[发明专利]基于马尔科夫链的考虑台风时空特性的电网韧性评估方法

说明书

本发明公开了一种基于马尔科夫链的考虑台风影响时空特性的电网韧性评估方法，包括：步骤一、基于传统的元件脆弱性曲线，并考虑台风天气对电网影响的时空特性，计算在台风天气下的时变故障率；步骤二、采用抽样方法，根据元件故障率的时变曲线，确定系统中受台风影响元件的可能故障时间和相应的故障概率；步骤三、基于马尔科夫链，根据各元件的可能故障时间及相应的故障概率，计算各元件的可能故障时间所对应的系统状态转移概率矩阵，从而得出各时段下的系统状态概率向量；步骤四、根据各时段下的系统状态概率向量，对各时段系统的可能状态进行韧性水平评价，并应用蒙特卡洛方法对系统的韧性水平进行期望评估。

技术领域

本发明属于电力系统分析领域，尤其涉及一种电网韧性评估方法。

背景技术

电力系统在正常运行条件下，需要对预想事故集满足相应的安全可靠准则。现代电力系统一般能够满足相应的可靠性指标。然而，当遇到极端天气时，电力系统却显得极为脆弱。究其原因就在于，电力系统的可靠性一般关注的是经常发生的、对电网影响较小的事故，而极端天气发生的概率往往很低，对电网造成的影响却极为严重。目前用韧性衡量电力系统的这种准备应对并适应不断改变条件的能力以及承受扰动并从中快速恢复的能力。对电力系统的韧性进行评估，可以得知电力系统承受自然威胁的能力，以便及时采取适当的韧性提升措施，减少灾害来临时对电网造成的威胁。韧性评估存在于极端天气对系统产生影响的整个过程中，而处于系统中不同位置的元件，在不同时刻所经历的极端天气强度均是不同的，因此元件故障率的变化是受台风影响的具有时空特性的曲线。针对实时变化的故障率，系统在不同时刻也可能会有不同的状态，在韧性评估时需要综合计及系统状态发生改变的各可能时间和对应阶段存在的各种状态，以分析各个可能阶段系统的韧性水平。综上所述，建立基于马尔科夫链的考虑台风影响时空特性的韧性评估方法，反映电力系统在台风天气影响的整个过程中的韧性水平，是亟待解决的实际问题，具有良好的理论价值和应用价值。

发明内容

针对台风天气对于系统影响的时空特性所带来的元件时变故障率和台风天气对系统元件产生影响的整个过程中的韧性评估问题，本发明提供一种基于马尔科夫链的考虑台风时空特性的电网韧性评估方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于马尔科夫链的考虑台风时空特性的电网韧性评估方法，包括以下步骤：

步骤一、基于传统的元件脆弱性曲线，并考虑台风天气对电网影响的时空特性，计算受台风影响的元件在台风天气下的时变故障率；

步骤二、根据步骤一得到的时变故障率绘制出时变曲线，并采用抽样方法确定受台风影响元件的可能故障时间和相应的故障率；

步骤三、基于马尔科夫链，根据各元件的可能故障时间及相应的故障率，计算各元件的可能故障时间所对应的系统状态转移概率矩阵，从而得出各时段下的系统状态概率向量；

步骤四、根据各时段下的系统状态概率向量，对各时段系统的可能状态进行韧性水平评价，并应用蒙特卡洛方法对系统的韧性水平进行期望评估，最终得到系统可满足的期望负荷量百分比。

进一步讲，步骤一的具体内容包括：

步骤1)根据元件的脆弱性曲线建立元件故障率与台风强度的关系模型：

式(1)中，p为元件故障率，v为台风风速，v_max为元件可以承受的最大台风风速，v_min表示台风风速大于此风速时，元件的故障率开始大于元件在正常运行时的故障率；

步骤2)不同地理位置的元件在不同时刻所经历的台风强度为：

v＝v(t) (2)

式(2)中，v(t)表示不同元件在不同时间经历的台风风速，由公式(1)和(2)可得，元件的时变故障率为：

p＝p_time(t) (3)