探讨电网规划中的模糊可靠性评估方法

杨乐

摘要：在对电网规划中有可能会出现随机性和模糊性不确定事件这两种情况，采用概率论对设备和电网运行状况的变化以及负荷状况变化的随机性进行描述和处理，采用模糊集合论对设备故障率及其修复率、设备状态以及电网状态概率和当某负荷水平发生概率及其预测值等具有的模糊不确定性进行描述，进行电网规划中模糊可靠性评估方法的探讨。

关键字：电网规划；模糊可靠性；评估方法

引言

电网运行的可靠性与供用电的安全可靠性有直接的联系，大约4/5的用电故障都是由电网系统故障所导致的，因此对电网系统配置进行合理规划和优化成为了我国电网规划及管理的重要工作内容。而在对电力系统运行可靠性进行评估的时候，往往都会采用数学中的概率对其进行研究分析，也在此基础上发展出了更多评估方法。

一、模糊可靠性评估方法在电网规划中的意义

因为电力系统及其相关设备的运行状况与变化的随机性都较强，但是在系统和设备所发生的故障停运事件和正常运行之间具有一定概率分布的关系，由此在进行电网规划中，就可以采用概率计算的方式进行电网可靠性所受到随机性变化影响的衡量，也是一种行之有效的方法。在电网系统中，系统发生停电、设备出现故障以及规划中某年负荷水平等都有较强的随机性，而且统计资料不可避免的会出现误差或者不齐全等，再加上预测未来电网的运行环境和条件的模糊性较强，如果在对现代电网规划进行可靠性评估的时候，仍然使用传统统计资料的方式，那么得出的结果势必不会与实际相符合，同时还会造成电网规划结果和未来电网实际运行状况之间出现巨大差异，进而失去可靠性评估对电网规划的实际指导作用。所以，在实际电网运行中，将明确的指标由一些模糊性的指标进行替代，将一个范围性指标提供给规划者，这样就可以将运行中存在的不确定、不能估计的众多因素进行充分考虑，进而与实际电网规划和发展相符合。

二、模糊可靠性指标评估

模糊集理论是在不具有精准边界集合基础上的一种理论，在模糊集中用隶属度来对属于一个不具有精准边界集合程度的物体进行描述，概率论的随机性则是对事件发生与否进行描述的。在进行电网规划，特别是针对长期性的电网规划来说，不仅仅会涉及到诸多随机性的不确定因素，还很有可能会涉及到模糊不确定性问题。可以用具有较宽适应性的梯形模糊数的模糊集合论进行可靠性分析计算中会遇见的模糊性参数的描述和处理。就以设备故障率来说，经过分析统计资料，其得出的结果可能是这样的：其值不会大于T4或者小于T1，那就是说很有可能在T2与T3之间，因此其故障率的模糊不确定性的梯形模糊数T=（T1，T2），其模糊中心值应该是μT（x）=0.1截集的（T2+T3）/2的平均值。其中就用其隶属函数对模糊故障率的可能性分布进行描述，对于其他电网规划中的其他模糊性参数均可用相似方法进行处理。当把模糊数引入之后，那么模糊数之间的运算就会取代可靠性指标计算中所含有的一些运算。也就是说，将模糊数引入到计算其电网各电气设备质量的问题之后，一些可靠性指标计算将会用到的数据就会变为各种模糊数据，这样就和将整个运算过程变得更为方便，在相关人员进行核算的时候还可以节省核算时间，相对应的能有效节省核算工作中需要消耗的部分开支。在电网规划中，对一些可能会出现的不确定模糊事件所带来的影响进行综合考虑，可以采用的对可靠性评估电网规划的可靠性指标分别如下所示：

（1） 缺电模糊概率

缺点概率模糊是指在一个特定的时间里，完整的电网系统正处于一定负荷水平条件下，因为电网发电机和变压器和相关线路问题产生了故障导致供电不足，进而产生负荷停电的模糊概率。

（2） 缺电模糊期望值

在研究一个电网系统的整个过程中，电网系统在负荷水平条件不同的状况下，因为电网发电机和变压器和相关线路问题发生故障而引发的供电不足导致负荷停电出现的模糊时间的平均值，就被称为缺电模糊期望值。

（3） 缺电模糊频率

缺电模糊频率就是在对整个电网进行研究阶段中，因为其相关设备和线路问题发生故障，同时整个电网系统中各种不断发生变化的状态间的转移率，引发供电不足而出现的负荷停电的模糊次数平均值。当只对设备单重故障进行考虑的时候，就是设备模糊修复率。当对设备进行多重故障考虑的时候，就需要检验电网中各种不断发生变化状态间的转移，然后结合各个故障设备的模糊修复率，进而将相应变化状态模糊转移率加以确定。

（4） 缺电模糊所持续时间

在进行电网研究过程中，因为电网各种故障而导致的负荷停电所持续产生的模糊平均时间，则被称为缺电模糊持续时间，也可以认为是缺电模糊频率与模糊期望值之间的比例值。

（5） 模糊电量不足

在研究电网整个系统的时候，处于某一个阶段，因为电网发电机和变压器和相关线路问题发生故障而导致出现停电，因此势必会让用户缺一定的用电量，而这缺失的用电量平均值就被称为模糊用电不足。在充分、综合、全面的考虑电网供电可靠性、经济性的时候，模糊用电不足就是可以起到很大的作用，是有效评估其经济性和可靠性的重要依据之一，其中模糊用电不足所计算出的数值能与计算模糊缺电成本之间有着直接关系。

三、算例与模拟

在进行模拟的时候可以采用RTS的点可靠性试验系统。用六个A-来代替梯形模糊数中各个模糊性参数，截集离散化A={0.00，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00}，每个A截集会和一次Montle Carlo模拟相对应，随机抽取每个截集取值，1万次/截集即为批量，每一次调用不考虑参数模糊性的常规可靠性计算将相应可靠性指标确定值加以计算，进而将6个A-的缺电模糊期望值截集的极端值采用Montle Carlo模擬得出，其极端值如图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

相应可能性分布如下图2所示：

随着增加其模拟次数，其结果由模拟法和解析法得出误差值会越来越小，图2上虚线所示的就是1万次/截集的抽样批次所得出的结果，其结果与解析法十分接近，由此可以看出该种方法是可以对电网规划进行评估。图2中的阴影部分所表示的则是在模糊参数可能性分布中A=1.00截集中仅取所对应的最大值和最小值的时候，通过两次常规可靠性计算的结果。

结束语

在对电网中可能会出现的模糊性不确定事件和随机性不确定事件进行综合考虑就需要应用模糊可靠性评估方法，它结合了模糊集合论和概率论，对电网规划中可能会出现的不确定性因素进行科学合理地处理，从而对电网规划中个电气设备的情况进行了有效地、全面准确地可靠性定量评估，同时在模糊数的代数运算中，其花费的计算时间和和常规计算较为接近，因此在实际工程中也能适用。

参考文献：

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