探討電網(wǎng)規(guī)劃中的模糊可靠性評估方法

楊樂

摘要：在對電網(wǎng)規(guī)劃中有可能會出現(xiàn)隨機性和模糊性不確定事件這兩種情況，采用概率論對設(shè)備和電網(wǎng)運行狀況的變化以及負荷狀況變化的隨機性進行描述和處理，采用模糊集合論對設(shè)備故障率及其修復率、設(shè)備狀態(tài)以及電網(wǎng)狀態(tài)概率和當某負荷水平發(fā)生概率及其預測值等具有的模糊不確定性進行描述，進行電網(wǎng)規(guī)劃中模糊可靠性評估方法的探討。

關(guān)鍵字：電網(wǎng)規(guī)劃；模糊可靠性；評估方法

引言

電網(wǎng)運行的可靠性與供用電的安全可靠性有直接的聯(lián)系，大約4/5的用電故障都是由電網(wǎng)系統(tǒng)故障所導致的，因此對電網(wǎng)系統(tǒng)配置進行合理規(guī)劃和優(yōu)化成為了我國電網(wǎng)規(guī)劃及管理的重要工作內(nèi)容。而在對電力系統(tǒng)運行可靠性進行評估的時候，往往都會采用數(shù)學中的概率對其進行研究分析，也在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了更多評估方法。

一、模糊可靠性評估方法在電網(wǎng)規(guī)劃中的意義

因為電力系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)備的運行狀況與變化的隨機性都較強，但是在系統(tǒng)和設(shè)備所發(fā)生的故障停運事件和正常運行之間具有一定概率分布的關(guān)系，由此在進行電網(wǎng)規(guī)劃中，就可以采用概率計算的方式進行電網(wǎng)可靠性所受到隨機性變化影響的衡量，也是一種行之有效的方法。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)發(fā)生停電、設(shè)備出現(xiàn)故障以及規(guī)劃中某年負荷水平等都有較強的隨機性，而且統(tǒng)計資料不可避免的會出現(xiàn)誤差或者不齊全等，再加上預測未來電網(wǎng)的運行環(huán)境和條件的模糊性較強，如果在對現(xiàn)代電網(wǎng)規(guī)劃進行可靠性評估的時候，仍然使用傳統(tǒng)統(tǒng)計資料的方式，那么得出的結(jié)果勢必不會與實際相符合，同時還會造成電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)果和未來電網(wǎng)實際運行狀況之間出現(xiàn)巨大差異，進而失去可靠性評估對電網(wǎng)規(guī)劃的實際指導作用。所以，在實際電網(wǎng)運行中，將明確的指標由一些模糊性的指標進行替代，將一個范圍性指標提供給規(guī)劃者，這樣就可以將運行中存在的不確定、不能估計的眾多因素進行充分考慮，進而與實際電網(wǎng)規(guī)劃和發(fā)展相符合。

二、模糊可靠性指標評估

模糊集理論是在不具有精準邊界集合基礎(chǔ)上的一種理論，在模糊集中用隸屬度來對屬于一個不具有精準邊界集合程度的物體進行描述，概率論的隨機性則是對事件發(fā)生與否進行描述的。在進行電網(wǎng)規(guī)劃，特別是針對長期性的電網(wǎng)規(guī)劃來說，不僅僅會涉及到諸多隨機性的不確定因素，還很有可能會涉及到模糊不確定性問題。可以用具有較寬適應性的梯形模糊數(shù)的模糊集合論進行可靠性分析計算中會遇見的模糊性參數(shù)的描述和處理。就以設(shè)備故障率來說，經(jīng)過分析統(tǒng)計資料，其得出的結(jié)果可能是這樣的：其值不會大于T4或者小于T1，那就是說很有可能在T2與T3之間，因此其故障率的模糊不確定性的梯形模糊數(shù)T=（T1，T2），其模糊中心值應該是μT（x）=0.1截集的（T2+T3）/2的平均值。其中就用其隸屬函數(shù)對模糊故障率的可能性分布進行描述，對于其他電網(wǎng)規(guī)劃中的其他模糊性參數(shù)均可用相似方法進行處理。當把模糊數(shù)引入之后，那么模糊數(shù)之間的運算就會取代可靠性指標計算中所含有的一些運算。也就是說，將模糊數(shù)引入到計算其電網(wǎng)各電氣設(shè)備質(zhì)量的問題之后，一些可靠性指標計算將會用到的數(shù)據(jù)就會變?yōu)楦鞣N模糊數(shù)據(jù)，這樣就和將整個運算過程變得更為方便，在相關(guān)人員進行核算的時候還可以節(jié)省核算時間，相對應的能有效節(jié)省核算工作中需要消耗的部分開支。在電網(wǎng)規(guī)劃中，對一些可能會出現(xiàn)的不確定模糊事件所帶來的影響進行綜合考慮，可以采用的對可靠性評估電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性指標分別如下所示：

