在对一个电力系统进行可靠性评估时 ,通常 认为在所要评估的时段内 ,网架结构 、机组的强迫 停运率 、输电线的故障率等数据都是不变化的 。 在这种假设下 ,评价系统的可靠性与如下问题的 解决方法是相通的 :若要维持互联电力系统的各 个区域的可靠度都在某个要求的水平 ,那么 ,各个 区域应保持多少旋转备用 。
Abstract:W ith the rap id grow th of power system s, it becomes an important top ic to quickly and p recisely evaluate re2 liability of different areas in a large interconnected power system. The main methods and computation techniques of reliability evaluation app lied to interconnected power system s were summarized and compared, including the basic re2 liability evaluation methods, methods based on enumeration app lied to multi2area system s, methods based on statis2 tics2p rediction, and methods based on Bayesian network. Key words:multi2area interconnected power system; reliability evaluation; enumeration; statistics2p rediction; Bayes2 ian network
NS
∑ E ( F) = ( 1 /N S ) F ( xj )
(4)
j =1
按照抽样机理的不同 , Monte2Carlo法可以分
为序贯 Monte2Carlo 法和非序贯 Monte2Carlo 法 ,
其具体的做法在文献中 [ 7 ]和 [ 10 ]中有详细介
绍。
Mon te2Ca rlo 方法 的 特 点 之 一 就 是 使 用 非 常 灵活 。在处理多区域互联系统可靠性评估问题
第 37卷 第 11期 2009年 11月
Vol. 37 No. 11 Nov. 2009
多区域互联电力系统可靠性评估方法综述
李禹鹏 1 ,严 正 1 ,贾燕冰 1 ,王 亮 2
(1. 上海交通大学 电气工程系 ,上海 200240; 2. 华东电力调度中心 ,上海 200002)
摘 要 :在电力系统互联规模逐年扩大的背景下 ,准确快速地评估互联中各区域的可靠性水平是一项重要课 题 ,针对适用于多区域互联电力系统可靠性评估的主要方法和计算技术进行了综述 ,包括 :互联电力系统可靠 性评估的基本方法 ;适用于多区域互联系统的基于枚举的可靠性评估方法 ;基于统计预测的可靠性评估方法 ; 基于贝叶斯网络的可靠性评估方法 。最后 ,对各种方法进行了对比 。 关键词 :多区域互联电力系统 ;可靠性评估 ;枚举法 ;统计预测 ;贝叶斯网络 作者简介 :李禹鹏 (19862) ,男 ,硕士研究生 ,主要研究方向为电力系统稳定分析 。 中图分类号 : TM715 文献标志码 : B 文章编号 : 100129529 (2009) 1121848207
本文首先简要介绍互联电力系统可靠性评估 的基本方法 。然后 ,依次对等效模型法 、双风险评 价指标法 、状态分解法及其改进 、其他一些基于枚 举的方法 、统计预测法 、贝叶斯网络模型法等针对 多区域互联系统可靠性评估问题的具体方法进行 了综述 。最后 ,对各种方法的特点进行了对比 。
1 基本方法
研究大型互联电力系统可靠性评估问题的一 个最常用的思路就是将整个系统视为一个发输电
时 ,其方法本身就可以灵活地计算出某指定节点 或区域的可靠性指标 。该方法本身的改进空间在
于如何减少计算量 ,为了达到这个目的 ,就需采用 一些方差更小的系统可靠性评价指标函数 F,在 文献 [ 7 ]和 [ 11 ]中对这方面的一些主要成果进行 了介绍 。
2 基于状态枚举思想的评估方法
在 1. 2节中简要介绍了解析法的基本做法 , 其中最主要的一步就是通过枚举的方法得到系统 状态空间 ,因而这种方法也常被称为枚举法 。显 然 ,完全枚举系统状态工作量将过于庞大 。在枚 举思想的基础上 ,针对多区域互联型电力系统的 特点 ,有许多文献提出一些效率更高或者更有针 对性的可靠性评估方法 。下面对这些方法进行介 绍。 2. 1 区域供电充裕度等效模型法
