一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估領(lǐng)域的一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法。該方法首先基于輸電網(wǎng)所在地區(qū)氣候特點(diǎn)、和輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，確定輸電網(wǎng)四季的各種惡劣天氣條件，惡劣天氣條件之外的視為正常天氣條件；然后依據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件出現(xiàn)的概率及各種天氣條件下各類設(shè)備的故障率；最后，依據(jù)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到的時(shí)刻，確定該時(shí)刻所處季節(jié)，結(jié)合該季節(jié)各種天氣條件出現(xiàn)的概率，抽取隨機(jī)數(shù)確定該時(shí)刻的天氣條件，從而確定該時(shí)刻各類設(shè)備的故障率。本發(fā)明的方法為利用時(shí)序模擬法進(jìn)行輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)，有效考慮天氣因素的影響提供了一個(gè)可行途徑。
【專利說(shuō)明】
一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí) 序模擬法中氣象因素的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)正處于社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技水平快速發(fā)展的時(shí)代，各行各業(yè)對(duì)電力的需求日益增 多，依賴日漸增強(qiáng)，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行變得尤為重要。輸電網(wǎng) 可靠性分析的主要工作是對(duì)輸電網(wǎng)可靠性進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)，通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)形式，給出工作 人員在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行以及維護(hù)時(shí)的重要可靠性參數(shù)，用以建設(shè)并維護(hù)安全、穩(wěn) 定、可靠的輸電網(wǎng)絡(luò)，以提高對(duì)用戶的供電可靠性。
[0003] 輸電網(wǎng)中絕大多數(shù)輸電設(shè)備都暴露在外部天氣條件下，特別是架空線路及相應(yīng)開 關(guān)設(shè)備等容易受到天氣條件的影響?？紤]雙態(tài)天氣模型，天氣條件可分為正常天氣條件和 惡劣天氣條件。在我國(guó)惡劣天氣條件主要包括大風(fēng)、大霧、雷雨、覆冰等。惡劣天氣條件相 對(duì)于正常天氣條件，出現(xiàn)的概率雖然不高，但是一旦發(fā)生，會(huì)對(duì)輸電設(shè)備造成損壞或降低其 使用壽命，提高設(shè)備的故障率，對(duì)電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的危害極大。因此在進(jìn)行輸電網(wǎng)可靠性 評(píng)估時(shí)，應(yīng)考慮天氣因素。同時(shí)，天氣因素具有季節(jié)性的特點(diǎn)，我國(guó)大部分地區(qū)的天氣特點(diǎn) 是春季、秋季多大風(fēng)，秋末冬初多大霧，雷雨多出現(xiàn)于夏季，覆冰等多出現(xiàn)于冬季。因?yàn)楦鱾€(gè) 季節(jié)的天氣情況各不相同，所以在考慮天氣因素對(duì)輸電網(wǎng)可靠性的影響時(shí)，需要區(qū)分不同 季節(jié)。
[0004] 電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的兩種基本方法是解析法和模擬法。當(dāng)輸電網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)， 模擬法更為適用。模擬法又稱為蒙特卡洛法，其中時(shí)序模擬法因容易獲得頻率及持續(xù)時(shí)間 等指標(biāo)，在輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估中應(yīng)用最為廣泛。并且，時(shí)序模擬法的抽樣特點(diǎn)使其便于考慮 天氣因素對(duì)可靠性評(píng)估的影響。本發(fā)明的目的就在于提出一種時(shí)序模擬法中氣象因素的處 理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提出一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方 法，用以解決目前電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估領(lǐng)域研究中存在的問(wèn)題。
[0006] -種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法，其特征在于，所述方 法具體包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)氣候特點(diǎn)和輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，確 定輸電網(wǎng)四季的各種惡劣天氣條件，惡劣天氣條件之外的視為正常天氣條件；
[0008] 步驟2 :依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出步驟1所確定的各季節(jié)各 種天氣條件出現(xiàn)的概率；
[0009] 步驟3:依據(jù)輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件 下各類設(shè)備的故障率；
[0010] 步驟4 :采用模擬法進(jìn)行評(píng)估時(shí)，當(dāng)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到某個(gè)時(shí)刻，確定該時(shí)刻所處季 節(jié)，并進(jìn)而抽取隨機(jī)數(shù)確定天氣條件，根據(jù)該季節(jié)該天氣條件下的各類設(shè)備故障率，抽樣獲 取各設(shè)備狀態(tài)并從而得到該時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)。
