由于电压骤降频率很低从而给对其监测并进行评估带来困难,因而实测方法在其研究的时间段内,得到的指标可信度不高。由于实测方法的这种明显缺陷,数字模拟是非常有效的替代方法。由于电力系统在本质上是一个随机系统,因此通过概率模拟方法对电力系统进行概率建模及统计评价,能够从整体上和宏观上评价电力系统的性能。蒙特卡洛法就是一种典型的概率模拟方法 。
蒙特卡洛仿真方法又称为随机抽样技巧或统计实验方法,在目前结构可靠度计算中,它被认为是一种相对精确法。它是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明,而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。是指使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。蒙特卡洛方法作为一种独立的方法被提出来,并首先应用在核武器的研制中,后来在金融工程学,宏观经济学,计算物理学(如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算)等领域应用广泛。不过蒙特卡洛方法的基本思想并不新颖,早在十七世纪伯努力在他的著作中就提出了频率决定概率的思想。
蒙特卡洛方法的基本原理:由概率定义知某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算,当样本容量足够大时,可以认为该事件的发生频率即为其概率。因此,可以先对影响其可靠度的随机变量进行大量的随机抽样,然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数式,确定结构是否失效,最后从中求得结构的失效概率。从蒙特卡洛方法的思路可看出,该方法回避了结构可靠度分析中的数学困难,不管状态函数是否非线性、随机变量是否非正态,只要模拟的次数足够多,就可得到一个比较精确的失效概率和可靠度指标,结果精确,并且由于思路简单易于编制程序。
从上可以看出。蒙特卡洛方法解题是以概率模型为基础,按照这个模型所描绘的过程,通过模拟试验而得到的结果作为问题的近似解。当用蒙特卡洛方法研究电压骤降时,首先需要建立故障状态变量的概率分布模型,根据这些数学模型产生这些变量的随机抽样值,模拟短路过程的发生,从而得到负荷处的电压骤降特征。
仿真首先要建立概率模型,概率模型可以是简单的直观的,也可以是复杂抽象的,这主要是取决于所要解决的问题,概率模型的复杂程度决定了蒙特卡洛计算的复杂程度。在构造概率模型的同时也要正确描述这个概率过程。由于各种概率模型都可以看作是由各种各样的概率分布构成的,因此产生已知概率分布的随机变量就成为实现蒙特卡洛方法模拟试验的基本手段。最基本的一个概率分布式区间(o} 1 >上的均匀分布,随机数就是具有这种均匀分布的随机变量,所谓随机数就是从这个分布中抽样问题。本次仿真中用的概率模型就多次用到这个基本的概率分布。随机数是实现蒙特卡洛模拟方法的基本工具。
构造了概率模型并能从中抽样后就能实现模拟试验,这时就需要确定一个随机变量作为所要求问题的解的估计量。如果这个随机变量的期望值正好是所求问题的解,称为无偏估计,在蒙特卡洛计算中,使用最多的就是无偏估计,建立估计量相当于对模拟试验的结果进行统计分析并从中得到问题的解。
按照蒙特卡洛法解题的基本步骤,首先建立评估电压骤降可靠性所需要的故障概率模型。故障过程所涉及的随机变量主要包括故障类型、故障线路、故障位置、故障持续时间、故障发生起始时刻等。
故障类型主要包括单相接地、两相接地、两相故障和三相故障四种情况。每类短路发生的概率与电压等级和天气等有关。依靠现场的统计规律,它们各自发生的概率如下表所示:。
电能作为一种比较特殊的商品,同样也具有商品的很多特征,如可被测量、其质量可用各种指标描述等。但是电能这种特殊的商品与一般产品的质量又有特殊之处,有如下特点:是一不完全取决于电力生产企业,甚至有的质量指标(如谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度)往往由用户干扰决定:还有一部分是由难以预测的事故和外力破坏引起;二是电能质量在空间和时间上均处于动态变化之中的。电能质量的这些特点说明电能质量的这些特点说明电能质量指标适合用概率统计指标来衡量。本研究是在蒙特卡洛仿真的基础上,通过故障计算,得到系统和敏感负荷点的一系列电压骤降概率指标。对各负荷点和整个系统给出定量的电能质量概率指标,不仅能发现整个电网中存在的薄弱点,而且也为是否采取适当的改善电能质量的措施提供了依据。2100433B