电力系统可靠性评估方法综述

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1、电力系统可靠性评估方法综述　　【摘要】电力系统可靠性分析得到的评估指标对于改善系统的可靠性，指导电网的规划、设计和运行具有重要的意义。本文对当前分析电力系统可靠性的常用方法进行了综述，对解析法和蒙特卡洛法各自的特点进行了比较分析，并指出其在评估过程中无法识别网络可靠性薄弱环节的缺点;最后，介绍了贝叶斯网络在电力系统可靠性评估中的应用，指出了这个方法相对于传统评估方法的优势，阐述了用于提高电力系统可靠性的关键线路识别研究的概念。　　【关键词】电力系统可靠性;蒙特卡洛法;贝叶斯网络;关键线路识别　　1.引言　　电力作为清洁和方便的二次能源

2、，在推进社会进步，提高人民生活质量方面发挥着越来越重要的作用。人们对电力的依赖程度也越来越高，凸显出电力系统可靠性的重要[1]。经济的发展，使用户对供电可靠性和电能质量的要求也越来越高，因此需要找到一种能够切实可行的电力系统可靠性评估方法，以促进供电可靠性的提高。14　　电力系统可靠性是指电网在符合一定约束条件下，能够向用户不间断地提供满足质量要求的电力的能力[2]。电力系统可靠性分为充裕性（adequacy）和安全性（security），充裕性反映在研究时间段内，在静态条件下系统容量满足负荷电力和电量需求的程度;安全性反映短时内，在

3、动态条件下系统容量满足负荷需求的程度[3]。长期以来，由于安全性评估中建模困难和算法方面的复杂性，有关安全性的研究还不够完善[3]，电力系统可靠性研究主要集中在充裕性方面。　　目前电力系统可靠性评估方法主要分为确定性方法和概率性方法两大类[4]。确定性方法主要针对系统已知的几种确定运行方式和故障状态进行分析，评估系统的可靠性水平[5]。确定性方法指系统工作在确定运行状态下，并未考虑系统状态的概率分布特性，与系统实际运行不完全相符，评估得到的指标通常与实际有很大偏差，因此在分析电力系统可靠性时更多的采用概率性评估方法。最常用的概率性评估

4、方法可分为解析法[6]和蒙特卡洛法[7]，这两种方法在分析系统可靠性时各有优点、缺陷以及适用范围。为此西安交通大学别朝红等人提出了混合评估方法[8]，该方法充分发挥蒙特卡洛法和解析法的优点，通过对系统采样状态的简单解析判断来减少每次状态评估的时间，从而提高计算速度，但该方法不能有效识别系统薄弱环节;因此，霍利民等人考虑结合贝叶斯网络[9-10]的不确定性推理来评估电网可靠性。这种方法能很好地改进传统评估方法的不足，既能评估可靠性，也能找到对系统故障影响最大的薄弱环节，其缺点是通常无法评估与时间有关的指标。文献[11]将图形演绎逻辑推理

5、的故障树分析法应用于电力系统可靠性评估中，把系统故障与组成系统的部件故障有机结合起来，解决了较复杂电力系统的可靠性和安全性分析问题，但分析逻辑关系复杂的系统时，故障树分析法的计算量较大;另外，国内外一些学者还考虑利用复杂网络[12，13]的拓扑结构来分析电力系统的可靠性，识别出网络拓扑中的关键线路，以改善系统的可靠性水平。　　2.解析法14　　解析法基于马尔科夫模型，通过数学建模来评估系统可靠性，按分析方法的不同可分为：网络法[14]、状态空间法[15]和故障树法[11]。　　解析法首先用枚举进行事故状态选择，再对枚举的故障状态加以综

6、合分析评估系统的可靠性水平[16]。即先用枚举法选择一种停运状态，后用预先确定的可靠性准则对该停运状态进行潮流分析，得到此次停运可能对系统可靠性产生的影响。枚举系统全部故障状态，就能计算出系统可靠性指标。　　解析法可靠性指标计算如式（1），其中xi为系统状态，P（xi）是当前系统处于状态xi的概率;If（xi）是状态xi的二值函数（若系统正常工作，If（xi）取0;反之则取1）;F（xi）是自变量状态xi的可靠性指标测试函数;是随机函数F（xi）的精确期望值的近似估计。　　（1）　　利用解析法评估电力系统可靠性时通常不考虑多重故障对系

7、统状态的影响，因为当系统处于某一确定状态下，多个元件同时发生故障的概率很小，对可靠性指标的影响也很小，故可忽略不计。解析法概念清晰，比较容易理解，但当评估较大规模的电力系统时，需要评估的设备数较多，系统故障状态随之剧增，会造成计算灾问题[5]。所以，解析法只适用于模拟一些规模较小的简单系统。　　3.蒙特卡洛法14　　蒙特卡洛法采用随机抽样的方法进行状态选择，通过大量重复试验得到系统随机运行状态，从大量的重复样本中统计出系统可靠性指标，其模拟次数与系统规模无关，因此常被用于大型复杂电力系统可靠性评估。蒙特卡洛模拟法根据抽样方法的不同又可

8、分为非序贯蒙特卡洛法（状态抽样法）[17]和序贯蒙特卡洛法（状态持续时间抽样法）[18]。　　3.1非序贯蒙特卡洛方法　　假定系统内每个元件只存在故障和正常两个状态，且各元件发生故障概率彼此独立，则系统元件处于两个状态的