[0011] 所述計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件出現(xiàn)的概率的過(guò)程是：設(shè)步驟1所確定的某季 節(jié)天氣條件有n種，依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)和氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定每種天氣條件在 該季節(jié)的持續(xù)小時(shí)數(shù)為1\(1 = 1，2,…，n)，設(shè)該季度的總小時(shí)數(shù)為Ts，則該季度各種天氣 條件出現(xiàn)的概率為：Pi = Ti/Ts(i = 1，2，…，n)。
[0012] 所述計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件下各類設(shè)備的故障率的過(guò)程是：
[0013] 步驟301 :設(shè)輸電設(shè)備類型有m種，依據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出該季節(jié)第i種天氣條 件下第」類設(shè)備的平均故障次數(shù)，記為1(1 = 1，2，*"，11;」=1，2，*"，111);
[0014] 步驟302 :設(shè)第i種天氣條件下第j類設(shè)備的故障率為A ^，則其計(jì)算公式為：入^ =w
[0015] 所述確定模擬時(shí)刻所處季節(jié)的過(guò)程是：設(shè)模擬時(shí)鐘初始時(shí)刻為0, 一年以8760小 時(shí)計(jì)，當(dāng)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到時(shí)刻t時(shí)，令ty = t\8760，"\"表示求余，若1416 <= ty < 3624， 則所處季節(jié)為春季；3624 <= ty < 5832則所處季節(jié)為夏季；5832 <= ty < 8016,則所處 季節(jié)為秋季；ty < 1416或ty >= 8716,則所處季節(jié)為冬季。
[0016] 所述抽取隨機(jī)數(shù)確定天氣條件的過(guò)程是：設(shè)模擬時(shí)刻所處季節(jié)每類天氣 出現(xiàn)的概率分別為：Pi，P2，…，Pn，并設(shè)有Vi，v2，…，v n，二者之間滿足下列關(guān)系： K ;抽取[0, 1]之間的隨機(jī)數(shù)r，當(dāng)r彡Vi時(shí)，取第一種天氣條件；當(dāng) i=i Vi < r彡Vi+1時(shí)（i = 1，2，…，n-1)時(shí)，取第i+1種天氣條件。
[0017] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法，其有益 效果如下：
[0018] 本發(fā)明的方法結(jié)合輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估的時(shí)序模擬法，不僅考慮了各種天氣因素的 影響，并更進(jìn)一步考慮了天氣因素隨季節(jié)的變化，因此可以使評(píng)估結(jié)果更準(zhǔn)確。本發(fā)明的方 法為利用時(shí)序模擬法進(jìn)行輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)，有效考慮天氣因素的影響提供了一個(gè)可行 途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說(shuō)明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0021] 圖1為本發(fā)明的一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法流程 圖。具體包括以下步驟：
[0022] 步驟1 :依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)氣候特點(diǎn)和輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，確 定輸電網(wǎng)四季的各種惡劣天氣條件，惡劣天氣條件之外的視為正常天氣條件。
[0023] 步驟2 :依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出步驟1所確定的各季節(jié)各 種天氣條件出現(xiàn)的概率。過(guò)程如下：
[0024] 所述計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件出現(xiàn)的概率的過(guò)程是：設(shè)步驟1所確定的某季 節(jié)天氣條件有n種，依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)和氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定每種天氣條件在 該季節(jié)的持續(xù)小時(shí)數(shù)為1\(1 = 1，2,…，n)，設(shè)該季度的總小時(shí)數(shù)為Ts，則該季度各種天氣 條件出現(xiàn)的概率為：Pi = Ti/Ts(i = 1，2，…，n)。
[0025] 步驟3:依據(jù)輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件 下各類設(shè)備的故障率。過(guò)程如下：
[0026] (1)設(shè)輸電設(shè)備類型有m種，依據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出該季節(jié)第i種天氣條件下第 j類設(shè)備的平均故障次數(shù)，記為^(i = 1，2，…，n;j = 1，2，…，m);
[0027] (2)設(shè)第i種天氣條件下第j類設(shè)備的故障率為X ^，則其計(jì)算公式為：A ^ =隊(duì)/ T1〇
[0028] 步驟4 :采用模擬法進(jìn)行模擬時(shí)，當(dāng)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到某個(gè)時(shí)刻，確定該時(shí)刻所處季 節(jié)，并進(jìn)而抽取隨機(jī)數(shù)確定天氣條件，根據(jù)該季節(jié)該天氣條件下的各類設(shè)備故障率，抽樣獲 取各設(shè)備狀態(tài)并從而得到該時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)。
