基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法。对所有系统进行分类找出基本系统，利用马氏链及其通用生成函数计算求出基本系统的可靠度；通过第一修正方法计算获得剩余系统的粗略可靠度，利用序优化算法BP针对所有多状态电力系统的粗略可靠度进行处理进行第一次筛选；基于基本系统的可靠度，通过第二修正方法计算获得剩余系统的精确可靠度，利用序优化算法BP进行第二次筛选；最后通过马氏链及其通用生成函数获得可靠度最高的多状态电力系统。本发明专利技术求取所用的时间是大大的缩减，筛选过程具有更准确的精确度，适用于系统，更加适用于现实情况。

【技术实现步骤摘要】
基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法
本专利技术涉及了一种电力系统优化处理方法，涉及在多状态电力系统可靠性分析中的基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法。
技术介绍
可靠性技术是在第二次世界大战后首先从航天工业和电子工业发展起来的，目前已渗透到宇航，电子，化工，机械等许多工业部门。可靠性技术渗透到电力工业和电工设备制造业始于20世纪60年代中期，以后发展的非常迅速。电力系统的功能是向用户尽可能可靠地经济地提供合格的电能，它的可靠性可定义为向用户提供质量合格，连续的电能的能力，这种能力通常用概率表示。所谓质量合格，就是指电能的频率和电压必须保持在规定范围以内。电力系统可靠性评估是计算分析可能故障状态的概率与后果,得出反映系统可靠性水平的一系列指标。然而,在一个具有几百乃至上千个元件的实际系统中，可能发生的故障状态的数量巨大。由于计算时间与计算资源的限制,在实际评估中不可能对所有可能的故障状态进行评估。因此,状态枚举法仅筛选对系统可靠性贡献大的故障状态进行评估。最常用的选择方法是截止故障重数,即选择2重或3重以下故障状态,忽略更高重的故障状态。该方法的优点是所选状态的概率之和接近于1,且数量较少。但是,在实际系统中,由于元件的停运概率不同,一些高重故障会比低重故障的发生概率大。以具有71个元件的IEEE-RTS系统为例,当元件采用2状态模型时,考虑N-3的系统状态数量是57226,概率之和为0.95110503。实际上,概率较大的前57226个状态包括16786个0～3重故障状态和40440个4重～6重故障状态,概率之和为0.98976138。这些高重故障状态的概率大且后果严重,对系统的可靠性影响很大,而通过截止故障重数进行状态筛选会忽略掉这些大概率高重故障。现有的多状态电力系统可靠性计算方法中，最常见的就是马氏链以及蒙特卡洛算法。如果希望在一系列的多状态电力系统中求取具有最高可靠性的系统，往往采用穷举的方法，，即马氏链或蒙特卡洛算法计算所有系统的可靠性，这种方法会消耗很长的计算时间，几小时甚至几天；就算不采用穷举的办法，而只计算部分系统，也往往不能准确的选出具有代表性的系统，往往会使最终结果不准确。而对于系统而言。序优化算法的HR规则不再适用，会降低结果的准确性，现有技术缺少一种能准确求取可靠度最高系统的方法。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法。本专利技术方法从时间以及精度上改进传统方法，运用于在一系列多状态电力系统中，能求取获得满足可靠度要求下的成本最低经济性最好的多状态系统，并且用时远远小于以前的传统算法。如图1所示，本专利技术的技术方案如下：第一步：对所有的多状态电力系统进行分类，每一类中找出一个最具有代表性的基本系统，并且利用马氏链及其通用生成函数计算求出基本系统的可靠度；第二步：考虑多状态电力系统中元件串并联元件的不同点，基于基本系统的可靠度，通过第一修正方法计算获得除基本系统以外的每个多状态电力系统的粗略可靠度，利用序优化算法BP针对所有多状态电力系统的粗略可靠度进行处理进行第一次筛选，通过筛选再次减少了计算量；第三步：考虑多状态电力系统中内外部元件串并联元件的区别，基于基本系统的可靠度，通过第二修正方法计算获得除基本系统以外的每个多状态电力系统的精确可靠度，利用序优化算法BP进行第二次筛选；第四步：针对第三步筛选得到的所有多状态电力系统，再次使用马氏链和通用生成函数重新计算系统的最终可靠度，从中得到最终可靠度最高的多状态电力系统。