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3蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用

3O1电力系统可靠性评估的内容与意义

可靠性指的是处于某种运行件下的元件、设备或者系统在规定时间内完成预定

功能的概率。电力系统可靠性是指电网在各种运行件下，向用户持续提供符合一

定质量要求的电能的能力.电力系统可靠性包括充裕度A（dequacy）和安全性

s（eeurity）两个方面。充裕度是指在考虑电力元件计划与非计划停运以及负荷波动的静态

件下，

电力系统维持连续供应电能的能力,因此又被称为静态可靠性。安全性指的是电力系

统能够承受如蓦地短路或者未预料的失去元件等事件引起的扰动并不间断供应电能

的能力，安全性又被称为动态可靠性。目前国内外学者对充裕度评估的算法和应用关

注较多，且在理论和实践中取得了大量的研究成果，但随着研究的深入也浮现了不少

函待解决的新课题。电力系统的安全性评估以系统暂态稳定性的概率分析为基础，在

原理.、建模、算法和应用等方面都处于起步和探索阶段。由于电力系统的规模很大，

通常根据功能特点将其分为不同层次的子系统，如发电、输电、发输电组合、配电

等子系统，对电力系统的可靠性评估通常也是对上述子系统单独进行。不同层次的子

系统的可靠性评估的任务、模型、算法都有较大区别.电力系统在正常运行情况下，

系统能够正常供电，不会浮现切负荷的事件。如果系统受到某些偶发事件的扰动，

如元件停运包（括机组、路线、变压器等电力元件的计划停运与故障停运）、负荷水平

变化等，可能会引起系统功率失衡、路线潮流越限和节点电压越限等故障状态，进而

导致切负荷。电力系统可靠性研究的主要内容是基于系统偶发故障的概率分布及其

后果分析，对系统持续供电能力进行快速和准确的评价，并找出影响系统可靠性水

平的薄弱环节以寻求改善可靠性水平的措施，为电力系统规划和运行提供决策支持

O

3o2电力系统可靠性评估的基本方法

电力系统可靠性评估方法可分为确定性方法和概性方法两类.确定性方法主

要是对几种确定的运行方式和故障状态进行分析，校验系统的可靠性水平.在电源规划

中，典型的确定性的可靠性判据有百分备用指标和最大机组备用指标；电网规划中，

确定性的可靠性判据主要是校验负荷的最小供电1回路数。电力系统是一个具有随机特

性的系统，负荷水平的波动、元件故障等都具有随机性，确定性方法难以考虑各种状

态的概分布特性，评估结果存在较大偏差，因此概性方法在电力系统的可靠性评

估领域得到更加广泛应用，并在理论和实践方面取得很大的发展。概性可靠性评估

方法主要有解析法和摹拟法两大类，后者普通又被称作蒙特卡洛法。两者的共同点是

都以系统随机状态发生的概对随机状态的后果切（负荷功）进行加权，即不仅考

虑故障的严重性，同时考虑其概性，且对随机状态的分析方法是一致的。两者的根

本区别在于获取系统随机状态及其概值的方法不同，解析法通过故障枚举来获得系

统随机状态，通过解析计算获得系统随机状态发生的概;蒙特卡洛法通过随机抽样

的方法获得系统随机状态，采用统计的方法以随机状态的频来估算概。

解析法的数学模型精确,得到的可靠性指标计算精度高，但该方法的缺点也非常

突出.首先，采用解析法要分析的系统状态数目随着系统元件数目的增长呈指数规律

增长，因此难以应用于大规模电力系统可靠性评估的场合.采用忽略多重故障状态的

“故障筛选技术”来解决这一问题，但显然会在一定程度上削弱解析法在计算精度方

面的优势。其次，采用解析法难以获得频和持续时间指标，而这些又是非常重要的

可靠性信息。最后，解析法难以处理系统中随机因素的影响，如负荷