Smart Grid
Vol.4 No.06(2014), Article ID:14613,10 pages
DOI:10.12677/SG.2014.46033

Study on the Reliability Variation of Generation and Transmission System with Load Rate

Pan Duan

South Bank Bureau, State Grid Chongqing Electric Power Company, Chongqing

Email: 824074768@qq.com

Received: Nov. 13th, 2014; revised: Dec. 10th, 2014; accepted: Dec. 17th, 2014

ABSTRACT

The rules between the reliability indices of generation and transmission system, such as: LOLP (loss of load probability), LOLF (loss of load frequency), EENS (expected energy not supplied), and the system load are analyzed. The relationship model between the power system reliability and system load rate is modeled using cubic spline interpolation, and the model can be solved according to the interpolation boundary conditions, the interpolation points and derivative information. Therefore, a fast evaluation technique based on the proposed model for the reliability of power systems can be obtained, which can avoid the duplication of reliability evaluation with multi-load levels. The proposed model is applied to the RBTS system. Results indicate that the relationship between the system reliability and load rate is non-linear variation. The average error for the evaluation on the reliability in these cases is about 2.0% when the load changes.

Keywords:Load, Variation Regularity, Cubic Spline Interpolation, Generation and Transmission System, Reliability

Email: 824074768@qq.com

1. 引言

1) 城市民用负荷主要是城市居民的家用电器及照明，它具有连年增长的趋势及明显的季节性波动特点，而且民用负荷的特点还与居民的日常生活和工作规律紧密相关[3] [4] 。

2) 商业负荷[5] 主要是指商业部门的照明、空调、动力等用电负荷，覆盖面积大，且用电增长平稳，商业负荷同样具有季节性波动的特性。虽然商业负荷在电力负荷中所占比重不及工业负荷和民用负荷，但商业负荷中的照明类负荷占用电力系统用电高峰时段。此外，商业部门由于商业行为在节假日会增加营业时间，从而成为节假日中影响电力负荷的重要因素之一。

3) 工业负荷[6] 是指用于工业生产的用电，一般工业负荷的比重在用电构成中居于首位，它不仅取决于工业用户的工作方式(包括设备利用情况、企业的工作班制等)，而且与各行业的行业特点、季节因素都有紧密的联系，一般负荷是比较恒定的。

4) 农村负荷[7] 则是指农村居民用电和农业生产用电。该类负荷与工业负荷相比，受气候、季节等自然条件的影响很大，这是由农业生产的特点所决定的。农业用电负荷也受农作物种类、耕作习惯的影响，但就电网而言，由于农业用电负荷集中的时间与城市工业负荷高峰时间有差别，所以对提高电网负荷率有一定价值。

2. 电力系统可靠性评估模型及方法

2.1. 发输电组合系统可靠性评估方法

1) 读入系统数据；

2) 计算正常状态潮流；

3) 枚举或随机抽样故障事件获取系统状态；

4) 判断该状态下系统是否解列，如果解列，则形成各子系统；

5) 判断各子系统电力供给是否充足，如果电力不足，则削减负荷；

6) 计算故障状态的潮流；

7) 电压和元件容量越限检查，如果越限，则削减负荷；

8) 形成状态可靠性指标；

9) 判断故障状态是否枚举完毕或是否已达到足够的抽样精度，如果未完或未达到，转步3)；

10) 形成系统总指标。

2.2. 多级负荷模型

1) 选择每层负荷的平均初始值

2) 计算8760个负荷点到各负荷层的距离

3) 把离负荷层最近的负荷点归并到该负荷层，然后计算各负荷层新的平均负荷值：

(1)

4) 重复2和3)，直到各负荷层的平均值在相邻两次迭代中保持不变。

3. 电力系统可靠性随负荷变化规律建模

3.1. 三次样条插值数学模型

1)在每一个小区间上为三次多项式；

2)上二阶连续可微，既

3)

，求的二阶导函数：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

1) 曲线在两端点处的导数值已知，即。方程组为个未知数，个方程，有唯一解。

2) 函数在两端点处的二阶导数为0，既，即：

(10)

(11)

3) 周期端点条件(当)：

(12)

(13)

(14)

(15)

3.2. 可靠性随负荷变化的三次样条插值模型

1) 选择边界条件，本文中均取自然边界条件，即插值区间端点处2阶导数等于0；

2) 采用机组追加法等计算负荷分别为时系统对应的LOLP指标，分别为LOLP0, LOLP1, , LOLPn；

3) 计算

4) 根据式(6)-(8)计算和和

5) 求解方程组(5)和(11)或(11)和(15)，得到

6) 将代入分段插值公式，求出各小区间上的样条函数

7) 计算插值区间上的样条函数的值，计算结束。

4. 算例分析

4.1. 组合系统可靠性指标随负荷变化的规律

Table 1. Reliability indices of RBTS CGTS

4.2. 基于短期负荷预测的电力系统可靠性快速估计方法

Table 2. Reliability indices with different load levels

Figure 1. LOLP indices varying with different load levels

Figure 2. LOLF indices varying with different load levels

Figure 3. EENS indices varying with different load levels

1) 基于某电网7月18日的负荷数据，采用传统可靠性评估方法计算0:00~13:45每隔15分钟系统可靠性指标(真值)；

2) 基于7月18日PSOEM-SVR负荷预测值，采用传统可靠性评估方法计算0:00~13:45每隔15分钟系统可靠性指标；

3) 基于7月18日PSOEM-SVR负荷预测值，采用三次样条插值函数估计每隔15分钟的系统可靠性指标。

Table 3. EENS indices and relative error in three cases

5. 结论

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