论文总字数：18826字

摘 要

如今，随着高电压技术的开发应用，特高压输电项目的应用使全球能源互联网的时代越来越近。电力系统可靠性是其规划、设计、运行和维修的重要标尺之一。 在可靠性评估中通常采用以下两种方法，一为解析法，其计算规模的扩大与元件增长成指数相关。二为蒙特卡洛模拟，其计算时间独立与系统无关。本文主要讨论的是二者之一更占主流地位的蒙特卡洛模拟。既然蒙特卡洛占据着可靠性评估中的主流地位，而世界电网又在不断发展，对于精度要求越来越高。那么如何在蒙特卡洛模拟的基础上改进各类抽样算法以提高计算效率，已成为了当今世界电力科研人员需要深入研究的课题之一。本文主要详细的介绍了蒙特卡洛模拟的基础概念和其计算的方法，对于一些常见的抽样方法原理和实现步骤以及适用这些抽样方法的计算环境进行了介绍。其中以标准测试系统为例，用蒙特卡洛模拟和拉丁超立方采样进行系统可靠性评估。并对两种方法下得到的结果进行比较。相比较之下，该方法能够很好的提高采样效率，减少样本数量，更加稳定，误差更小，同时所使用的采样时间也显得更为迅速。

关键词：可靠性评估；蒙特卡洛法；拉丁超立方抽样；

Resarch on Sampling Methods of Power System Reliability Analysis

Abstract

Today, with the development and application of high voltage technology, UHV transmission project application to the global energy Internet era is getting closer. Power system reliability is one of the important rulings of its planning, design, operation and maintenance. In the reliability assessment is usually used in the following two methods, one for the analytical method, the expansion of its calculation scale and component growth index. For Monte Carlo simulation, the computation time is independent of the system. This article mainly discusses one of the two more dominant Monte Carlo simulations. Since Monte Carlo occupies the mainstream of the reliability assessment, and the world power grid is in continuous development, for the accuracy requirements are getting higher and higher. So how to improve the computational efficiency of Monte Carlo simulation on the basis of Monte Carlo simulation has become one of the topics that today"s world electric power researchers need to study deeply. This paper introduces the basic concept of Monte Carlo simulation and its calculation method, and introduces some common sampling methods and implementation steps and the computing environment of these sampling methods. Among them, IEEE-RTS standard test system, for example, Monte Carlo simulation and Latin hyper-cubic sampling system reliability evaluation. And compare the results obtained under the two methods. In contrast, the method can improve the sampling efficiency, reduce the number of samples, more stable, less error, while the sampling time used is also more rapid.

Key words: reliability assessment; Monte Carlo method; Latin hypercube sampling;

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 IV

1.1 研究背景与意义 IV

1.2 可靠性的基本概念 IV

1.3 本文的主要工作 V

第二章 计算电力系统可靠性的随机抽样法 VI

2.1蒙特卡洛模拟法 VI

2.1.1 蒙特卡洛模拟的基本概念 VI

2.1.2 蒙特卡洛模拟抽样 VI

2.1.3 蒙特卡洛模拟的收敛性 VII

2.2 状态转移抽样法 VIII

2.2.1 状态转移抽样法的基本概念 VIII

2.2.2 状态转移抽样法的原理和优点 VIII

2.3 混合法 IX

2.3.1 混合法的基本思想 IX

2.3.2 可靠性评估算法原理 X

2.4 重要抽样法 XI

2.4.1 重要抽样法的基本概念 XI

2.4.2 重要抽样法的算法实现 XI

2.5 拉丁超立方抽样 XIII

2.5.1 拉丁超立方抽样的基本概念 XIII

2.5.2 可靠性评估的步骤 XIII

第三章 算例分析 XV

3.1 系统参数 XV

3.2 结果分析 XXII

第四章 总结与展望 XXIII

致谢 24

参考文献（References） 25

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

如今的社会正处在全面发展的时期，随着社会的机械化和现代化的程度的增加，各行各业对电力能源的依赖程度也逐渐增高。社会发展对电力的依赖性，也让电力系统的稳定性显得尤为重要。效益与风险是并存的这在电力系统上有着很好的体现。电力系统向着更广更深的目标发展，在发展的过程中总会伴随着许许多多的不确定因素。大规模停电的危害性在2003年美加大停电就能得到很好的展现，人们不禁反思：在大型电网的规划和运行中，确定性的标准很多已被限制^[1]。如何来充分反映电网的状态，需要去开发研究新的方法，其中最为关键的是考虑电网运行中出现的种种随机事件。随着社会的发展还有教育水平的逐渐提高，人们也意识到完全能杜绝停电风险的系统是不存在的，最可靠的系统也不能保证没有任何故障。因此，在规划之初和在投入应用后的运行，维修中引入一套经过科学论证的成熟的风险管理机制，从而让系统的风险水平在一个各方都可以接受的范围并且让民众知道这些信息便成了一种可行的方法。世界各国为了其电力系统的长远发展都将目光放在提高电网的可靠性之上。

如今电力系统规模在电力系统互联的基础上不断发展扩大，任何一个小的故障都会引发大规模的故障扩大^[2]。此时产生的组合爆炸，是无法分析所有可能发生的故障组合的。电力系统可靠性评估是后果和风险发生的几率综合起来评估的指标。这种方法克服了过去风险评估的方法的不科学性。同时，回顾过往的连锁停电故障，有一个现象较为明显，在连锁故障发生时电力系统运行状态也会发生恶化，系统中其他部件的负荷在增加。当系统接近或处于临界状态时，此时电力系统是危险的，因为一些不常发生的故障发生的概率在此刻显著增加，更重要的是一个小的事件可能会导致一个大的事件甚至突变。同时，因为调度人员也许会忽视这些看起来轻微的扰动，而导致无法估计的停电损失；或者在面对连锁大停电故障时，采用了保守的控制方案，而损害了电力系统的经济性。所以可靠性评估的作用也在于将系统的可靠性控制在可接受范围内同时还能保证一定的经济性，关系到决策，这对于电力系统的建设尤为重要。

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