模糊可靠性評估在電力網絡規劃中的應用

潘懷剛

摘 要：供用電的安全性和可靠性受電力網絡運行可靠性的直接影響。據相關數據分析，80%的用電故障的發生都是因為電網系統發生了故障。因此，科學、合理地規劃電力網絡系統配置并進行優化是我國電力網絡規劃工作的重點。分析了模糊集合論及應用概率論的綜合運用方法，探究了電力網絡規劃中模糊可靠性評估方法的應用。

關鍵詞：模糊可靠性評估；電網規劃；模糊集合論；概率論

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.076

隨著全球化信息建設的不斷發展，電力企業網絡建設也邁上了新臺階。立足于長遠的建設發展，建立電力網絡規劃是電力發展的關鍵。電力網絡規劃是指在已知的電源規劃以及負荷預測基礎上，應用現有的電力網絡結構，選擇合理的新建或者擴建線路來滿足電力運行系統的安全性、可靠性和經濟性。電力網絡規劃中隨機性的不確定事件及模糊性的不確定事件都對規劃方案有很大的影響。模糊可靠性評估在電力網絡規劃中的應用要充分考慮電力網絡中的隨機性的不確定事件和模糊性的不確定性事件，概率論與模糊集合論結合使用，共同評估不確定性問題，提高評估結果的可靠性。

1 模糊可靠性評估的應用意義

電力系統中各電氣設備的運行狀態和系統的運行狀態都存在很大的隨機性，并且系統或設備正常的工作時間及故障的停運時間都服從一定的概率分布，所以在計算運行狀態的隨機性的不確定事件對運行系統的可靠性的影響時，采用概率論可靠性的定量評估方法進行分析研究能得到非常好的效果。但是在實際的長期電力網絡規劃中，涉及到的問題不僅有隨機性的不確定性事件，還有很多模糊性的不確定事件，比如電氣設備發生故障、系統突然停電等的發生，還有規化目標中某負荷水平的出現時間等都具有很大的不確定性。但是在規劃目標中，負荷預測值和發電機出力都有很大的模糊性，并且電氣設備發生故障的概率和修復率也會因為統計資料的不完善、統計中出現誤差，以及對未來電網運行的條件或環境的預測不足等都產生模糊性。所以當此類情況發生時，對電力網絡規劃進行可靠性分析時，使用概率論的可靠性評估方法得出的準確概率值和期望值不合理，會使規劃階段產生的數據和未來的實際操作中的數值存在較大偏差，從而使分析得出的可靠性數據指標對具體規劃的制訂失去實質性的指導意義。使用模糊性的可靠性評估方法得出的評價指標代替準確的分析數據，可以給規劃人員足夠的數據范圍，給沒有考慮到的影響因素提供變動空間，所以在此基礎上得出的可靠性水平的出現可能性大小，更符合實際情況。

2 模糊可靠性評估方法

模糊集論是一種沒有明確邊界的集合理論，使用隸屬度描述物體在沒有精確邊界的集合中的分布程度，使用概率描述隨機性事件是否發生。

電力網絡中的各種電氣設備發生故障停運的情況存在隨機性，所以電力網絡運行狀態的變化也存在隨機性。并且電力網絡的運行狀態與各組成設備有關的同時還與電力網絡的負荷水平有關，負荷水平的發生概率和負荷水平的預測值都存在模糊性。在系統狀態變化隨機性的基礎上，使用模糊集合論中的梯形模糊數計算出設備故障率、故障修復率、設備的狀態概率及電網運行的狀態概率等數值的模糊不確定性，運用模糊集合運算計算出模糊可靠性指標，使用模糊數的隸屬函數得出可靠性指標的分布情況，為電力網絡規劃工作提供科學的數據。

以電力設備發生故障的概率為例，根據統計資料可分析得出概率值大于K1且小于K4，取值最大可能出現在K2和K3之間，所以概率值的模糊不確定性的隸屬函數可以表示為：

模糊數的中心值Lk（x）=1.0的平均值為 ，模糊的故障發生率的可能分布情況可以用隸屬函數描述。在評估方法中引入模糊數，可以將運算轉換成模糊數運算。

在電力網絡規劃中，綜合考慮隨機性的不確定事件和模糊性的不確定事件，可以使用可靠性指標進行可靠性評估。

2.1 缺電模糊概率

缺電模糊概率是指電網某天在某負荷水平下，因為電力設備發生故障或停運等造成供電不足的負荷停電模糊概率。此計算方法需要保證各電力設備的運行狀態相互獨立。

2.2 缺電模糊期望值

缺電模糊期望值是指在研究期間，電力網絡在不同的負荷水平下，電力設備發生故障或停運使得電力不足時的負荷停電模糊時間的均值。

2.3 缺電模糊頻率

缺電模糊頻率是指在研究期間，電力網絡在不同的負荷水平下，電力設備發生故障或停運使得電力不足時的負荷停電模糊平均次數。缺電模糊頻率與負荷水平和電力設備狀態有關，電力網絡各狀態之間的轉換率也會影響缺電模糊頻率。電力設備多重故障發生時，需要對所有的故障轉移進行檢驗，然后根據各故障電力設備的模糊修復率來確定對應狀態模糊轉移率。

2.4 缺電模糊持續時間

缺電模糊持續時間指在研究期間，電力網絡在不同的負荷水平下，電力設備發生故障或停運使得負荷停電時模糊平均持續時間。

2.5 模糊電量不足期望值

模糊電量不足期望值指在研究期間，電力網絡在不同的負荷水平下，電力設備發生故障或停運使得電力不足時用戶不能得到供電的模糊缺電量均值。模糊電量不足期望值可以將可靠性和經濟性統一進行考慮，所以可以在電力網絡規劃中綜合評估電力網絡的經濟性和供電的可靠性。

3 結束語

模糊可靠性評估在電力網絡規劃中的應用，可以很好地將電力網絡規劃中的模糊性的不確定影響因素考慮其中，根據模糊性可靠分析方法計算得出的可靠性指標得出分布范圍、得出最大值和最小值及確定值的變化范圍。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