清华大学电力系统不确定性分析-----05蒙特卡罗模拟法_108801540

电力系统中的不确定性建模分析与决策支持方法电力系统是现代工业社会中不可或缺的一个系统，它向社会提供着十分重要的电力服务。

但是，随着经济的发展、人口的增加以及能源需求的不断增加，在电力系统中不确定性因素的作用也变得越来越明显。

这些不确定性因素会对电力系统中的各种系统变量产生显著影响，如需求量、生成能力、负荷等，并且容易导致电力系统的崩溃。

例如，能源风险（如煤气、石油、天然气价格不稳定）、天气变化（如暴风雨、恶劣天气导致电力系统中的线损损失量变化）等。

因此，在电力系统中建立不确定性模型并加以分析是非常必要和重要的。

不确定性建模是指对不确定性因素进行建模，以便更好地了解系统的运行状况。

这可以通过使用概率、不确定性理论、数值模拟等方法来实现。

众所周知，概率论与统计学方法具有处理不确定性方面的强大能力。

因此，这些方法也常用于电力系统建模分析中。

例如，可以使用随机变量来代表引起不确定性的各种因素，如需求变化、连接线路的振动等。

同时，蒙特卡罗模拟技术也是一种常用的处理概率模型的方法。

这种方法的优点在于它可以基于随机数值来生成模拟数据，以测试各种系统决策的有效性。

另一个常用的不确定性建模方法是模糊理论。

相比概率论，模糊理论更适用于处理非线性、复杂和不确定性参数等情况下的建模。

模糊算法可以使不确定性建模工作更加简单易行，同时也具有更好的解释性。

例如，可以使用模糊逻辑来刻画系统中的一些关系，如负载量与系统电源之间的关系。

此外，模糊决策也是一种优秀的决策支持工具，它可以使决策者更容易地理解决策后果与风险的关系。

这些决策可以在保证系统稳定和可靠性的前提下，找到最佳的决策方案。

建立不确定性模型是必要的，但如何构建有效的决策支持系统也是关键。

在电力系统中，形成以决策支持系统为核心的全局优化策略，已成为解决复杂的不确定性问题的关键手段。

决策支持系统应该提供更多的可视化和交互性工具，以增强决策者对系统的认识，增进对决策方案的理解，加强对不确定性变量的感知能力。

电力系统脆弱性的一种分析方法——蒙特卡罗模拟法
杨华昆
【期刊名称】《贵州电力技术》
【年(卷),期】2006(009)010
【摘要】通过对电力系统脆弱性分析总体思路的介绍,给出了脆弱性的定义,选用概率性的方法来评估系统在故障下的风险程度,借鉴电力系统三道防线的概念,我们把系统的运行状态分为正常状态、紧急状态和极端紧急状态三类,系统的脆弱值就是系统在可能的故障情况下发生第三类极端紧急状态的概率,在蒙特卡罗模拟的方法下,脆弱值大小等于故障后系统发生第三类状态的模拟次数在总模拟次数中所占的比例[2].在本文中系统处于第三类状态的判定是通过考察系统的动态和静态切负荷总量是否大于门槛值以及系统暂态在采取了紧急控制措施后能否达到稳定来确定.通过采用蒙特卡罗模拟法,分析系统找出薄弱环节,有助于准确把握系统的稳定性,对于各级调度部门采取积极的防御性措施,有效防止事故的发生提供借鉴.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】杨华昆
【作者单位】贵阳市南供电局,550002
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一种通过贡献矩阵评估电力系统脆弱性的方法 [J], 李林哲;王勋;詹骥文
2.一种基于脆弱性指标的电力系统动态安全评估模式 [J], 郭琪;邓慧琼
3.一种基于云模型的信息系统脆弱性分析方法 [J], 李齐增;谢赞福
4.一种基于云模型的信息系统脆弱性分析方法 [J], 李齐增;谢赞福
5.电力系统电压稳定的一种实用计算分析方法─—线性系统特征值分析方法简介[J], 谈定中
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文章编号：1007-757X(2021)04-0121-03基于改进蒙特卡洛法的电力系统可靠性评估赵永生1!张健凌松周远科"！赵爱华2(1.国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥230001 %.国网安徽省电力科学研究院，安徽 合肥230001)摘 要：随着电力系统智能化建设的快速发展，对于电能的需求急剧增加，针对其可靠性能力和质量要求也随之提高。

