一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法
【专利摘要】本发明公开了属于电力系统输电网可靠性评估领域的一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法。该方法首先基于输电网所在地区气候特点、和输电网各种天气下的历史故障数据，确定输电网四季的各种恶劣天气条件，恶劣天气条件之外的视为正常天气条件；然后依据气象统计数据计算得出各季节各种天气条件出现的概率及各种天气条件下各类设备的故障率；最后，依据模拟时钟推进到的时刻，确定该时刻所处季节，结合该季节各种天气条件出现的概率，抽取随机数确定该时刻的天气条件，从而确定该时刻各类设备的故障率。本发明的方法为利用时序模拟法进行输电网可靠性评估时，有效考虑天气因素的影响提供了一个可行途径。
【专利说明】
一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统输电网可靠性评估领域，尤其涉及一种输电网可靠性评估时 序模拟法中气象因素的处理方法。
【背景技术】
[0002] 我国正处于社会经济、科技水平快速发展的时代，各行各业对电力的需求日益增 多，依赖日渐增强，电网规模也在不断扩大，保证电力系统可靠运行变得尤为重要。输电网 可靠性分析的主要工作是对输电网可靠性进行评估和预测，通过各项指标形式，给出工作 人员在进行电力系统规划、运行以及维护时的重要可靠性参数，用以建设并维护安全、稳 定、可靠的输电网络，以提高对用户的供电可靠性。
[0003] 输电网中绝大多数输电设备都暴露在外部天气条件下，特别是架空线路及相应开 关设备等容易受到天气条件的影响。考虑双态天气模型，天气条件可分为正常天气条件和 恶劣天气条件。在我国恶劣天气条件主要包括大风、大雾、雷雨、覆冰等。恶劣天气条件相 对于正常天气条件，出现的概率虽然不高，但是一旦发生，会对输电设备造成损坏或降低其 使用寿命，提高设备的故障率，对电力系统可靠运行的危害极大。因此在进行输电网可靠性 评估时，应考虑天气因素。同时，天气因素具有季节性的特点，我国大部分地区的天气特点 是春季、秋季多大风，秋末冬初多大雾，雷雨多出现于夏季，覆冰等多出现于冬季。因为各个 季节的天气情况各不相同，所以在考虑天气因素对输电网可靠性的影响时，需要区分不同 季节。
[0004] 电力系统可靠性评估的两种基本方法是解析法和模拟法。当输电网规模较大时， 模拟法更为适用。模拟法又称为蒙特卡洛法，其中时序模拟法因容易获得频率及持续时间 等指标，在输电网可靠性评估中应用最为广泛。并且，时序模拟法的抽样特点使其便于考虑 天气因素对可靠性评估的影响。本发明的目的就在于提出一种时序模拟法中气象因素的处 理方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提出一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方 法，用以解决目前电力系统输电网可靠性评估领域研究中存在的问题。
[0006] -种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法，其特征在于，所述方 法具体包括以下步骤：
[0007] 步骤1 :依据输电网所在地区气候特点和输电网各种天气下的历史故障数据，确 定输电网四季的各种恶劣天气条件，恶劣天气条件之外的视为正常天气条件；
[0008] 步骤2 :依据输电网所在地区的气象统计数据，计算得出步骤1所确定的各季节各 种天气条件出现的概率；
[0009] 步骤3:依据输电网各种天气下的历史故障数据，计算得出各季节各种天气条件 下各类设备的故障率；
[0010] 步骤4 :采用模拟法进行评估时，当模拟时钟推进到某个时刻，确定该时刻所处季 节，并进而抽取随机数确定天气条件，根据该季节该天气条件下的各类设备故障率，抽样获 取各设备状态并从而得到该时刻的系统状态。
[0011] 所述计算得出各季节各种天气条件出现的概率的过程是：设步骤1所确定的某季 节天气条件有n种，依据输电网所在地区的气候特点和气象统计数据确定每种天气条件在 该季节的持续小时数为1\(1 = 1，2,…，n)，设该季度的总小时数为Ts，则该季度各种天气 条件出现的概率为：Pi = Ti/Ts(i = 1，2，…，n)。
[0012] 所述计算得出各季节各种天气条件下各类设备的故障率的过程是：
[0013] 步骤301 :设输电设备类型有m种，依据历史统计数据，得出该季节第i种天气条 件下第」类设备的平均故障次数，记为1(1 = 1，2，*"，11;」=1，2，*"，111);
[0014] 步骤302 :设第i种天气条件下第j类设备的故障率为A ^，则其计算公式为：入^ =w
[0015] 所述确定模拟时刻所处季节的过程是：设模拟时钟初始时刻为0, 一年以8760小 时计，当模拟时钟推进到时刻t时，令ty = t\8760，"\"表示求余，若1416 <= ty < 3624， 则所处季节为春季；3624 <= ty < 5832则所处季节为夏季；5832 <= ty < 8016,则所处 季节为秋季；ty < 1416或ty >= 8716,则所处季节为冬季。
[0016] 所述抽取随机数确定天气条件的过程是：设模拟时刻所处季节每类天气 出现的概率分别为：Pi，P2，…，Pn，并设有Vi，v2，…，v n，二者之间满足下列关系： K ;抽取[0, 1]之间的随机数r，当r彡Vi时，取第一种天气条件；当 i=i Vi < r彡Vi+1时（i = 1，2，…，n-1)时，取第i+1种天气条件。
[0017] 本发明实现了一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法，其有益 效果如下：
[0018] 本发明的方法结合输电网可靠性评估的时序模拟法，不仅考虑了各种天气因素的 影响，并更进一步考虑了天气因素随季节的变化，因此可以使评估结果更准确。本发明的方 法为利用时序模拟法进行输电网可靠性评估时，有效考虑天气因素的影响提供了一个可行 途径。
