模糊可靠性評(píng)估在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用

潘懷剛

摘 要：供用電的安全性和可靠性受電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性的直接影響。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，80%的用電故障的發(fā)生都是因?yàn)殡娋W(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生了故障。因此，科學(xué)、合理地規(guī)劃電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置并進(jìn)行優(yōu)化是我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作的重點(diǎn)。分析了模糊集合論及應(yīng)用概率論的綜合運(yùn)用方法，探究了電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中模糊可靠性評(píng)估方法的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：模糊可靠性評(píng)估；電網(wǎng)規(guī)劃；模糊集合論；概率論

中圖分類號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.076

隨著全球化信息建設(shè)的不斷發(fā)展，電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也邁上了新臺(tái)階。立足于長(zhǎng)遠(yuǎn)的建設(shè)發(fā)展，建立電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是電力發(fā)展的關(guān)鍵。電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是指在已知的電源規(guī)劃以及負(fù)荷預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選擇合理的新建或者擴(kuò)建線路來(lái)滿足電力運(yùn)行系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中隨機(jī)性的不確定事件及模糊性的不確定事件都對(duì)規(guī)劃方案有很大的影響。模糊可靠性評(píng)估在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用要充分考慮電力網(wǎng)絡(luò)中的隨機(jī)性的不確定事件和模糊性的不確定性事件，概率論與模糊集合論結(jié)合使用，共同評(píng)估不確定性問題，提高評(píng)估結(jié)果的可靠性。

1 模糊可靠性評(píng)估的應(yīng)用意義

電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)都存在很大的隨機(jī)性，并且系統(tǒng)或設(shè)備正常的工作時(shí)間及故障的停運(yùn)時(shí)間都服從一定的概率分布，所以在計(jì)算運(yùn)行狀態(tài)的隨機(jī)性的不確定事件對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性的影響時(shí)，采用概率論可靠性的定量評(píng)估方法進(jìn)行分析研究能得到非常好的效果。但是在實(shí)際的長(zhǎng)期電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，涉及到的問題不僅有隨機(jī)性的不確定性事件，還有很多模糊性的不確定事件，比如電氣設(shè)備發(fā)生故障、系統(tǒng)突然停電等的發(fā)生，還有規(guī)化目標(biāo)中某負(fù)荷水平的出現(xiàn)時(shí)間等都具有很大的不確定性。但是在規(guī)劃目標(biāo)中，負(fù)荷預(yù)測(cè)值和發(fā)電機(jī)出力都有很大的模糊性，并且電氣設(shè)備發(fā)生故障的概率和修復(fù)率也會(huì)因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)資料的不完善、統(tǒng)計(jì)中出現(xiàn)誤差，以及對(duì)未來(lái)電網(wǎng)運(yùn)行的條件或環(huán)境的預(yù)測(cè)不足等都產(chǎn)生模糊性。所以當(dāng)此類情況發(fā)生時(shí)，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行可靠性分析時(shí)，使用概率論的可靠性評(píng)估方法得出的準(zhǔn)確概率值和期望值不合理，會(huì)使規(guī)劃階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和未來(lái)的實(shí)際操作中的數(shù)值存在較大偏差，從而使分析得出的可靠性數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)具體規(guī)劃的制訂失去實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo)意義。使用模糊性的可靠性評(píng)估方法得出的評(píng)價(jià)指標(biāo)代替準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，可以給規(guī)劃人員足夠的數(shù)據(jù)范圍，給沒有考慮到的影響因素提供變動(dòng)空間，所以在此基礎(chǔ)上得出的可靠性水平的出現(xiàn)可能性大小，更符合實(shí)際情況。

2 模糊可靠性評(píng)估方法

模糊集論是一種沒有明確邊界的集合理論，使用隸屬度描述物體在沒有精確邊界的集合中的分布程度，使用概率描述隨機(jī)性事件是否發(fā)生。

電力網(wǎng)絡(luò)中的各種電氣設(shè)備發(fā)生故障停運(yùn)的情況存在隨機(jī)性，所以電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的變化也存在隨機(jī)性。并且電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)與各組成設(shè)備有關(guān)的同時(shí)還與電力網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷水平有關(guān)，負(fù)荷水平的發(fā)生概率和負(fù)荷水平的預(yù)測(cè)值都存在模糊性。在系統(tǒng)狀態(tài)變化隨機(jī)性的基礎(chǔ)上，使用模糊集合論中的梯形模糊數(shù)計(jì)算出設(shè)備故障率、故障修復(fù)率、設(shè)備的狀態(tài)概率及電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)概率等數(shù)值的模糊不確定性，運(yùn)用模糊集合運(yùn)算計(jì)算出模糊可靠性指標(biāo)，使用模糊數(shù)的隸屬函數(shù)得出可靠性指標(biāo)的分布情況，為電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。

