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38200字硕士毕业论文电力系统模型论文:基于蒙特卡罗方法的电力系统可靠性评估算法研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38200字
论点:可靠性,电力系统,评估
论文概述:

本文介绍了发输电系统可靠性评估的常用模型,给出了元件停运模型的建立方法,包括可修复强迫停运、计划停运和共因停运等模型。对电力系统可靠性评估的常用方法进行阐述,如解析法、故

论文正文:

第一章引言

1.1简介
可靠性、高质量、经济性和环保性是电力系统运行的基本要求。为了更好地服务于人们的生活和经济生产,保证用户持续可靠的供电已经成为电力系统最根本的任务。随着现代电力系统结构越来越复杂,系统中包含的部件数量也越来越多。巨大的电力系统正在经历巨大的潜在危险。任何微小的影响都可能造成无法估量的损失,如部件停机、负载变化等。,这可能导致系统功率不平衡、线路功率流超限和节点电压超限故障情况,从而导致大量的负载削减。近年来,全球发生了许多重大电网停电事件,如2012年7月30日印度的停电事件,直接影响了6亿多人的生活,覆盖了全国一半以上的地区。这是南亚国家11年来最严重的停电。这种事故很难根据传统的元件可靠性原理进行合理解释,因为根据可靠性的基本原理,如果忽略元件故障之间的相互影响,多个故障的发生满足“串联”效应,其概率值非常小。然而,实际上,电力系统中灾难性事故层出不穷,造成了理论与实践的巨大差距。迫切需要考虑大电网事件的随机性和考虑各种不确定性的新思路和新方法,以补充和完善当前确定性标准,从而提高现代电力系统的抗风险能力,促进国家电网建设和市场化改革的健康发展。因此,电力系统可靠性评估是从电力系统的规划、设计和运行中提出的一个具有重大经济价值和社会意义的前沿课题。
根据电力系统的特点,国际公认的电力系统可靠性定义是对电力系统根据可接受的质量标准和所需数量持续向电力用户提供电力和电力的能力的衡量。根据电力系统事故故障的概率分布和后果分析,快速准确地评估系统的连续供电能力是电力系统可靠性评估研究的主要内容。规划电网时,通过对电网的可靠性评估,可以合理规划供电容量和接入点,选择无功补偿方案,从而设计出满足不同运行模式下潮流交换控制、调峰和调压要求的电网。编制年度运行模式时,通过可靠性评估,可以发现电网中的薄弱环节,从而向规划和基础设施部门提出改善电网结构的建议,为调度员的调度控制提供参考。通过正常维护状态或特殊运行状态下的可靠性评估,可以指导电厂的有功和无功功率调整方案和启停方式,满足线路变压器的电压质量要求和热稳定性要求。在事故预测阶段,更有必要对系统的可靠性进行评估,对系统的静态安全性进行分析,并对运行方式做出合理的调整方案。由此可见,电力系统可靠性评估已经逐渐渗透到电网规划、设计、运行和管理的各个阶段。

1.2电力系统可靠性评估发展概述
可靠性理论的发展可以追溯到第二次世界大战,当时德国为了评估导弹的可靠性提出了一个重要的可靠性理论:任何部件的故障都可能导致系统(串联系统)故障,其可靠性等于每个独立部件可靠性的乘积。由于独立部件的可靠性小于1,系统的可靠性低于可靠性最差的部件。虽然对可靠性的这种理解非常简单,但它已经上升到了理论水平,因此意义重大。由于人们对可靠性问题认识不足、计算设备落后、缺乏统计数据、有效的可靠性评估技术等原因,可靠性研究在初期发展相对缓慢。随着电力系统规模的不断扩大,电力系统向大容量、长距离、高电压方向发展。特别是在世界范围内的大型电力系统发生多次停电事故,造成巨大的经济和社会损失后,人们更加重视可靠性研究,即在考虑经济性的同时,也更加重视可靠性。1968年,国家电力可靠性委员会(NER)成立。1981年,与加拿大和墨西哥一起成立了北美电力可靠性协会。1997年和1998年,国家电力公司推出了《规划标准》和《实施细则》(电力系统可靠性实施标准);西欧和俄罗斯也制定了自己的标准。在中国,自20世纪60年代以来,可靠性技术逐渐应用于电力行业。随着人们对电力系统认识的加深,人们逐渐意识到完全可靠的持续供电是不可能的期望,但他们有权了解风险水平的相关信息:可能遇到的平均频率、持续时间和停电严重程度等。