因此! 对于电力系统的可靠性评估是十分重要的。

从设备维护和运行角度上来看，建立对电力系统可靠性评估的方法，采取基于改 进的蒙特卡洛法，提出基于改进的蒙特卡洛模拟法来分析电力系统元件中的时间状态。

利用重要抽样方法，分析出对LOLP " EPNS 等可靠性指标的影响，实现对电力系统的可靠性进行快速评估。

基于合理的应用分析，进一步降低了计算方差，证明了研究方法的准确性和合理性，提高了重要抽样的适用性。

关键词：ERP ；财务管理系统；Web 服务；面向服务架构；功能表示层中图分类号：TH814；TP212.9文献标志码：APower System Reliability Evaluation Based on Improved Monte Carlo MethodZHAO Yongsheng 1 , ZHANG Jian 1 , LING Song 1 , ZHOU Yuanke 1" , ZHAO Aihua 2(1. State Grid Anhui Electric Power Co. , Ltd. , Hefii 230001 , China ； 2. State Grid AnhuiElectricPowerResearchInstitute Hefei230001 China )Abstract : With the rapid development of intelligent construction of power system , the demand for electric energy is increasing rapidly , and the requirements for its reliability and quality are also increasing. Therefore , it is very important to evaluate thereliability of power system. From the point of view of equipment maintenance and operation , the method of power system relia ­bility evaluation is established. An improved Monte Carlo simulation method is proposed to analyze the time state of power sys ­tem components. By using the importance sampling method , the influence on the reliability indexes such as LOLP and EPNS is analyzed to realize the rapid evaluation of power system reliability. Based on reasonable application analysis , the calculation va ­riance is further reduced , the accuracy and rationality of the research method are proved , and the applicability of importantsampling is improved.Key words : ERP ； financial management system ； Web services ； service oriented architecture ； functional presentation layer0引言蒙特卡洛模拟法主要用于事件发生的期望估计，根据模拟过程与时间的关系，将蒙特卡洛法分成序贯蒙特卡洛模拟 法与非序贯蒙特卡洛模拟法⑴。

清华大学科技成果——基于测量不确定度的电力系统状态估计成果简介状态估计是电力系统能量管理系统的核心，可检测辨识SCADA 中的坏数据，为能量管理系统的高级应用功能提供完整、可靠的电网数据。

传统的WLS估计方法在量测误差服从正态分布时为最小方差无偏估计，但实际量测分布与正态分布相去甚远，且坏数据的出现几乎不可避免，此时WLS估计效果不够理想。

基于测量不确定度的电力系统状态估计方法借助测量不确定度概念进行状态估计，不追求估计值对量测值的精确拟合，而是求解使最多量测估计值位于测量不确定度确定的区间内的状态作为估计结果，可自动检测辨识坏数据，具有强抗差性。

利用现代内点法求解非线性估计问题，收敛性好，计算速度快；无需进行不良数据校验、权重因子设置，调试和维护简单。

应用说明基于测量不确定度的电力系统状态估计可实现状态估计系统连续7×24小时在线稳定运行；正常情况下状态估计算法合格率较传统WLS估计方法提高5%，收敛率达到99%以上，可用率达到100%；各种数据接口功能完善，状态估计系统数据模型接口满足IEC61970标准，实时数据接口兼容E格式等通用标准数据格式，数据交换稳定可靠；计算速度高，满足在线应用要求；免维护。

此外状态估计还具有以下功能：系统运行状态监视功能，如检测支路过载、电压或注入量越限等。

测量系统监视功能，即根据状态估计结果跟踪记录遥测异常出现的时间和被检测出的次数，跟踪记录遥测状态不更新出现的时间，根据给定的门槛值按误差大小筛选列出电网中最差的遥测量及其相关的状态。

友好的用户图形界面，对估计结果及各种监视功能进行有效可视化，方便调度员监视系统状态并发现系统存在的问题。

基于测量不确定度的状态估计可用于各级电网公司控制中心的能量管理系统，功能完善的各种数据接口使得此状态估计系统可与电网已有能量管理系统进行有效而可靠的数据交换。

效益分析与同类电力系统状态估计软件相比，基于测量不确定度的状态估计软件具有更强的抗差性，合格率、收敛率、可用率高，可更有效检测辨识SCADA中的坏数据，为能量管理系统的高级应用功能其他应用功能提供完整、可靠的电网熟数据，从而保证对电力系统运行状态的有效实时监视，保障电力系统的安全可靠运行。

