基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法。
【背景技术】
[0002] 在输电系统运行过程中，设备停运是破坏系统安全运行的主要原因，电力设备的 故障率往往决定了故障状态的概率值。元件的故障率是表征该设备运行可靠性的一个重要 指标，也是对输电系统进行风险评估时所需要的最基本参数之一。在风险的评估研究中，一 般都采用传统的可靠性统计的方法来确定设备的故障概率。设备故障概率的确定，需要对 电力设备多年的运行可靠性数据进行整理与统计得到。然而，设备的故障率往往因为统计 资料的缺失而难以确定，例如，由中国国家电力监管委员会电力可靠性管理中心提供的中 国交流系统输电设备的可靠性指标统计中，IlOkV电压等级的数据与电缆数据便有所缺失。 同时，从实际电网的运行可靠性数据中发现，在进行运行风险评估时，对于变电站内部的母 线、变压器等室内设备，采用传统的设备可靠性数据基本与现场运行情况相符；但对于架空 线路等室外元件的故障率，却与传统的可靠性数据有一定差异，需要考虑外加诶环境因素 和其它一些因素的影响。
[0003] 在确定了系统内各元件的故障率后，需要选择一个系统的故障状态进行计算。选 取系统故障状态的主要方法为蒙特卡洛法和蒙特卡洛法。两种方法运用于风险评估时，主 要区别可以概括为：蒙特卡洛法用抽样的方法进行状态选择，用统计的方法得到风险指标； 而蒙特卡洛法则利用枚举技术选择系统的状态，用解析的方法计算风险指标。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，能够方便 快速实现输电系统风险评估，用抽样的方法进行状态选择，用统计的方法得到风险指标。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，包括以 下步骤：
[0006] S1，读入输电系统内各元件的数据；
[0007] S2,计算输电系统内各元件的正常潮流；
[0008] S3,采用蒙特卡洛法随机抽取输电系统内各元件的故障事件，获取输电系统状 态；
[0009] S4,根据所述输电系统状态，形成风险指标；
[0010] S5,判断风险指标是否达到收敛条件，若达到，则进行步骤S6 ;若未达到，则返回 步骤S3 ;
[0011] S6,形成各元件的可靠性指标及输电系统的总风险指标。
[0012] 上述的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，所述步骤S3中，
[0013] 输电系统内每一元件用均匀分布[0, 1]来模拟，假设每一元件有失效和工作两个 状态，且各元件的失效状态是相互独立的。令31表示元件i的状态，Q1R表其失效概率，则 对元件i产生一个[0, 1]区间的均匀分布的随机数R1，使：
[0014]
[0015] 故具有N个元件的输电系统状态s= (S1,...，Si,...，sN)，当抽样的数量足够大， 系统状态s的抽样频率可作为其概率的无偏估计，即：
[0017] 公式⑵中：M是抽样数，m(s)是在抽样中出现系统状态s的次数。
[0018] 上述的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，其中，所述步骤S5中，所述收 敛条件是指足够的抽样精度，若风险指标达到足够的抽样精度，则进行步骤S6 ;若风险指 标没有达到足够的抽样精度，则返回步骤S3。
[0019] 本发明的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，与现有技术相比的有益效果 是：首先要对系统内各种设备进行状态抽样，系统的状态是从设备概率分布函数中抽样确 定的。在给出了元件状态抽样时所需的各种变量的概率分布，抽样过程可借均匀分布和正 态分布的伪随机数发生器来实现。对每一系统样本状态，都存在与其对应的状态概率值与 后果值，在累积了足够数目的样本后，对每次风险分析得到的结果进行统计而得到最终的 风险指标。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对 其【具体实施方式】进行详细地说明：
[0022] 本发明的实施例：请参阅图1，基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，包括以 下步骤：
[0023] S1，读入输电系统内各元件的数据；
[0024] S2,计算输电系统内各元件的正常潮流；
[0025] S3,采用蒙特卡洛法随机抽取输电系统内各元件的故障事件，获取输电系统状态； 步骤S3中，