第2章电力系统可靠性评估的基本套筒和方法

2.1简介
电力系统可靠性评估是一项复杂的计算。每个可靠性指标的形成需要考虑大量的系统故障状态并对其进行分析,如判断部件是否过载、系统是否断开、负载是否需要切断等。通过潮流计算,最终得到所需的可靠性指标。如图2.1所示,电力系统可靠性评估主要包括以下四个步骤:①输入系统参数和元件停机数据,确定元件停机模型;(2)根据使用的方法,选择系统状态;(3)分析所选择的系统状态;④更新可靠性指标。

2.2可靠性评估指标
发电和输电系统的可靠性通过定量可靠性指标来反映。发电输电系统可靠性评估的目的是获得系统的可靠性指标。本节介绍了电力系统的几个主要可靠性评估指标。在电力系统可靠性评估中,元件是指一组在可靠性统计、分析和评估中不需要进一步细化和整体考虑的装置或设备,如发电机、线路、变压器、断路器等。由于电力系统由不同的部件组成,部件停电模型是系统可靠性评估的基础。组件停机通常可分为独立停机和相关停机。独立停机根据其性质可分为强制停机、半强制停机和计划停机。根据失效状态,可分为完全失效和部分失效。强制停机通常分为可修复故障和不可修复故障。相关停机包括常见原因停机、组件组停机和其他模式。例如,同一杆塔双回线架空线路因雷击同时发生故障,变电站母线故障可能导致主变压器和多回线停运等。前者属于共同原因停电,而后者属于元件组停电。

第3章电力系统可靠性评估.........28
3.1导言.........28
3.2分层均匀采样原则.........29
3.3算法流程图.........35
3.4示例分析.........36
3.4.1系统随机故障状态提取效率的比较.........36
3 . 4 . 2 IEEE-RTS79系统的可靠性评估.........36
第四章基于故障集分类的电力系统.........40
4.1导言.........40
4.2故障集分类原则.........40[/比尔/] 4.3示例分析.........50[/溴/] 4.3.1最大故障数的选择.........50[/比尔/] 4.3.2故障集大小的最佳分配.........52[/比尔/]4 . 3 . 3 IEEE-RTS的可靠性评估.........79
4.4不同方法的系统.........53[/比尔/]第五章总结与展望.........57[/比尔/] 5.1全文摘要.........57[/比尔/] 5.2工作展望.........58

结论

对电力系统可靠性评估模型和方法进行了研究,得到了以下结果:
(1)给出了部件停电模型的建立方法,包括可修复强迫停电、计划停电、共同原因停电等模型。摘要:介绍了电力系统可靠性评估常用的方法,如解析法、故障树法和蒙特卡罗法,并分析了这些方法的区别及其适用范围。描述了系统状态分析流程,阐述了最优减载原理。
(2)提出了一种系统随机状态采样的有效算法。算法所需的随机数数量与系统大小无关。随着系统规模的增大,可以有效地节省计算时间。
(3)常见的改进蒙特卡罗采样方法无法避免对系统无故障状态进行采样,并且很难合理分配每个故障状态的采样时间,导致高可靠性系统效率低下,容易退化。为此,提出了一种分层均匀采样算法,该算法完全避免了对系统无故障状态的采样,并优化分配了每个故障状态的采样时间。它具有算法效率高、不受系统可靠性水平影响的特点。
(4)改进了快速排序方法。在现有快速排序方法的基础上,简化了处理步骤,同时还保证了高概率事件的选择,提高了排序效率,节省了时间。
(5)由于低重量故障的分析非常重要,分析方法在处理上具有准确性和可靠性的优点。对于重断层,蒙特卡罗方法更有效。为了结合两种算法的优点,提出了一种基于故障集分类思想的高效算法,实现了对系统故障状态的分层综合考虑。该算法将系统故障状态集分为排序后的故障子集和采样后的故障子集,并分别采用改进的快速排序法和分层均匀采样法选择最佳故障子集,避免了以往可靠性评估方法单一的不足,实现了效率最大化。将该算法应用于IEEE-RTS79系统发电输电部分的可靠性评估,并与传统的重要采样方法和直接蒙特卡罗方法进行了比较,证明了该算法的有效性。

参考
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