配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)模型及其算法研究.pdf

1、配電系統(tǒng)作為連接電力用戶與發(fā)輸電系統(tǒng)的紐帶，其可靠性在電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行、生產(chǎn)管理和客戶服務(wù)中的地位變得越來(lái)越重要。目前，已有大量針對(duì)配電系統(tǒng)可靠性統(tǒng)計(jì)、可靠性評(píng)估及可靠性優(yōu)化的研究，但鮮有配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)的理論及大規(guī)模工程應(yīng)用等的研究。因此，為有效把握配電系統(tǒng)可靠性發(fā)展趨勢(shì)、確定配電系統(tǒng)投資方向、制定電力市場(chǎng)下的可靠性電價(jià)等提供有價(jià)值的依據(jù)，本文對(duì)配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究。
　　電力變壓器是配電系統(tǒng)最重要的樞紐設(shè)備，承擔(dān)著

2、變換電壓、分配電能與傳輸電能的功能?；谧儔浩鞲髯酉到y(tǒng)的可靠性模型和邏輯關(guān)系，提出基于狀態(tài)檢修和馬爾可夫過(guò)程的變壓器全態(tài)狀態(tài)可靠性預(yù)測(cè)模型。該模型結(jié)合變壓器分部位故障頻率計(jì)算模型，基于分指標(biāo)研究變壓器缺陷嚴(yán)重度的方法，通過(guò)熵權(quán)模糊計(jì)算量化嚴(yán)重度等級(jí)，構(gòu)建設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，實(shí)現(xiàn)變壓器可靠性預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)某地區(qū)配電變壓器的算例分析，結(jié)果表明：該模型適用于某地區(qū)一段時(shí)間內(nèi)多臺(tái)變壓器的分部位總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。該方法為配電變壓器風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、檢修策略制定等

3、提供了新思路，是配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)的重要內(nèi)容，為配電系統(tǒng)可靠性預(yù)測(cè)奠定了重要基礎(chǔ)。
　　針對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)平均供電可用率年度單調(diào)遞增及指標(biāo)不超過(guò)1等特點(diǎn)，建立基于數(shù)據(jù)變換的配電網(wǎng)可靠性灰色預(yù)測(cè)模型與最小一乘預(yù)測(cè)模型。首先，選擇合適的函數(shù)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行變換，即將可靠性指標(biāo)區(qū)間從[0,1]變換成[0,+∞]等；然后，使用灰色預(yù)測(cè)和最小一乘兩個(gè)單模型方法對(duì)變換后可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)；最后，通過(guò)數(shù)據(jù)反變換，還原得到配電網(wǎng)可靠性的預(yù)測(cè)

4、值。對(duì)國(guó)內(nèi)兩個(gè)配電網(wǎng)的用戶供電可用率進(jìn)行算例分析，結(jié)果表明：與未經(jīng)數(shù)據(jù)變換的預(yù)測(cè)模型相比，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)變換的預(yù)測(cè)模型可有效解決系統(tǒng)平均供電可用率預(yù)測(cè)值超過(guò)上限1的問(wèn)題。
　　組合預(yù)測(cè)模型能充分考慮各單模型缺陷、特性及數(shù)據(jù)信息，以提高預(yù)測(cè)精度。為此，基于灰色預(yù)測(cè)、最小一乘預(yù)測(cè)與Logistic預(yù)測(cè)等三種單模型，分別以誤差平方和、平均絕對(duì)誤差等作為預(yù)測(cè)精度準(zhǔn)則，建立配電網(wǎng)可靠性組合預(yù)測(cè)模型，并給出基于粒子群的模型求解算法。該模型使用粒子群

5、算法來(lái)求解組合預(yù)測(cè)模型中單模型的權(quán)系數(shù)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某配電網(wǎng)的可靠性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：該組合預(yù)測(cè)模型較單模型具有更高的預(yù)測(cè)精度，證實(shí)了本文組合預(yù)測(cè)模型的有效性。
　　配電網(wǎng)可靠性是整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備及運(yùn)行特性的集中反映，因此需對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響因素進(jìn)行分析以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其可靠性。本文提出基于灰色關(guān)聯(lián)分析法、相關(guān)性分析的配電網(wǎng)可靠性關(guān)鍵影響因素分析方法，為確定配電網(wǎng)可靠性改善措施優(yōu)先順序提供了依據(jù)。通過(guò)對(duì)20余個(gè)配電網(wǎng)可靠性影響

6、因素進(jìn)行分類，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法辨識(shí)可靠性的關(guān)鍵影響因素，采用相關(guān)系數(shù)矩陣分析法辨識(shí)配電網(wǎng)可靠性的冗余影響因素，最終確定出影響配電網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵因素。算例表明：在眾多配電網(wǎng)可靠性影響因素中，可轉(zhuǎn)供電率、饋線絕緣化率、每段線路平均用戶數(shù)、線路平均聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)臺(tái)數(shù)、線路平均分段數(shù)、主干線平均負(fù)載率等對(duì)配電網(wǎng)可靠性影響最為突出。
　　傳統(tǒng)的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估，大多基于確定的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和元件多年可靠性統(tǒng)計(jì)參數(shù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等難以確定或配電網(wǎng)規(guī)模

7、非常大時(shí)，傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)未來(lái)可靠性的預(yù)測(cè)。為此，本文提出計(jì)及元件隨機(jī)故障和預(yù)安排停運(yùn)的配電網(wǎng)可靠性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法。建立計(jì)及隨機(jī)故障影響配電網(wǎng)可靠性三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，其輸入層為隨機(jī)故障的關(guān)鍵影響因素，輸出層為用戶停電時(shí)戶數(shù)，應(yīng)用配電網(wǎng)多年可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)訓(xùn)練該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)隨機(jī)故障指標(biāo)預(yù)測(cè)。根據(jù)資金投資量等建立預(yù)安排停電模型，進(jìn)而得到配電網(wǎng)總的可靠性指標(biāo)預(yù)測(cè)值。通過(guò)對(duì)多個(gè)實(shí)際配電網(wǎng)進(jìn)行算例分析，表明了