蒙特卡洛法在评估电力系统可靠性中的应用别朝红 王锡凡(西安交通大学电力系　710049　西安)摘　要　介绍蒙特卡洛法的基本原理及其在电力系统可靠性评估中的应用。

通过蒙特卡洛法与解析法的分析比较,阐述了蒙特卡洛法的特点及其适用范围,然后从提高蒙特卡洛法收敛速度的方法、蒙特卡洛法与解析法的结合、蒙特卡洛法中负荷的处理等几个方面较为全面地介绍了蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用现状,并指出了今后的研究方向。

关键词　电力系统　可靠性　蒙特卡洛法　规划1996-12-19收稿。

0　前言随着生产力的飞速发展,现代社会对电力的依赖性日益增加,这对电力系统本身的发展也提出了更高的要求。

电力系统的可靠性研究正是从电力系统规划、设计和运行等实践活动中提出来的课题。

经济的发展,使人们对供电质量的要求越来越高,这就迫使电力部门寻求提高供电可靠性的途径,电力系统的可靠性也随之成为电力工程技术人员最关心的问题。

发输电组合系统的可靠性研究是电力系统可靠性研究的重要组成部分。

其任务是:在考虑电源到负荷之间各种设备的实际运行条件和系统的约束下,对发输电组合系统的可靠性进行定量评估。

其目的是:为电力系统的规划及运行提供决策依据,使电力系统能够经济地、连续地和保证电能质量地供应电力[1]。

通常,发输电组合系统的研究可分为充裕度和安全度的研究,充裕度的研究主要是分析稳态情况下系统满足用户电力需求的能力;安全度的研究主要是分析动态情况下系统的抗扰动能力[2,3]。

本文主要是从充裕度角度讨论蒙特卡洛法在发输电组合系统可靠性评估中的应用。

下面一些问题的解决需要以发输电组合系统的可靠性定量评估为基础[4]:(1)确定联络线的最佳传输功率;(2)进行输电网络的长期规划;(3)评价特定输电线路扩建方案;(4)比较不同的输电规划方案;(5)分析负荷管理(控制)对输电系统的影响;(6)确定大型发电厂的安装地点;(7)确定蓄能电站的安装地点;(8)进行输电和发电的综合平衡。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710551925.9(22)申请日 2017.07.05(71)申请人 国网山东省电力公司电力科学研究院地址 250002 山东省济南市市中区望岳路2000号申请人 国网山东省电力公司检修公司　山东中实易通集团有限公司　国家电网公司(72)发明人 李娜　王晓亮　朱振华　李明　韩建强　徐冉　王亚楠　张鹏　(74)专利代理机构 济南诚智商标专利事务所有限公司 37105代理人 刘乃东(51)Int.Cl.G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/06(2012.01)(54)发明名称基于蒙特卡洛模拟的电力系统可靠性评估系统及方法(57)摘要本发明公开了基于蒙特卡洛模拟的电力系统可靠性评估系统及方法，包括集群服务器硬件系统，集群服务器硬件系统包括相连接的主服务器子服务器，主服务器作为管理节点，进行蒙特卡洛模拟、读写数据库、分发计算任务、统计计算结果；子服务器作为并行计算节点，读取主服务器下发的采样状态实现并行计算，将计算结果上传至主服务器数据库，包括：1)集群服务器硬件系统搭建；2)原始数据获取及处理；3)主服务器利用状态采样法实现蒙特卡洛模拟采样；4)并行计算任务分配；5)完成并行可靠性评估并行计算。

能准确模拟电力系统各种故障状态，可靠性指标精确，提高蒙特卡洛模拟计算速度和效率，适用于规模大、设备多的电力系统可靠性评估计算更加快速有效。

权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 107358352 A 2017.11.17C N 107358352A1.一种基于蒙特卡洛模拟的电力系统可靠性评估系统，其特征是，包括集群服务器硬件系统，所述集群服务器硬件系统包括一台主服务器即主站、多个子服务器即子站，多个子服务器分别与主服务器连接，其中主服务器作为管理节点，负责进行蒙特卡洛模拟、读写数据库、分发计算任务以及统计计算结果；子服务器作为并行计算节点，负责读取主服务器下发的采样状态实现并行计算，并将计算结果上传至主服务器的数据库。