[0026] 输电系统内每一元件用均匀分布[0, 1]来模拟，假设每一元件有失效和工作两个 状态，且各元件的失效状态是相互独立的。令31表示元件i的状态，Q1R表其失效概率，则 对元件i产生一个[0, 1]区间的均匀分布的随机数R1，使：
[0027]
[0028] 故具有N个元件的输电系统状态s= (S1, . . .，Si, . . .，sN)，当抽样的数量足够大， 系统状态s的抽样频率可作为其概率的无偏估计，即：
[0030] 公式（2)中：M是抽样数，m(s)是在抽样中出现系统状态s的次数；
[0031] S4,根据所述输电系统状态，形成风险指标；
[0032] S5,判断风险指标是否达到收敛条件，若达到，则进行步骤S6 ;若未达到，则返回 步骤S3 ;
[0033] S6,形成各元件的可靠性指标及输电系统的总风险指标。
[0034] 步骤S5中，收敛条件是指足够的抽样精度，若风险指标达到足够的抽样精度，则 进行步骤S6 ;若风险指标没有达到足够的抽样精度，则返回步骤S3。
[0035] 本发明的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法依据是，一个系统状态是所有 元件状态的组合，且每一元件状态可由对元件出现在该状态的概率进行抽样确定，该方法 由于计算时间与计算精度之间的矛盾，通常采用截止方差来保证精度。
[0036] 本发明的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，首先要对系统内各种设备进 行状态抽样，系统的状态是从设备概率分布函数中抽样确定的。在给出了元件状态抽样时 所需的各种变量的概率分布，抽样过程可借均匀分布和正态分布的伪随机数发生器来实 现。对每一系统样本状态，都存在与其对应的状态概率值与后果值，在累积了足够数目的样 本后，对每次风险分析得到的结果进行统计而得到最终的风险指标。
[0037] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【主权项】
1. 基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，读入输电系统内各元件的数据； 52, 计算输电系统内各元件的正常潮流； 53, 采用蒙特卡洛法随机抽取输电系统内各元件的故障事件，获取输电系统状态； 54, 根据所述输电系统状态，形成风险指标； 55, 判断风险指标是否达到收敛条件，若达到，则进行步骤S6;若未达到，则返回步骤 S3 ； 56, 形成各元件的可靠性指标及输电系统的总风险指标。2. 根据权利要求1所述的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，其特征在于，所 述步骤S3中， 输电系统内每一元件用均匀分布[〇，1]来模拟，假设每一元件有失效和工作两个状 态，且各元件的失效状态是相互独立的。令31表示元件i的状态，Q1R表其失效概率，则对 元件i产生一个[0, 1]区间的均匀分布的随机数R1，使：故具有N个元件的输电系统状态s = (Sl，. . .，Sl，. . .，sN)，当抽样的数量足够大，系统 状态s的抽样频率可作为其概率的无偏估计，即：公式（2)中：M是抽样数，m(s)是在抽样中出现系统状态s的次数。3. 根据权利要求1所述的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，其特征在于，所 述步骤S5中，所述收敛条件是指足够的抽样精度，若风险指标达到足够的抽样精度，则进 行步骤S6 ;若风险指标没有达到足够的抽样精度，则返回步骤S3。
【专利摘要】本发明公开了一种基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，包括以下步骤：读入输电系统内各元件的数据；计算输电系统内各元件的正常潮流；采用蒙特卡洛法随机抽取输电系统内各元件的故障事件，获取输电系统状态；根据所述输电系统状态，形成风险指标；判断风险指标是否达到收敛条件，若达到，则进行下一步骤；若未达到，则返回第三步骤；形成各元件的可靠性指标及输电系统的总风险指标。本发明的基于蒙特卡洛法的输电系统风险评估方法，用抽样的方法进行状态选择，用统计的方法得到风险指标。
【IPC分类】G06Q50/06
【公开号】CN105069701
【申请号】CN201510484135
【发明人】倪春华, 钱军, 邓孟华, 朱钦
【申请人】国网上海市电力公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月10日