模糊可靠性评估在电力网络规划中的应用

潘怀刚

摘 要：供用电的安全性和可靠性受电力网络运行可靠性的直接影响。据相关数据分析，80%的用电故障的发生都是因为电网系统发生了故障。因此，科学、合理地规划电力网络系统配置并进行优化是我国电力网络规划工作的重点。分析了模糊集合论及应用概率论的综合运用方法，探究了电力网络规划中模糊可靠性评估方法的应用。

关键词：模糊可靠性评估；电网规划；模糊集合论；概率论

中图分类号：TM712 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.076

随着全球化信息建设的不断发展，电力企业网络建设也迈上了新台阶。立足于长远的建设发展，建立电力网络规划是电力发展的关键。电力网络规划是指在已知的电源规划以及负荷预测基础上，应用现有的电力网络结构，选择合理的新建或者扩建线路来满足电力运行系统的安全性、可靠性和经济性。电力网络规划中随机性的不确定事件及模糊性的不确定事件都对规划方案有很大的影响。模糊可靠性评估在电力网络规划中的应用要充分考虑电力网络中的随机性的不确定事件和模糊性的不确定性事件，概率论与模糊集合论结合使用，共同评估不确定性问题，提高评估结果的可靠性。

1 模糊可靠性评估的应用意义

电力系统中各电气设备的运行状态和系统的运行状态都存在很大的随机性，并且系统或设备正常的工作时间及故障的停运时间都服从一定的概率分布，所以在计算运行状态的随机性的不确定事件对运行系统的可靠性的影响时，采用概率论可靠性的定量评估方法进行分析研究能得到非常好的效果。但是在实际的长期电力网络规划中，涉及到的问题不仅有随机性的不确定性事件，还有很多模糊性的不确定事件，比如电气设备发生故障、系统突然停电等的发生，还有规化目标中某负荷水平的出现时间等都具有很大的不确定性。但是在规划目标中，负荷预测值和发电机出力都有很大的模糊性，并且电气设备发生故障的概率和修复率也会因为统计资料的不完善、统计中出现误差，以及对未来电网运行的条件或环境的预测不足等都产生模糊性。所以当此类情况发生时，对电力网络规划进行可靠性分析时，使用概率论的可靠性评估方法得出的准确概率值和期望值不合理，会使规划阶段产生的数据和未来的实际操作中的数值存在较大偏差，从而使分析得出的可靠性数据指标对具体规划的制订失去实质性的指导意义。使用模糊性的可靠性评估方法得出的评价指标代替准确的分析数据，可以给规划人员足够的数据范围，给没有考虑到的影响因素提供变动空间，所以在此基础上得出的可靠性水平的出现可能性大小，更符合实际情况。

2 模糊可靠性评估方法

模糊集论是一种没有明确边界的集合理论，使用隶属度描述物体在没有精确边界的集合中的分布程度，使用概率描述随机性事件是否发生。

电力网络中的各种电气设备发生故障停运的情况存在随机性，所以电力网络运行状态的变化也存在随机性。并且电力网络的运行状态与各组成设备有关的同时还与电力网络的负荷水平有关，负荷水平的发生概率和负荷水平的预测值都存在模糊性。在系统状态变化随机性的基础上，使用模糊集合论中的梯形模糊数计算出设备故障率、故障修复率、设备的状态概率及电网运行的状态概率等数值的模糊不确定性，运用模糊集合运算计算出模糊可靠性指标，使用模糊数的隶属函数得出可靠性指标的分布情况，为电力网络规划工作提供科学的数据。

以电力设备发生故障的概率为例，根据统计资料可分析得出概率值大于K1且小于K4，取值最大可能出现在K2和K3之间，所以概率值的模糊不确定性的隶属函数可以表示为：

模糊数的中心值Lk（x）=1.0的平均值为 ，模糊的故障发生率的可能分布情况可以用隶属函数描述。在评估方法中引入模糊数，可以将运算转换成模糊数运算。

在电力网络规划中，综合考虑随机性的不确定事件和模糊性的不确定事件，可以使用可靠性指标进行可靠性评估。

2.1 缺电模糊概率

缺电模糊概率是指电网某天在某负荷水平下，因为电力设备发生故障或停运等造成供电不足的负荷停电模糊概率。此计算方法需要保证各电力设备的运行状态相互独立。

2.2 缺电模糊期望值

缺电模糊期望值是指在研究期间，电力网络在不同的负荷水平下，电力设备发生故障或停运使得电力不足时的负荷停电模糊时间的均值。

2.3 缺电模糊频率

缺电模糊频率是指在研究期间，电力网络在不同的负荷水平下，电力设备发生故障或停运使得电力不足时的负荷停电模糊平均次数。缺电模糊频率与负荷水平和电力设备状态有关，电力网络各状态之间的转换率也会影响缺电模糊频率。电力设备多重故障发生时，需要对所有的故障转移进行检验，然后根据各故障电力设备的模糊修复率来确定对应状态模糊转移率。

2.4 缺电模糊持续时间

缺电模糊持续时间指在研究期间，电力网络在不同的负荷水平下，电力设备发生故障或停运使得负荷停电时模糊平均持续时间。

2.5 模糊电量不足期望值

模糊电量不足期望值指在研究期间，电力网络在不同的负荷水平下，电力设备发生故障或停运使得电力不足时用户不能得到供电的模糊缺电量均值。模糊电量不足期望值可以将可靠性和经济性统一进行考虑，所以可以在电力网络规划中综合评估电力网络的经济性和供电的可靠性。

3 结束语

模糊可靠性评估在电力网络规划中的应用，可以很好地将电力网络规划中的模糊性的不确定影响因素考虑其中，根据模糊性可靠分析方法计算得出的可靠性指标得出分布范围、得出最大值和最小值及确定值的变化范围。

参考文献

[1]王云海.模糊可靠性评估在电力网络规划中的应用[J].电力讯息，2015（20）：89-90.

[2]王玮.电力网配网规划与建设思路的研究与分析[J].工程技术，2015（23）：216.

[3]张雅维.电力系统概率风险评估中的薄弱环节辨识研究[D].重庆：重庆大学，2013.

〔编辑：刘晓芳〕