[发明专利]一种微网供电系统可靠性的模拟评估方法

权利要求书

1.一种微网供电系统可靠性的模拟评估方法，其特征是包括以下步骤：

S1确定评估模型；

S2元件状态抽样；

S3进行系统评估；

所述的步骤S1包括以下子步骤：

S1-1建立风机模型

式中，P_w为风机的实时出力，单位为kW，参数A、B、C为风机出力曲线非线性部分的多项式拟合系数，SW_t为第t个小时的实时风速，单位为m/s，V_ci为启动风速，V_r为额定风速，V_co为切除风速；

其中SW_t的实时出力序列采用自回归滑动平均模型产生：

SW_t＝μ_t+σ_ty_t；(2)

y_t＝φ₁y_t-1+φ₂y_t-2+…φ_ny_t-n+α_t-α_t-1θ₁-α_t-2θ₂-…-α_t-mθ_m；(3)

μ_t为某地区的历史平均风速，σ_t为风速分布的标准差，y_t为时间序列，φ_i,i＝1,…n为自回归系数，θ_j,j＝1,…m为滑动平均系数，α_t为白噪声系数，服从均值为0、方差为 的独立正态分布；

通过公式(1)、(2)、(3)，获得全年中每一小时的风速值，进而求得全年中每一小时的风机实时出力序列；

S1-2建立光伏模型

式中，P_b为光伏的实时出力，单位为kW；P_sn为光伏的额定功率，表示在标准测试条件下单位光强所能产生的功率；G_std为额定光照强度，单位为kW/m²；R_c为某一特 定光照强度，在该光照强度下光伏出力与光照强度的关系开始由非线性变为线性；G_bt为第t个小时的实时光照强度，单位为kW/m²；

G_bt的实时光照强度通过对历史光强的概率分布统计的抽样得到；

S1-3建立蓄电池模型

式中，ΔW_t为t时段内蓄电池外部充放电电量，其等于充放电功率与时段t的乘积；B_t为充放电前蓄电池的剩余容量，B_t＝B_norm×Soc(t)，其中B_norm为蓄电池额定容量，Soc(t)为充放电前的荷电状态，B_t+1为充放电结束后蓄电池的剩余容量；B_min、B_max分别为蓄电池的最大、最小容量；

S1-4建立负荷模型

L_t＝L_p×P_w×P_d×P_h(t)；

式中，L_p为年负荷峰值，P_w为与第t个小时对应的年-周负荷曲线中的值，P_d为与第t个小时对应的周-日负荷曲线中的值，P_h(t)为与第t个小时对应的日-小时负荷曲线中的值；Lt为t时负荷值；

所述的步骤S2包括以下子步骤：

S2-1求元件失效前平均运行时间和平均修复时间

在微网系统中，绝大部分元件为可修复元件，其状态变化情况可通过稳态的“运行-停运-运行”的循环过程来模拟，元件的参数满足如下关系式：

式中，MTTF为元件失效前平均运行时间，MTTR为元件的平均修复时间，分别是TTF和TTR的均值；λ为失效率，即失效次数/年，μ为修复率，即修复次数/年，TTF为失效前运行时间，即无故障工作时间，TTR为修复时间，即失效时间；

S2-2求元件的失效前运行时间与修复的时间

在对微网系统进行可靠性分析时，认为元件的下次故障与前次故障无关，即元件故障具有无记忆性；因此，认为元件的失效前运行时间与修复的时间均服从指数分布，其概率密度函数为：

式中，f(t)表示元件在t时刻发生故障的概率；g(t)表示元件在t时刻被修复完成的概率；f(t)与g(t)的概率分布函数为：

式中，F(t)表示元件故障时刻小于t的概率；G(t)表示元件修复时刻小于t的概率；

对上式稍作变化，得：

其中，F′(t)表示元件的无故障工作时间为t的概率；G′(t)表示元件的修复时间为t的概率；

如此，F′(t)和G′(t)均为区间[0,1]内的数；因此，通过产生位于[0,1]之间的随机数的方式，反过来抽样元件的无故障工作时间和修复时间，其抽样公式为：

式中，R₁、R₂均为[0,1]间均匀分布的随机数；采用上述方法，对TTF和TTR分别交替抽样。

2.根据权利要求1所述的微网供电系统可靠性的模拟评估方法，其特征是：所述的步骤S3包括以下子步骤：

S3-1初始化模拟时钟为0，随机产生m个0-1之间的随机数，根据每个元件状态模型中的失效率参数λ求得m个无故障运行时间TTF，TTF_i表示第i个元件的TTF；

S3-2找出最小的TTF_i；

S3-3对第i个元件产生一个随机数，根据其修复率参数μ求得故障修复时间TTR_i；

S3-4读取FMEA表，查找元件i故障时影响的负荷点，记录这些失电负荷点的停电次数、停电时间、缺供电量信息；

S3-5产生一个新的随机数，将其转化为元件i新的运行时间TTF_i'；

S3-6判断模拟时钟是否跨年，未跨年则将记录的负荷点停电信息累加到当年负荷点可靠性指标中；如果跨年则采用跨年公式，计算该年的负荷点可靠性指标和系统可靠性指标；

判断模拟时钟是否推进到了满足评估精度所需的时间长度，若达到则执行步骤S3-7，未达到则返回步骤S3-2；

S3-7模拟过程结束，统计各个模拟年的负荷点和系统的可靠性指标；

S3-8进而计算整个系统的可靠性指标均值。