以電力設(shè)備發(fā)生故障的概率為例，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可分析得出概率值大于K1且小于K4，取值最大可能出現(xiàn)在K2和K3之間，所以概率值的模糊不確定性的隸屬函數(shù)可以表示為：

模糊數(shù)的中心值Lk（x）=1.0的平均值為 ，模糊的故障發(fā)生率的可能分布情況可以用隸屬函數(shù)描述。在評(píng)估方法中引入模糊數(shù)，可以將運(yùn)算轉(zhuǎn)換成模糊數(shù)運(yùn)算。

在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，綜合考慮隨機(jī)性的不確定事件和模糊性的不確定事件，可以使用可靠性指標(biāo)進(jìn)行可靠性評(píng)估。

2.1 缺電模糊概率

缺電模糊概率是指電網(wǎng)某天在某負(fù)荷水平下，因?yàn)殡娏υO(shè)備發(fā)生故障或停運(yùn)等造成供電不足的負(fù)荷停電模糊概率。此計(jì)算方法需要保證各電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)相互獨(dú)立。

2.2 缺電模糊期望值

缺電模糊期望值是指在研究期間，電力網(wǎng)絡(luò)在不同的負(fù)荷水平下，電力設(shè)備發(fā)生故障或停運(yùn)使得電力不足時(shí)的負(fù)荷停電模糊時(shí)間的均值。

2.3 缺電模糊頻率

缺電模糊頻率是指在研究期間，電力網(wǎng)絡(luò)在不同的負(fù)荷水平下，電力設(shè)備發(fā)生故障或停運(yùn)使得電力不足時(shí)的負(fù)荷停電模糊平均次數(shù)。缺電模糊頻率與負(fù)荷水平和電力設(shè)備狀態(tài)有關(guān)，電力網(wǎng)絡(luò)各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換率也會(huì)影響缺電模糊頻率。電力設(shè)備多重故障發(fā)生時(shí)，需要對(duì)所有的故障轉(zhuǎn)移進(jìn)行檢驗(yàn)，然后根據(jù)各故障電力設(shè)備的模糊修復(fù)率來(lái)確定對(duì)應(yīng)狀態(tài)模糊轉(zhuǎn)移率。

2.4 缺電模糊持續(xù)時(shí)間

缺電模糊持續(xù)時(shí)間指在研究期間，電力網(wǎng)絡(luò)在不同的負(fù)荷水平下，電力設(shè)備發(fā)生故障或停運(yùn)使得負(fù)荷停電時(shí)模糊平均持續(xù)時(shí)間。

2.5 模糊電量不足期望值

模糊電量不足期望值指在研究期間，電力網(wǎng)絡(luò)在不同的負(fù)荷水平下，電力設(shè)備發(fā)生故障或停運(yùn)使得電力不足時(shí)用戶不能得到供電的模糊缺電量均值。模糊電量不足期望值可以將可靠性和經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一進(jìn)行考慮，所以可以在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中綜合評(píng)估電力網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性和供電的可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

模糊可靠性評(píng)估在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用，可以很好地將電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的模糊性的不確定影響因素考慮其中，根據(jù)模糊性可靠分析方法計(jì)算得出的可靠性指標(biāo)得出分布范圍、得出最大值和最小值及確定值的變化范圍。

參考文獻(xiàn)

[1]王云海.模糊可靠性評(píng)估在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用[J].電力訊息，2015（20）：89-90.

[2]王瑋.電力網(wǎng)配網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)思路的研究與分析[J].工程技術(shù)，2015（23）：216.

[3]張雅維.電力系統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的薄弱環(huán)節(jié)辨識(shí)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2013.

〔編輯：劉曉芳〕