基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，首先输入全网基础数据，根据考虑灵敏度一致性和与元件类型全面性的静态等值方法建立等值网络，并计算所有等值网络参数。运用非序贯蒙特卡洛法模拟元件运行情况和负荷波动大小，获得内网系统的随机状态，之后分析网络拓扑是否存在解列，潮流计算判断支路潮流或节点电压是否越限。最后综合评估系统等值可靠性，并与基于常规挂机等值理论得到的结果进行对比，该等值方法在进行外网等值时，不仅能保证元件类型的全面性，还能考虑潮流和灵敏度一致性，在保证等值精度的前提下结合非序贯蒙特卡洛法，有效提高了可靠性评估的计算速度。

Equivalent reliability evaluation method based on Monte Carlo

The invention discloses an evaluation method of equivalent reliability based on Monte Carlo, the first input basic data of the whole network, according to the consideration of the consistency and sensitivity and element type comprehensive static equivalent method to establish the equivalent network, and calculate all the parameters in the equivalent network. Analog components operation and load fluctuation size using the non sequential Monte Carlo method, random state network system, after analysis of the existence of network topology splitting, flow calculation of branch current or voltage to judge whether the limit. The equivalent reliability of the final comprehensive evaluation system, and compared with the conventional onhook equivalence theory based on the results, the equivalent method in equivalent, can not only ensure the comprehensive element types, but also consider the trend of sensitivity and consistency, in the premise of equivalent precision with non sequential Monte Carlo method, effectively improves the calculation speed reliability evaluation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统可靠性分析领域，特别是一种基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法。
技术介绍
随着新能源的大力发展、电力市场的不断推进以及负荷的不断增长，电力系统逐渐发展成为分层分区且各分区之间又紧密联系的互联大电网。由于各子网之间相互影响日益增强，在对所研究的子网(即内网)进行分析决策时必须对互联外网的影响进行有效考虑。但由于互联大电网规模庞大或涉及行业机密性等问题，各子网之间无法进行完备的数据交换，互联大电网的一体化分析与决策难以实现，因此必须借助于静态等值理论，将外网影响保留在接入边界节点的等值网络中。在内网系统稳态情况下的计算分析中，等值网络保留潮流信息一致性便可以保证内网运行可靠性分析的正确性和精确性，但如果系统状态发生变化，则还必须考虑指示状态变化的灵敏度信息的一致性，并且发电机、线路、变压器、负荷和对地支路运行特性各异，对系统运行可靠性的响应也不同，因此在等值网络中也需要尽可能保留不同元件类型来反映外网信息。现有的可靠性评估方法，对于仅用于仿真研究的小系统通常直接采用全网一体化计算，但对于大规模系统来说，全网的计算时间长，计算量大，甚至可能难以收敛，全网一体化计算将不再适用。在大规模系统和实际系统研究中，现有可靠性评估方法通常直接忽略被研究系统以外的其他网络，或仅保留外部网络在边界节点处的注入功率，即采用简单挂等值机法对外网进行等值。简单挂等值机方法虽然计算简单，但完全忽略了外网的网架结构，在内网出现扰动时，无法反映联络线上的功率变化，不能正确反映外网对内网的电压和功率支撑作用，可能导致可靠性评估指标计算精度难以保证。因此必须从潮流、灵敏度和元件类型三个角度提出新的考虑等值的可靠性评估方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的一种基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，包括以下步骤：S1：获取电网基础数据，根据考虑灵敏度一致性和与元件类型全面性的静态等值方法建立等值网络，并计算所有等值网络参数；构建等值网络；S2：设定抽样次数，运用非序贯蒙特卡洛法对各元件运行状态随机抽样，进而得到内网系统随机状态；S3：判断该内网系统随机状态的拓扑结构是否解列，如果是，则甩去较小部分网络，保留大的网络；S4：如果否，则进入下一步骤S5；S5：运用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算；S6：判断潮流是否收敛，如果是，则判断该系统随机状态下节点电压和支路功率是否越限并存储数据；S7：如果否，则计算系统潮流不收敛的概率；S8：判断是否抽样完毕，如果否，则返回步骤S1重新进行；S9：如果是，则计算可靠性评估指标。进一步，所述电网基础数据包括全网电力一次设备参数和拓扑结构；所述全网电力一次设备参数包括全部线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束条件、变压器的阻抗、对地导纳、变比及传输功率约束条件、全部节点的对地导纳及连接负荷功率、发电机出力及出力约束条件；所述拓扑结构包括电网分区情况及电网中各节点的连接关系；所述电网中各节点包括外网节点集合E、边界节点集合B和内网节点集合I。进一步，所述等值网络采用基于灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法来计算等值网络的等值参数，所述等值参数包括表征原外网线路与发电机在边界节点等值的边界节点间等值支路阻抗边界节点与等值发电机节点间等值支路阻抗等值发电机节点间的等值支路阻抗和表征原外网对地支路在边界节点等值的等值对地支路导纳表征原外网负荷在边界节点等值的等值负荷表征原外网发电机对内网功率支撑的等值发电机出力SeqGi。进一步，所述内网系统随机状态计算具体步骤如下：状态选择：对每个元件的运行状态抽样，按照以下公式组合所有元件的随机状态得到系统的随机状态； x i = 0 , r i > p i 1 , 0 < r i ≤ p i ; ]]>X＝[x1,x2,…,xN]式中，ri为元件i模拟得到的随机数，pi为元件i的不可用率；X为系统状态向量；xi为任意元件i所处状态。进一步，所述内网系统处于状态s的概率采用以下公式计算： P ( S ) = m ( s ) M ; ]]>式中，M为抽样总数，m(s)为状态s出现的次数。进一步，所述内网系统的可靠性评估指标按照以下公式进行计算： P j = Σ k ∈ j P k ; ]]>式中，j表示系统或元件处于某状态的集合；Pk表示系统或元件处于第k次抽样状态的概率；Pj表示系统或元件处于某状态j的概率。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术针对基于现有静态等值模型的内网可靠性评估指标计算的不足，采用基于灵敏度一致性和元件类型全面性的等值模型来计算可靠性评估指标；考虑等值前后灵敏度一致性和等值元件全面性的静态等值方法，以潮流一致性、灵敏度一致性、功率转移特性一致性为前提条件得到该方法等值参数的计算公式，提高外网等值精度，进而保证内网运行可靠性分析的准确性。本专利技术在可靠性评估指标计算中引用了一种外网等值方法，该等值方法在进行外网等值时，不仅能保证元件类型的全面性，还能考虑潮流和灵敏度一致性，在保证等值精度的前提下结合非序贯蒙特卡洛法，有效提高了可靠性评估的计算速度。相比于现有工程上使用的将外网等值为一个注入电流加在边界节电处的等值思想，本专利技术基于新外网等值法对内网系统进行可靠性评估，其可靠性评估指标计算结果更加精确、误差更小。使得对于系统状态的可靠性评估更为准确，更加贴近全网系统运行情况。本专利技术可广本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取电网基础数据，根据考虑灵敏度一致性和与元件类型全面性的静态等值方法建立等值网络，并计算所有等值网络参数；构建等值网络；S2：设定抽样次数，运用非序贯蒙特卡洛法对各元件运行状态随机抽样，进而得到内网系统随机状态；S3：判断该内网系统随机状态的拓扑结构是否解列，如果是，则甩去较小部分网络，保留大的网络；S4：如果否，则进入下一步骤S5；S5：运用牛顿‑拉夫逊法进行潮流计算；S6：判断潮流是否收敛，如果是，则判断该系统随机状态下节点电压和支路功率是否越限并存储数据；S7：如果否，则计算系统潮流不收敛的概率；S8：判断是否抽样完毕，如果否，则返回步骤S1重新进行；S9：如果是，则计算可靠性评估指标。