【附图说明】
[0019] 图1是一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0021] 图1为本发明的一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法流程 图。具体包括以下步骤：
[0022] 步骤1 :依据输电网所在地区气候特点和输电网各种天气下的历史故障数据，确 定输电网四季的各种恶劣天气条件，恶劣天气条件之外的视为正常天气条件。
[0023] 步骤2 :依据输电网所在地区的气象统计数据，计算得出步骤1所确定的各季节各 种天气条件出现的概率。过程如下：
[0024] 所述计算得出各季节各种天气条件出现的概率的过程是：设步骤1所确定的某季 节天气条件有n种，依据输电网所在地区的气候特点和气象统计数据确定每种天气条件在 该季节的持续小时数为1\(1 = 1，2,…，n)，设该季度的总小时数为Ts，则该季度各种天气 条件出现的概率为：Pi = Ti/Ts(i = 1，2，…，n)。
[0025] 步骤3:依据输电网各种天气下的历史故障数据，计算得出各季节各种天气条件 下各类设备的故障率。过程如下：
[0026] (1)设输电设备类型有m种，依据历史统计数据，得出该季节第i种天气条件下第 j类设备的平均故障次数，记为^(i = 1，2，…，n;j = 1，2，…，m);
[0027] (2)设第i种天气条件下第j类设备的故障率为X ^，则其计算公式为：A ^ =队/ T1〇
[0028] 步骤4 :采用模拟法进行模拟时，当模拟时钟推进到某个时刻，确定该时刻所处季 节，并进而抽取随机数确定天气条件，根据该季节该天气条件下的各类设备故障率，抽样获 取各设备状态并从而得到该时刻的系统状态。
[0029] 所述确定模拟时刻所处季节的过程是：设模拟时钟初始时刻为0, 一年以8760小 时计，当模拟时钟推进到时刻t时，令ty = t\8760，"\"表示求余，若1416 <= ty < 3624， 则所处季节为春季；3624 <= ty < 5832则所处季节为夏季；5832 <= ty < 8016,则所处 季节为秋季；ty < 1416或ty >= 8716,则所处季节为冬季。
[0030] 所述抽取随机数确定天气条件的过程是：设模拟时刻所处季节每类天气 出现的概率分别为 ：Pi，P2，…，Pn，并设有Vi，v2，…，v n，二者之间满足下列关系： K =[乃0' = 1，2,…，《);抽取[0,1]之间的随机数r，当r彡Vi时，取第一种天气；当 1=1 V;彡r彡Vi+1时（i = 1，2，…，n-1)时，取第i+1种天气。
[0031] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法，其特征在于，所述方法 具体包括以下步骤： 步骤1 :依据输电网所在地区气候特点和输电网各种天气下的历史故障数据，确定输 电网四季的各种恶劣天气条件，恶劣天气条件之外的视为正常天气条件； 步骤2 :依据输电网所在地区的气象统计数据，计算得出步骤1所确定的各季节各种天 气条件出现的概率； 步骤3 :依据输电网各种天气下的历史故障数据，计算得出各季节各种天气条件下各 类设备的故障率； 步骤4 :采用模拟法进行评估时，当模拟时钟推进到某个时刻，确定该时刻所处季节， 并进而抽取随机数确定天气条件，根据该季节该天气条件下的各类设备故障率，抽样获取 各设备状态并从而得到该时刻的系统状态。2. 根据权利要求1所述的一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法， 其特征在于，所述计算得出各季节各种天气条件出现的概率的过程是：设步骤1所确定的 某季节天气条件有η种，依据输电网所在地区的气候特点和气象统计数据确定每种天气条 件在该季节的持续小时数为T 1Q = 1，2,…，η)，设该季度的总小时数为Ts，则该季度各种 天气条件出现的概率为：Pi = Ti/Ts(i = 1，2，···，η)。3. 根据权利要求1所述的一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方法， 其特征在于，所述计算得出各季节各种天气条件下各类设备的故障率的过程是： 步骤301 :设输电设备类型有m种，依据历史统计数据，得出该季节第i种天气条件下 第j类设备的平均故障次数，记为Ki = I, 2，= ???,m); 步骤302 :设第i种天气条件下第j类设备的故障率为λ ^，则其计算公式为：λ ^ = W4. 根据权利要求1所述的一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理方 法，其特征在于，所述确定模拟时刻所处季节的过程是：设模拟时钟初始时刻为0,一年以 8760小时计，当模拟时钟推进到时刻t时，令ty = t\8760, "表示求余，若1416 <= ty < 3624,则所处季节为春季；3624 <= ty < 5832则所处季节为夏季；5832 <= ty < 8016， 则所处季节为秋季；ty < 1416或ty >= 8716,则所处季节为冬季。5. 根据权利要求1所述的一种输电网可靠性评估时序模拟法中气象因素的处理 方法，其特征在于，所述抽取随机数确定天气条件的过程是：设模拟时刻所处季节每类 天气出现的概率分别为=P 1, P2，…，Pn，并设有V1, V2，…，Vn，二者之间满足下列关系：;抽取[〇, 1]之间的随机数r，当r彡V1时，取第一种天气；当 Vi彡r彡Vi+1时（i = 1，2，…，η-I)时，取第i+Ι种天气。
【文档编号】G06Q10/06GK105894145SQ201410583085
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月28日
【发明人】赵书强, 张明文, 周爱国, 秦梁栋, 李洪涛, 胡永强, 张辉
【申请人】国网河北省电力公司, 华北电力大学（保定）