[0029] 所述確定模擬時(shí)刻所處季節(jié)的過(guò)程是：設(shè)模擬時(shí)鐘初始時(shí)刻為0, 一年以8760小 時(shí)計(jì)，當(dāng)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到時(shí)刻t時(shí)，令ty = t\8760，"\"表示求余，若1416 <= ty < 3624， 則所處季節(jié)為春季；3624 <= ty < 5832則所處季節(jié)為夏季；5832 <= ty < 8016,則所處 季節(jié)為秋季；ty < 1416或ty >= 8716,則所處季節(jié)為冬季。
[0030] 所述抽取隨機(jī)數(shù)確定天氣條件的過(guò)程是：設(shè)模擬時(shí)刻所處季節(jié)每類天氣 出現(xiàn)的概率分別為 ：Pi，P2，…，Pn，并設(shè)有Vi，v2，…，v n，二者之間滿足下列關(guān)系： K =[乃0' = 1，2,…，《);抽取[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)r，當(dāng)r彡Vi時(shí)，取第一種天氣；當(dāng) 1=1 V;彡r彡Vi+1時(shí)（i = 1，2，…，n-1)時(shí)，取第i+1種天氣。
[0031] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法，其特征在于，所述方法 具體包括以下步驟： 步驟1 :依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)氣候特點(diǎn)和輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，確定輸 電網(wǎng)四季的各種惡劣天氣條件，惡劣天氣條件之外的視為正常天氣條件； 步驟2 :依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出步驟1所確定的各季節(jié)各種天 氣條件出現(xiàn)的概率； 步驟3 :依據(jù)輸電網(wǎng)各種天氣下的歷史故障數(shù)據(jù)，計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件下各 類設(shè)備的故障率； 步驟4 :采用模擬法進(jìn)行評(píng)估時(shí)，當(dāng)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到某個(gè)時(shí)刻，確定該時(shí)刻所處季節(jié)， 并進(jìn)而抽取隨機(jī)數(shù)確定天氣條件，根據(jù)該季節(jié)該天氣條件下的各類設(shè)備故障率，抽樣獲取 各設(shè)備狀態(tài)并從而得到該時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法， 其特征在于，所述計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件出現(xiàn)的概率的過(guò)程是：設(shè)步驟1所確定的 某季節(jié)天氣條件有η種，依據(jù)輸電網(wǎng)所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)和氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定每種天氣條 件在該季節(jié)的持續(xù)小時(shí)數(shù)為T 1Q = 1，2,…，η)，設(shè)該季度的總小時(shí)數(shù)為Ts，則該季度各種 天氣條件出現(xiàn)的概率為：Pi = Ti/Ts(i = 1，2，···，η)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方法， 其特征在于，所述計(jì)算得出各季節(jié)各種天氣條件下各類設(shè)備的故障率的過(guò)程是： 步驟301 :設(shè)輸電設(shè)備類型有m種，依據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出該季節(jié)第i種天氣條件下 第j類設(shè)備的平均故障次數(shù)，記為Ki = I, 2，= ???,m); 步驟302 :設(shè)第i種天氣條件下第j類設(shè)備的故障率為λ ^，則其計(jì)算公式為：λ ^ = W4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理方 法，其特征在于，所述確定模擬時(shí)刻所處季節(jié)的過(guò)程是：設(shè)模擬時(shí)鐘初始時(shí)刻為0,一年以 8760小時(shí)計(jì)，當(dāng)模擬時(shí)鐘推進(jìn)到時(shí)刻t時(shí)，令ty = t\8760, "表示求余，若1416 <= ty < 3624,則所處季節(jié)為春季；3624 <= ty < 5832則所處季節(jié)為夏季；5832 <= ty < 8016， 則所處季節(jié)為秋季；ty < 1416或ty >= 8716,則所處季節(jié)為冬季。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電網(wǎng)可靠性評(píng)估時(shí)序模擬法中氣象因素的處理 方法，其特征在于，所述抽取隨機(jī)數(shù)確定天氣條件的過(guò)程是：設(shè)模擬時(shí)刻所處季節(jié)每類 天氣出現(xiàn)的概率分別為=P 1, P2，…，Pn，并設(shè)有V1, V2，…，Vn，二者之間滿足下列關(guān)系：;抽取[〇, 1]之間的隨機(jī)數(shù)r，當(dāng)r彡V1時(shí)，取第一種天氣；當(dāng) Vi彡r彡Vi+1時(shí)（i = 1，2，…，η-I)時(shí)，取第i+Ι種天氣。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK105894145SQ201410583085
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日
【發(fā)明人】趙書強(qiáng), 張明文, 周愛(ài)國(guó), 秦梁棟, 李洪濤, 胡永強(qiáng), 張輝
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)河北省電力公司, 華北電力大學(xué)（保定）