【技术特征摘要】
1.基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取电网基础数据，根据考虑灵敏度一致性和与元件类型全面性的静态等值方法建立等值网络，并计算所有等值网络参数；构建等值网络；S2：设定抽样次数，运用非序贯蒙特卡洛法对各元件运行状态随机抽样，进而得到内网系统随机状态；S3：判断该内网系统随机状态的拓扑结构是否解列，如果是，则甩去较小部分网络，保留大的网络；S4：如果否，则进入下一步骤S5；S5：运用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算；S6：判断潮流是否收敛，如果是，则判断该系统随机状态下节点电压和支路功率是否越限并存储数据；S7：如果否，则计算系统潮流不收敛的概率；S8：判断是否抽样完毕，如果否，则返回步骤S1重新进行；S9：如果是，则计算可靠性评估指标。2.如权利要求1所述的基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，其特征在于：所述电网基础数据包括全网电力一次设备参数和拓扑结构；所述全网电力一次设备参数包括全部线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束条件、变压器的阻抗、对地导纳、变比及传输功率约束条件、全部节点的对地导纳及连接负荷功率、发电机出力及出力约束条件；所述拓扑结构包括电网分区情况及电网中各节点的连接关系；所述电网中各节点包括外网节点集合E、边界节点集合B和内网节点集合I。3.如权利要求1所述的基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，其特征在于：所述等值网络采用基于灵敏度一致性和元件类型全面性的静态等值方法来计算等值网络的等值参数，所述等值参数包括表征原外网线路与发电机在边界节点等值的边界节点间等值支路阻抗边界节点与等值发电机节点间等值支路阻抗等值发电机节点间的等值支路阻抗和表征原外网对地支路在边界节点等值的等值对地支路导纳表征原外网负荷在边界节点等值的等值负荷表征原外网发电机对内网功率支撑的等值发电机出力SeqGi。4.如权利要求1所述的基于蒙特卡洛的等值可靠性评估方法，其特征在于：所述内网系统随机状态计算具体步骤如下：状态选择：对每个元件的运行状态抽样，按照以下公式组合所有元件的随机状态得到系统的随机状态； x i = 0 , ...

【专利技术属性】
技术研发人员：余娟，刘育明，朱小军，郭林，时权妍，刘珏麟，马梦楠，
申请(专利权)人：重庆大学，国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50