考虑电力负荷不确定性的电力系统稳定性分析电力负荷的不确定性是电力系统稳定性分析中一个重要的考虑因素。

在现代电力系统中，随着电力负荷的增加和新能源资源的不断加入，负荷变化的不确定性愈发突出。

因此，电力系统稳定性分析要充分考虑这种负荷不确定性，并采取相应的措施来应对。

1. 负荷预测模型负荷不确定性的分析首先需要建立准确可靠的负荷预测模型。

传统方法使用历史负荷数据进行统计和分析，但由于负荷的非线性和随机性，历史数据可能无法完全反映未来负荷的变化。

因此，现代的负荷预测模型应结合机器学习、人工智能等先进技术，利用多源数据进行建模，提高预测的精度和准确性。

2. 不确定性分析方法电力系统稳定性分析需要考虑到负荷变化引起的不确定性。

常见的不确定性分析方法包括概率分析和风险分析。

概率分析主要利用概率统计方法，对负荷变化进行概率建模和分析，得到系统各种状态的概率分布，用来评估系统的可靠性和稳定性。

风险分析则更加注重对不确定性情况下的系统脆弱性和灾变概率的评估，以便采取相应的措施减小风险。

3. 控制策略和调度优化考虑到负荷不确定性，电力系统的控制策略和调度优化需要更加灵活和智能化。

传统的稳定控制方法主要基于确定性稳定性分析，但这种方法无法应对负荷变化的不确定性。

因此，基于概率稳定性分析的控制策略和调度优化方法应运而生。

通过考虑负荷的概率分布和风险指标，可制定相应的机组出力和调度策略，以提高电力系统的稳定性和经济性。

4. 新能源资源的集成随着新能源资源的快速发展，在电力系统中大规模集成可再生能源已成为趋势。

然而，新能源的随机性和不确定性给电力系统的稳定性带来了新的挑战。

因此，在考虑电力系统稳定性时，必须充分考虑新能源并采取相应的措施。

这包括建立新能源发电的概率模型，制定合理的功率预测方法，并结合传统的调度和控制策略进行优化。

综上所述，考虑电力负荷不确定性的电力系统稳定性分析是现代电力系统运行和规划中必须重视的问题。

通过建立准确的负荷预测模型、采用合适的不确定性分析方法、制定灵活的控制策略和调度优化以及积极应对新能源集成的挑战，可以提高电力系统的稳定性和可靠性，实现电力系统的可持续发展。

基于蒙特卡罗法的配电系统可靠性分析1. 引言配电系统是供电系统中重要的组成部分，其可靠运行对确保电力供应的连续性和稳定性至关重要。

为了评估配电系统的可靠性，需要进行全面的分析和建模。

本文将基于蒙特卡罗法，探讨配电系统可靠性分析的方法和应用。

2. 配电系统可靠性评估的重要性配电系统的可靠性评估可以援助电力公司和系统运营商了解系统的脆弱点和潜在风险，以便实行相应的措施来提高其可靠性。

这对于确保电力供应的稳定性、缩减停电时间以及增强系统的鲁棒性至关重要。

3. 蒙特卡罗法在可靠性分析中的应用蒙特卡罗法是一种基于随机抽样的统计分析方法，适用于模拟和分析多个不确定因素对系统可靠性的影响。

在配电系统可靠性分析中，可以利用蒙特卡罗法模拟配电设备的故障、修理时间和故障恢复等过程，以便评估系统的整体可靠性性能。

4. 蒙特卡罗法的基本原理和步骤蒙特卡罗法的基本原理是通过大量的随机抽样试验来预估系统的可靠性。

详尽步骤如下：4.1. 确定系统的故障模型和概率分布。

起首需要建立配电设备的故障模型，包括设备的故障概率分布、修理时间分布等。

这些参数可以从历史数据、设备制造商提供的数据或者专家意见中获得。

4.2. 设计随机抽样试验。

依据故障模型的参数，设计随机抽样试验来模拟系统的运行过程。

可以通过生成听从指定概率分布的随机数来模拟设备的故障和修理过程。

4.3. 进行屡次试验。

依据设定的试验次数，重复进行随机抽样试验，并记录每次试验的结果。

4.4. 收集数据并进行统计分析。

将每次试验的结果进行记录，并计算可靠性指标，如平均故障间隔时间、平均修复时间等。

4.5. 分析结果。

通过对试验数据进行分析，可以得到系统的可靠性性能指标，如可靠性指标的均值、方差、置信区间等。

5. 实例分析以某配电系统为例进行可靠性分析。

依据历史故障数据，假设配电设备的故障概率听从指数分布，修理时间听从正态分布。

通过进行大量的随机抽样试验，模拟设备的故障和修理过程，得到系统的可靠性指标。