基于蒙特卡洛的电力系统可靠性分析matlab仿真,对比EDNS和LOLP

1.课题概述

2.系统仿真结果

3.核心程序与模型

4.系统原理简介

1.课题概述

电力系统可靠性是指电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能量的能力的量度，包括充裕度和安全性两个方面。发电系统可靠性是指统一并网的全部发电机组按可接受标准及期望数量满足电力系统的电力和电能量需求的能力的量度。发电系统可靠性指标可以分为确定性和概率性两类。过去曾广泛应用确定性可靠性指标来指导电力系统规划和运行，如百分数备用法和偶然故障备用法。目前已逐渐被概率性可靠性指标所代替。

概率法常用的可靠性指标有：电力不足概率（Loss of Load Probability, LOLP）和期望缺供电量（Expected Demand Not Served, EDNS）是评估电力系统可靠性的两个重要指标。通过随机法和蒙特卡洛法分别对这两个指标进行仿真分析。

2.系统仿真结果

从仿真可以看到，对于电力不足概率指标LOLP，LOLP值的可能性随着LOLP值得变大而下降，这是因为在模拟元件失效过程中，由于元件失效而导致的电力不足的可能性会出现，但是其大概率的电力不足出现概率较低，而小概率的电力不足情况出现概率较大。

对于停电功率期望值指标EDNS，EDNS值发生可能性的随着EDNS值得变大而下降，即在实际过程中，随着元件失效而发生停电的期望值，其大概率的停电功率出现概率较低，而小概率的停电功率情况出现概率较大。

3.核心程序与模型

版本：MATLAB2022a

.....................................................................
    while (Flag == 1)
        TTT = TTT + 1;
        %断开选定的线路
        if TTT == 1
           BRANCHo(Cut_info,3:end) = 0;
           All_Del_Point= [All_Del_Point;Cut_info'];
        else
           %断开相邻的线路
           Inders1 = find(BRANCHo(:,1) == Cut_info(1));
           Inders2 = find(BRANCHo(:,1) == Cut_info(2));
           Inders3 = find(BRANCHo(:,2) == Cut_info(1));
           Inders4 = find(BRANCHo(:,2) == Cut_info(2));               
           Inders  = unique([Inders1;Inders2;Inders3;Inders4]);
           %随机选择
           tmpsss       = randperm(length(Inders));
           Inders_sel   = Inders(tmpsss(1));
           BRANCHo(Inders_sel,3:end) = 0;
           All_Del_Point= [All_Del_Point;Inders_sel];
        end
        %根据信息节点的Pdi和Pmi进行失去控制
        for i1 = 1:N-1
            P1 = rand(1);
            P2 = rand(1);
            if P1 <= Pdi(i1) | (P1 > Pdi(i1) & P2 <= Pmi) 
               %调度中心认为线路处理初始状态
               BRANCHo(i1,3:end) = 0;
               All_Del_Point= [All_Del_Point;i1];
            end    
        end
        %对此时的电器网络进行计算潮流
        Ak          = func_Admittance_matrix(BUSo,BRANCHo);
        F           = Ak * Pp;
        %判断是否越限
        for jjj = 1:length(F)
            if (abs(F(jjj))) <= (abs(Fmax(jjj)))
               %没有越限，则进行步骤5
               P = rand();
               if P <= PH
                  Flag = 1;%被选中，则继续步骤2，即重新循环
               else
                  Flag = 0;%未被选中，则继续步骤6，跳出循环
               end
            else
               %有越限，则进行步骤3 
               %先进行LP优化，这里使用PSO进行优化 
               [V_score2,PP] = func_pso_calculate_min(Bus_Num,15,Pp);
               %再计算潮流
               Ak          = func_Admittance_matrix(BUSo,BRANCHo);
               F           = Ak*(1+g)*PP;
               if sum(abs(F)) > sum(abs(Fmax))
                  Flag = 1;
               else
                   %没有越限，则进行步骤5
                   P = rand();
                   if P <= PH
                      Flag = 1;%被选中，则继续步骤2，即重新循环
                   else
                      Flag = 0;%未被选中，则继续步骤6，跳出循环
                   end
               end
            end
        end
    end
    All_Del_Point          = unique(All_Del_Point);
    LL                     = length(Fo);
    Fedns                  = zeros(LL,1);
    %对于断掉的点取1，其余取0.
    Fedns(All_Del_Point)   = 1;
    deltaP                 = abs(Fo-F);
    E1(m)                  = sum(Fedns.*deltaP)/LL;
    NUMSS(:,m)             = NUMS;
 
 
[cdf,PAPR] = ecdf(E1);
EDNS       = E1;

%%
figure;
semilogy(100*PAPR(1:end-5),1-cdf(1:end-5),'b-o','LineWidth',1);
xlabel('edns');
ylabel('The cumulative probability of failure probability');

if NUM_Delete == 1
   save attack41.mat PAPR cdf EDNS NUMSS
end
if NUM_Delete == 2
   save attack42.mat PAPR cdf EDNS NUMSS
end
02_027m

4.系统原理简介

基于蒙特卡洛的仿真思想，并根据每次产生的随机数种子，进行随机的失效模拟，元件失效过程使用马尔科夫过程建模产生。首先随机模拟一个元件失效的情况，对一个元件失效以及对应的连锁故障情况进行仿真分析。然后随机模拟二个元件失效的情况，对二个元件失效以及对应的连锁故障情况进行仿真分析。而对于三个甚至更多元件失效的情况，本文不做考虑，这是因为当出现三个或者更多的元件失效的情况，整个电力系统网络基本会发生大规模崩溃的情况，在这种情况下做可靠性评估没有实际的价值，故不做这方面的研究。

在本课题中，使用IEEE24-RTS电力网络系统作为案例进行分析