本专利技术多状态系统的定义为：系统及其元件都可能表现出多个性能水平，这种系统称为多状态系统。所述第一步具体为：1.1)将所有多状态电力系统进行分类，以多状态电力系统中并联有附加元件且相串联的主元件的总数作为分类依据，将并联有附加元件且相串联的主元件的总数相同的多状态电力系统归为一分类；1.2)归为同一分类的从依次提取基本系统，基本系统是指在同一分类中元件(包括附加元件和主元件)总数最少的系统；后续再针对同一分类中除基本系统以外的其他系统进行处理，除基本系统以外的其他系统的串并联元件与基本系统的区别都是在基本系统的基础上进行了并联或者共因失效结构的改变。1.3)用马氏链及其通用生成函数计算求出每一分类中基本系统的可靠度。所述第二步具体为：在前面第一步所属类的基本系统以及可靠度的基础上，针对同一分类中的剩余系统，剩余系统是指除基本系统以外的其他多状态电力系统，依次采用以下方式进行可靠度计算：2.1)首先，进行附加并联元件的可靠度更新计算：2.1.a)若剩余系统与基本系统相比，增加有一个并联元件，则更新后可靠度计算公式为：A’＝1-(1-A)(1-R)其中，A为当前可靠度，R为并联元件的可靠度，A’为更新后可靠度；2.1.b)若剩余系统与基本系统相比，增加有多个并联的附加元件，重复步骤2.1.a)依次对所有增加的并联元件以相同方式迭代计算，初始计算时当前可靠度A为基本系统的可靠度，之后以当前增加的并联元件对应处理获得的更新后可靠度作为下一增加的并联元件对应处理时的当前可靠度A，从而获得剩余系统的第一中间可靠度；2.2)接着，进行共因失效结构的可靠度更新计算(本专利技术中基本系统认为不含有共因失效结构)：2.2.a)若剩余系统与基本系统相比，其中多存在一组共因失效结构，则更新后可靠度为当前可靠度B乘以所存在的共因失效结构的所有元件可靠度的乘积；2.2.b)若剩余系统与基本系统相比，存在多组共因失效结构，重复步骤2.2.a)依次对所有共因失效结构以相同方式迭代计算，初始计算时当前可靠度B为步骤2.1)获得的第一中间可靠度，之后以当前共因失效结构对应处理获得的更新后可靠度作为下一共因失效结构对应处理时的当前可靠度B，从而获得剩余系统的粗略可靠度；共因失效结构是指在一个系统中由于共同故障原因而引起两个或两个以上单元的同时失效。2.3)将所有分类的基本系统的可靠度和所有分类的剩余系统的粗略可靠度按照降序进行排列，获得第一排序序列，并绘制出序优化算法所需的降序排列曲线；2.4)采用序优化算法中的盲选方法BP对第一排序序列进行处理，具体是从第一排序序列中选择前g个系统作为盲选方法BP中的“足够好子集G”，用盲选方法BP求出“选择子集S”的个数s。为了提高最终结果的精确性，本专利技术以第三步来进行另一可靠性计算并重新排序以求取“选择子集S”的个数s的具体是哪几个系统。所述第三步具体为：第三步与第二步类似，在第二步中选择的基本系统以及可靠度的基础上，将可靠度的变化量按照改变的内外部层次而作相应的改变。