位、工频电压瞬时值、风偏等随机过程对跳闸率计算的影响的基础上,综合考虑计算速度和计算结果确信度,确定雷电流幅值、雷击部位、反击时工频电压瞬时值为蒙特卡罗法中需要考虑的因素。经验证设计的蒙特卡罗法雷击跳闸率计算结果和实际运行线路雷击跳闸率统计结果相吻合。     

随机参数对同塔双回输电线路雷击跳闸过程的影响

同塔双回输电线路较之电压等级相同的单回输电线路具有导线数量多、杆塔高度高等结构特点,更易发生雷击故障。为了深入研究同塔双回输电线路雷击跳闸机理,结合忻州地区实际线路数据,基于Monte Carlo法这一随机数学方法建立了适用于同塔双回输电线路的雷击跳闸率仿真流程,并对其随机参数产生的影响进行了深入探讨,比较分析了单、双回输电线路雷击跳闸率受随机参数影响的敏感程度。结果表明,较之同电压等级下单回输电线路,双回输电线路对雷击部位更为敏感,其绕击跳闸率随地面倾角增加而增加的幅度更大;在考虑工频叠加电压后,单、双回输电线路反击跳闸率均有显著提高,地面倾角较大的情况下单回输电线绕击跳闸率略微减小,而双回输电线路绕击跳闸率则有明显增大。     

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,现有研究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,文中首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究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,在此基础上建立导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。然后,提出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节点修改系统为例,分析气象因素对输电线路实时参数容量、温度、阻抗、故障率等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。     

基于Monte Carlo和EGM的同塔双回线路绕击跳闸率的计算

为准确评价输电线路的耐雷性能,采用蒙特卡罗法对雷电绕击线路的随机过程进行统计计算.针对同塔双回线路的实际杆塔结构,改进了电气几何模型(EGM)作为绕击判据,考虑输电线之间的相互屏蔽作用以及雷电先导入射角,通过先导位置落入绕击区间进行绕击的判定.选取220 kV同塔双回线路的实际杆塔进行绕击跳闸率的计算,与已有算法的计算结果进行对比分析,验证了改进算法的合理性,并分析了先导入射角,避雷线横担长度,地面倾角对绕击跳闸率的影响.     

工频电压对输电线路雷击跳闸率的影响

为研究工频电压对输电线路反击跳闸率和绕击跳闸率产生的影响,验证目前的试验结果,从工频叠加影响机理、蒙特卡罗法实例计算两个方面进行了计算和分析。结果显示,工频叠加影响机理分析和蒙特卡罗法实例计算的结论一致:工频电压主要提高了输电线路的反击跳闸率,而对绕击跳闸率影响不大。     

基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法

冰雪灾害会严重影响电力系统的安全稳定运行。为准确评估覆冰情况下电网所面临的风险,提出了基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法。该方法根据覆冰预测系统预测得到未来数天内的输电线路覆冰厚度,根据时变结构可靠性理论建立了输电线路时变失效率模型,建立了考虑融冰装置的输电线路修复时间模型与融冰装置使用间隔时间的模型;针对传统序贯蒙特卡洛法难以反映覆冰线路时变失效率的问题,提出一种可考虑时变失效率的序贯蒙特卡洛模拟法,并将其用于覆冰灾害下的风险评估。以IEEE RTS-79系统为研究对象,验证了所提模型与方法的有效性;分析了覆冰预测间隔时间和融冰装置数量对电网风险的影响,并给出了相关建议。     

1000 kV特高压输电线路防绕击问题的探讨

绕击是1000 kV特高压输电线路雷击跳闸的主要原因,为探讨此问题,分析并比较了目前输电线路绕击计算方法—规程法与电气几何模型法,指出电气几何模型将雷电的放电特性与线路的结构尺寸结合起来,很好解释了线路屏蔽失效现象,用于特高压的绕击计算中,并依据电气几何模型的原理提出减小1000kV线路绕击跳闸率的措施:减小避雷线保护角、安装可控放电避雷针、架设旁路屏蔽地线。