为了解决这个问题 ,文献 [ 15 ]提出了“双风 险评价指标 ”的概念 ,分别为孤立系统风险 ( SSR , Single System R isk)和互联系统风险 ( ISR , Inter2 connected System R isk) 。其中 SSR 是指不考虑区 域间电力支援的情况下 ,即各个区域孤立运行时 , 每个区域的风险指标 ; ISR 是指考虑区域间的电 力支援之后 ,各个区域的风险指标 。
该方法经文献 [ 13 ]和文献 [ 14 ]进一步完善 , 使之在理论上可以应用于任何结构的互联电力系 统的可靠性指标计算 。然而 ,这种方法也有一些 缺陷 : ①当系统的拓扑结构 、负荷类型 、事故紧急 程度等因素发生变化时 ,需重新计算 A I和 IA 各 自的停运容量概率表 ,方法的灵活性较低 ; ②这种 方法并没有提到如何处理各个系统的负荷具有相 关性时如何计算各自的停运概率 ; ③该方法的效 率对 A I和 IA 的相对大小十分敏感 ,当 A I与 IA 相比非常小时 ,计算效率很高 ,反之 ,若 A I的规模 和 IA 相当 ,则计算效率很低 。 2. 2 分区旋转备用双风险评价指标法
在文中假定 ,各个区域应该达到相同的符合 要求的可靠度 。文章中以两区域互联的系统为 例 ,每次计算各个系统的可靠度是否达到要求 ,若 都达到要求 ,则计算停止 ;若没有达到要求 ,则对 风险度较高的区域增加 1 台机组 ,然后继续重复 计算 ,直到所有区域的可靠度达到要求为止 。
图 1 互联电力系统和等效模型示意图
针对 A I和 IA 两部分区域 ,根据实际计算的 要求 ,分别枚举运行状态 ,计算在各个状态下 A I
1850
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和 IA 的等效发电容量和等效负荷 ,以及相应的概 率 ,从而得到 A I和 IA 的停运容量概率表 。于是 , 原来的多区域互联系统变成了两区域互联系统 , 使进一步的分析计算大为简化 。
望 EPN S 等 ) 。系统的可靠度就可以用可靠度评
价指标函数的数学期望来表达 :
∑ E ( F) = F ( x) P ( x)
(3)
x∈X
从概念上来说 ,解析法的最基本做法就是使
用枚举的方法 ,枚举式 ( 1)所表示的系统状态 ,进
而形成系统状态空间 X ,然后按照式 (3)计算出系
统的可靠性评价指标 。因为完全枚举系统状态对
照枚举的方法获得系统状态空间 ,而模拟法则通
过生成随机数的方法对系统状态的概率分布进行
模拟 。Monte2Carlo法的基本步骤如下 [ 7 ] 。
(1) 根据系统状态的概率分布函数 P ( x) ,从
状态空间 X 中随机抽取系统状态 ;
(2) 重复步骤 ( 1) N S 次 ,其中 N S 为某一预
Rev iew of m ulti2area in terconnected power system reliab ility eva lua tion
L I Yu2peng1 , YAN Z heng1 , J IA Yan2bing1 , WAN G L iang2 (1. Dep t. of Electrical Engineering, Shanghai J iaotong Univ. , Shanghai 200240, China; 2. D ispatch & Communication Center, East China Grid Company L im ited, Shanghai 200002, China)
然而 ,在电力系统实际运行中 ,常常需要了解 互联系统中各个区域的可靠性水平和运行状 况 [ 8 ] 。特别是近年来电力市场的引入 ,为了满足 系统运行的经济性和可靠性要求 ,各运营商和调 度机构希望了解在考虑区域间互联的情况下 ,自 身运营区域的备用容量确定和区域电价等问 题 [ 9 ] 。这些新的问题使得区域系统可靠性研究 的必要性重新得到了重视 。
自 20世纪 80年代始 ,北美 、欧洲已形成多区 域互联的大型电力系统 ,对多区域互联系统中各 个区域的可靠性评估方法的研究取得了大量成 果 ,在文献 [ 3 ] ～ [ 6 ]中有对这些研究成果的汇 编。
20世纪 90 年代 ,在计算机处理能力飞速发 展的背景下 ,很多电力研究人员提出了一些将互 联电力系统视为一个发输电组合系统整体进行研 究的方法 。文献 [ 7 ]对这一类方法进行了详细总 结 。相应地 ,在这一时期 ,针对多区域互联型电力 系统特点的可靠性评估的研究工作明显减少 。
1. 1 解析法
若系统模型中包含 m 个元件 (如发那么系统在某时刻的状
态表示为 :
x = ( x1 , x2 , …, xm )
(1)
式中 xi ———元件 i时刻的状态 。
所有可能的系统状态 x将组成系统的状态空
间 X。若每个元件处于状态 xi 的概率 P ( xi )为已
知 ,则系统处于状态 x的概率为 :
m
∏ P ( X ) = P ( xi )
(2)
i =1
为了量化 评 估 每 种 系 统 状 态 下 系 统 的 可 靠