（1） 缺電模糊概率

缺點概率模糊是指在一個特定的時間里，完整的電網(wǎng)系統(tǒng)正處于一定負荷水平條件下，因為電網(wǎng)發(fā)電機和變壓器和相關(guān)線路問題產(chǎn)生了故障導致供電不足，進而產(chǎn)生負荷停電的模糊概率。

（2） 缺電模糊期望值

在研究一個電網(wǎng)系統(tǒng)的整個過程中，電網(wǎng)系統(tǒng)在負荷水平條件不同的狀況下，因為電網(wǎng)發(fā)電機和變壓器和相關(guān)線路問題發(fā)生故障而引發(fā)的供電不足導致負荷停電出現(xiàn)的模糊時間的平均值，就被稱為缺電模糊期望值。

（3） 缺電模糊頻率

缺電模糊頻率就是在對整個電網(wǎng)進行研究階段中，因為其相關(guān)設(shè)備和線路問題發(fā)生故障，同時整個電網(wǎng)系統(tǒng)中各種不斷發(fā)生變化的狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移率，引發(fā)供電不足而出現(xiàn)的負荷停電的模糊次數(shù)平均值。當只對設(shè)備單重故障進行考慮的時候，就是設(shè)備模糊修復率。當對設(shè)備進行多重故障考慮的時候，就需要檢驗電網(wǎng)中各種不斷發(fā)生變化狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移，然后結(jié)合各個故障設(shè)備的模糊修復率，進而將相應變化狀態(tài)模糊轉(zhuǎn)移率加以確定。

（4） 缺電模糊所持續(xù)時間

在進行電網(wǎng)研究過程中，因為電網(wǎng)各種故障而導致的負荷停電所持續(xù)產(chǎn)生的模糊平均時間，則被稱為缺電模糊持續(xù)時間，也可以認為是缺電模糊頻率與模糊期望值之間的比例值。

（5） 模糊電量不足

在研究電網(wǎng)整個系統(tǒng)的時候，處于某一個階段，因為電網(wǎng)發(fā)電機和變壓器和相關(guān)線路問題發(fā)生故障而導致出現(xiàn)停電，因此勢必會讓用戶缺一定的用電量，而這缺失的用電量平均值就被稱為模糊用電不足。在充分、綜合、全面的考慮電網(wǎng)供電可靠性、經(jīng)濟性的時候，模糊用電不足就是可以起到很大的作用，是有效評估其經(jīng)濟性和可靠性的重要依據(jù)之一，其中模糊用電不足所計算出的數(shù)值能與計算模糊缺電成本之間有著直接關(guān)系。

三、算例與模擬

在進行模擬的時候可以采用RTS的點可靠性試驗系統(tǒng)。用六個A-來代替梯形模糊數(shù)中各個模糊性參數(shù)，截集離散化A={0.00，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00}，每個A截集會和一次Montle Carlo模擬相對應，隨機抽取每個截集取值，1萬次/截集即為批量，每一次調(diào)用不考慮參數(shù)模糊性的常規(guī)可靠性計算將相應可靠性指標確定值加以計算，進而將6個A-的缺電模糊期望值截集的極端值采用Montle Carlo模擬得出，其極端值如圖1所示：

a

0.00

0.20

0.40

0.60 最大值

3.601×10-4

3.510×10-4

3.423×10-4

3.269×10-4 最小值

1.407×10-4

1.533×10-4

1.605×10-4

1.702×10-4

0.80

1.00 3.109×10-4

3.072×10-4 1.871×10-4

1.970×10-4

相應可能性分布如下圖2所示：

隨著增加其模擬次數(shù)，其結(jié)果由模擬法和解析法得出誤差值會越來越小，圖2上虛線所示的就是1萬次/截集的抽樣批次所得出的結(jié)果，其結(jié)果與解析法十分接近，由此可以看出該種方法是可以對電網(wǎng)規(guī)劃進行評估。圖2中的陰影部分所表示的則是在模糊參數(shù)可能性分布中A=1.00截集中僅取所對應的最大值和最小值的時候，通過兩次常規(guī)可靠性計算的結(jié)果。

結(jié)束語

在對電網(wǎng)中可能會出現(xiàn)的模糊性不確定事件和隨機性不確定事件進行綜合考慮就需要應用模糊可靠性評估方法，它結(jié)合了模糊集合論和概率論，對電網(wǎng)規(guī)劃中可能會出現(xiàn)的不確定性因素進行科學合理地處理，從而對電網(wǎng)規(guī)劃中個電氣設(shè)備的情況進行了有效地、全面準確地可靠性定量評估，同時在模糊數(shù)的代數(shù)運算中，其花費的計算時間和和常規(guī)計算較為接近，因此在實際工程中也能適用。

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