3.1)首先，进行附加并联元件的可靠度更新计算：3.1.a)若剩余系统与基本系统相比，增加有一个内部并联元件，内部并联元件是指在主元件所并联有的附加元件上再串联有的另外附件元件，则更新后可靠度计算公式为：A’＝A+(R’-AR’)R’其中，A为当前可靠度，R’为内部并联元件的可靠度，A’为更新后可靠度；3.1.b)若剩余系统与基本系统相比，增加有多个内部并联元件，重复步骤3.1.a)依次对所有增加的内部并联元件以相同方式迭代计算，初始计算时当前可靠度A为基本系统的可靠度，之后以当前内部并联元件对应处理获得的更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：对所有的多状态电力系统进行分类，每一类中找出一个最具有代表性的基本系统，并且利用马氏链及其通用生成函数计算求出基本系统的可靠度；第二步：基于基本系统的可靠度，通过第一修正方法计算获得除基本系统以外的每个多状态电力系统的粗略可靠度，利用序优化算法BP针对所有多状态电力系统的粗略可靠度进行处理进行第一次筛选；第三步：基于基本系统的可靠度，通过第二修正方法计算获得除基本系统以外的每个多状态电力系统的精确可靠度，利用序优化算法BP进行第二次筛选；第四步：针对第三步筛选得到的所有多状态电力系统，再次使用马氏链和通用生成函数重新计算系统的最终可靠度，从中得到最终可靠度最高的多状态电力系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：对所有的多状态电力系统进行分类，每一类中找出一个最具有代表性的基本系统，并且利用马氏链及其通用生成函数计算求出基本系统的可靠度；第二步：基于基本系统的可靠度，通过第一修正方法计算获得除基本系统以外的每个多状态电力系统的粗略可靠度，利用序优化算法BP针对所有多状态电力系统的粗略可靠度进行处理进行第一次筛选；第三步：基于基本系统的可靠度，通过第二修正方法计算获得除基本系统以外的每个多状态电力系统的精确可靠度，利用序优化算法BP进行第二次筛选；第四步：针对第三步筛选得到的所有多状态电力系统，再次使用马氏链和通用生成函数重新计算系统的最终可靠度，从中得到最终可靠度最高的多状态电力系统。2.根据权利要求1所述的一种基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法，其特征在于：所述第一步具体为：1.1)将所有多状态电力系统进行分类，以多状态电力系统中并联有附加元件且相串联的主元件的总数作为分类依据，将并联有附加元件且相串联的主元件的总数相同的多状态电力系统归为一分类；1.2)归为同一分类的从依次提取基本系统，基本系统是指在同一分类中元件(包括附加元件和主元件)总数最少的系统；1.3)用马氏链及其通用生成函数计算求出每一分类中基本系统的可靠度。3.根据权利要求1所述的一种基于序优化和马氏链的多状态电力系统可靠性分析方法，其特征在于：所述第二步具体为：针对同一分类中的剩余系统，剩余系统是指除基本系统以外的其他多状态电力系统，依次采用以下方式进行可靠度计算：2.1)首先，进行附加并联元件的可靠度更新计算：2.1.a)若剩余系统与基本系统相比，增加有一个并联元件，则更新后可靠度计算公式为：A’＝1-(1-A)(1-R)其中，A为当前可靠度，R为并联元件的可靠度，A’为更新后可靠度；2.1.b)若剩余系统与基本系统相比，增加有多个并联的附加元件，重复步骤2.1.a)依次对所有增加的并联元件以相同方式迭代计算，初始计算时当前可靠度A为基本系统的可靠度，之后以当前增加的并联元件对应处理获得的更新后可靠度作为下一增加的并联元件对应处理时的当前可靠度A，从而获得剩余系统的第一中间可靠度；2.2)接着，进行共因失效结构的可靠度更新计算：2.2.a)若剩余系统与基本系统相比，其中多存在一组共因失效结构，则更新后可靠度为当前可靠度B乘以所存在的共因失效结构的所有元件可靠度的乘积；2.2.b)若剩余系统与基本系统相比，存在多组共因失效结构，重复步骤2.2.a)依次对所有共因失效结构以相同方式迭代计算，初始计算时当前可靠度B为步骤2.1)获得的第一中间可靠度，之后以当前共因失效结构对应处理获得的更新后可靠度作为下一共因失效结构对应处理时的当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁一，胡怡霜，叶承晋，加鹤萍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33