電力系統可靠性評估

任敏

【摘 要】電力系統的可靠性評估指標指導著電網的運行規劃和工作人員的決策行動，意義重大。本文首要分析了基于不確定性數學理論的電力系統可靠性評估方法，在此基礎上，依據事實強調了區間參數取代精確參數的重要性以及必要性，從而優化的建立了電力系統可靠性評估模型。

【關鍵詞】電力系統；可靠性；時域仿真

【Abstract】The reliability evaluation index of the power system is great significance， guides the operation plan of the power grid and the decision-making action of the staff. This paper first analyzes the reliability evaluation method of power system based on the uncertainty mathematical theory. On this basis， it emphasizes the importance and necessity of replacing the exact parameters of interval parameters， and thus optimizes the reliability evaluation model of power systems.

【Key words】Power Systems； Reliability； Time domain simulation

0 前言

電力能源作為一種清潔的二次能源，且擁有能方便的將電能轉換成其他形式的能量的優點，因此，電能已經成為世界各國的基礎資源，對國民的經濟生活與發展起著無可替代的作用。一旦停電，必定會對人民生活造成不便，甚至會導致重大經濟損失和人員傷亡。因此，保證供電系統的可靠性是至關重要的，但目前，電網結構存在的各種不確定性因素，使得電網的可靠性和安全性得不到充足的保障。

1 電力系統的可靠性

電力系統可靠性（reliability）指的是電力系統能夠不間斷地向用戶提供合乎質量標準和數量要求的電力和電能量的能力，其評估思路是通過不同的可靠性指標來反映系統充裕度（adequacy）和安全性（security）這兩個方面的內容[1]。充裕度指的是電力系統能夠維持不間斷地向用戶提供所需的電力和電能量的能力，又可稱為靜態可靠性；安全性指的是電力系統能夠承受突然擾動的能力，又可稱為動態穩定性[2]。

2 不確定性數學理論

目前，傳統的電力系統可靠性評估主要是依靠隨機數學理論，也就是對電力系統運行過程中出現的不確定性的情況只處理了其中隨機性。但迄今，人們已認識到了 四種不確定性信息：隨機信息、模糊信息、灰色信息和未確知信息[3]。綜合處理這些不確定性信息的數學理論和方法稱為不確定性數學，它包含4個分支，隨機數學、模糊數學、灰色數學和未確知數學，理論基礎分別是康托集合論、模糊集合論、灰集合論和未確知集合論[4]。

在電力系統運行的過程中，上面四種不確定性信息其實都會出現，而不單單只是隨機信息。例如，電網結構被破壞具有隨機性，發電機所需的有功和負荷所需的有功具有模糊性，參數的精確性在環境等因素發生改變具有的模糊性，人為主觀上的不確定性。因此，要將四種不確定性信息綜合起來考慮。

3 可靠性評估方法

實際中的電網架構都是基于電力系統時域仿真的結果和分析構建的，仿真的定義可以用圖1來表示。

在仿真計算研究中，模型參數的準確獲得對仿真的準確度影響頗大[5]。但由于實際存在的各種不確定性信息，仿真中模型的參數便不再精確，因此，引入了區間算法。區間算法還涉及到相關性和包裹效應的問題。相關性問題是由于獨立變量在同一個問題里的重復出現造成的。包裹效應就是說實際的范圍包裹在了計算的范圍內。比如。設x∈[0，1]，y∈[0，1]，函數f（x，y）=（x+y，x-y）。如下圖2所示，實線范圍是計算范圍，虛線范圍是實際范圍，計算范圍是實際范圍的兩倍。

沿用現有指標及其公式的形式，或者稍加改進，用不確定性數表示公式中具有不確定性的參數，指標的結果值用不確定性數或者區間表示。能夠構建出更符合實際的可靠性模型和評估方式。

4 結論

本文討論了電力系統中不確定因素中的必然存在性，從而提出以不確定數學理論，區間參數為基礎的分析方法，能夠構建出更符合實際的可靠性模型和評估方式。與傳統的可靠性評估方式作類比，本文提出的方案在計算的復雜程度上并沒有顯著提高，卻能夠更好地構建電力系統模型，反映電力系統的實際運行情況，有利于網格布局和操作人員做出有利的決定。

【參考文獻】

[1]郭永基.電力系統可靠性分析[M].北京：清華大學出版社，2003.

[2]Billinton R，Allan R. Reliability evaluation of power systems[M].2nd Edition，New York：Plenum Press，1996：3-8.

[3]王清印.灰色數學基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996.

[4]雷秀仁，任震，陳碧云，萬官泉.電力系統可靠性評估的不確定性數學模型探討[J].電力自動化設備2005，25（11）：1-4.

[5]賀仁睦.電力系統動態仿真準確度的探究[J].電網技術，2000，24（12）：1-4.

[責任編輯：朱麗娜]endprint