基于序贯仿真和非参数核密度估计的大电网可靠性评估 reliability assessment of bulk power systems utilizing sequential simulation and nonparametric kernel density estimation.pdfVIP

第32卷第6期 电力系统自动化 V01．32No．6 AutomationofElectrie Power Mar．25，2008 2008年3月25日 Systems 基于序贯仿真和非参数核密度估计的大电网可靠性评估 赵 渊1，沈智健1，周念成1，周家启1，徐妮耀2 (i．重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆市400044； 2．重庆市电力公司生产技术部，重庆市400014) 摘要：序贯蒙特卡罗仿真不但能给出可靠性指标的期望值估计，而且能提供逐年可靠性指标样本。 文中研究了序贯蒙特卡罗仿真的收敛特性，分析了仿真年数与计算精度之间的概率不确定性关系， 推导了二者的置信区间公式，为实现计算成本和计算精度的综合权衡提供了量化分析手段。此外， 基于逐年可靠性指标样本和非参数核密度估计理论，实现了可靠性指标的概率密度估计，从根本上 克服了传统期望值指标仅从概率平均意义角度测度系统可靠性的缺点，探索了从可靠性指标内在 分布规律和结构特征出发，深刻揭示电网风险特性的新思路。 关键词：可靠性评估；序贯蒙特卡罗仿真；概率密度分布；核密度估计 中图分类号：TM732 0 引言 信息已经获得了可靠性指标的统计直方图，但基于 直方图的概率密度估计具有天生缺陷(相关分析见 在大电网可靠性评估中，序贯蒙特卡罗仿真已 附录A)，因此，如何有效利用这些样本信息实现对 经得到较为深入的研究[1-93，但仍有2个基本问题尚 可靠性指标概率密度分布的准确估计，成为一个亟 待进一步研究。首先，现有文献缺乏对序贯仿真收 待解决的重要课题。 敛特性的数理分析。序贯仿真的仿真时长与计算精 本文围绕上述2个问题展开了深入研究，推导 度之间具有概率不确定性关系，虽然仿真时长趋于 了仿真年数和方差系数的置信区间公式，为实现计 无穷大时，可靠性指标的估计值以概率收敛于期望 算成本和计算精度的综合权衡提供了实用的量化分 值，但在一定的仿真时长下，计算精度是一个随机变 析手段，并基于非参数核密度估计理论，实现了可靠 量，而在一定的计算精度要求下，所需的仿真时长也 性指标的概率密度分布计算。 是一个随机变量。由于缺乏仿真时长与计算精度之 间的概率关系表达式，因此，对于给定计算精度下的 1 序贯蒙特卡罗仿真的收敛性分析 仿真时长以及给定仿真时长下的计算精度，都很难 序贯蒙特卡罗仿真通过模拟系统运行的随机过 给出准确的预测结果。其次，传统电网可靠性评估 程实现对可靠性指标的统计计算[1]，如下式所示： 常使用基于期望值的概率风险指标体系，期望值指 标是构建在概率平均意义上的风险指标，它们可以 了一托m洲t (1) 表征系统风险的长期平均水平，却不能揭示系统可 式中：了为可靠性指标期望值的估计量；T为仿真总 靠性的内在