基于威布尔分布模拟法的高压直流输电系统可靠性分析

发布时间：2017-07-15 18:19

  本文关键词：基于威布尔分布模拟法的高压直流输电系统可靠性分析

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【摘要】：伴随着电网的发展壮大以及电力负荷的增多,高压直流输电在高电压、大容量、长距离输电中的优势日益凸显。由于这些工程的复杂性和特殊性,提高高压直流输电技术的可靠性就显得尤为重要。高压直流输电可靠性一直是可靠性研究的重要课题,本文在前人研究成果的基础上,将威布尔分布函数应用于高压直流输电系统可靠性研究中,建立各子系统故障率浴盆曲线及威布尔分布可靠度函数,采用序贯蒙特卡洛模拟法对高压直流输电系统可靠性进行评估。本文主要完成了以下方面的工作：首先,本文研究了高压直流输电系统结构和运行方式,根据高压直流输电系统通用系统划分原则对高压直流输电系统进行子系统划分；建立系统可靠性评估指标体系,首先明确系统元件可靠性参数,在系统元件可靠性参数的基础上建立直流系统可靠性评估指标。其次,介绍了马尔科夫数学原理以及状态空间图的建立方法和状态转移率的计算过程。根据对高压直流输电系统子系统的划分,分别建立各子系统的状态空间图和等效模型。通过对各子系统等效模型进行组合,建立整个高压直流输电系统状态空间图和等效模型。在伊尔河工程运行统计数据的基础上,根据建立的高压直流输电系统状态空间图和等效模型,对伊尔河工程进行可靠性评估,获得可靠性评估指标。再次,本文将威布尔分布函数引入蒙特卡洛模拟法可靠性评估模型中来。介绍了三参数威布尔函数的概率密度函数和故障率函数并分析了三个参数对威布尔分布图形的影响。详细介绍了威布尔函数参数估计方法：图像法、最小二乘法和极大似然估计法。序贯蒙特卡洛模拟法通常有两种采样方法一元件状态持续时间采样法和等间隔时间采样法。在给出了两种采样方法流程图的基础上对这两种方法进行了比较分析。最后,结合伊尔河工程统计数据,采用本文提出的基于改进的威布尔分布函数的蒙特卡洛模拟法对工程可靠性进行评估。根据前文中给出的高压直流输电系统子系统划分原则,分别建立伊尔河工程各子系统故障率浴盆曲线模型。考虑到子系统修复时间相对固定,建立基于指数分布的子系统修复率模型。结合建立的子系统故障率和修复率模型,在MATLAB中编程获得子系统运行状态抽样数据；对子系统运行状态数据进行组合模拟伊尔河直流工程系统运行状态并计算可靠性指标。将计算结果与基于指数分布的蒙特卡洛模拟法计算结果以及伊尔河工程运行统计数据进行比较。通过比较发现本文所建立的模型具有可行性,能够综合评估直流输电系统全运行周期内的可靠性指标,与指数分布模型相比,涵盖的数据更加全面,可以为直流工程运行和检修提供参考依据。
【关键词】：威布尔分布 蒙特卡洛模拟法 高压直流输电可靠性 浴盆曲线
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1;TM732
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 电力系统可靠性研究现状12-13
• 1.3 高压直流输电系统可靠性研究现状13-15
• 1.3.1 可靠性原始参数获取及计算模型13-14
• 1.3.2 可靠性评估方法14-15
• 1.4 威布尔分布在可靠性评估中研究现状15-18
• 1.5 本文主要工作18-20
• 第2章 高压直流输电系统可靠性研究20-28
• 2.1 高压直流输电系统典型结构20
• 2.2 直流输电系统接线和运行方式20-23
• 2.3 直流系统子系统的划分方法23-24
• 2.4 直流系统可靠性评估指标24-26
• 2.4.1 元件的主要可靠性参数24-25
• 2.4.2 系统可靠性评估的主要指标25-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第3章 频率与持续时间法28-42
• 3.1 可靠性评估模型的数学基础28-31
• 3.1.1 马尔科夫过程介绍28-29
• 3.1.2 马尔科夫过程频率和转移频率29-30
• 3.1.3 马尔科夫状态空间图30-31
• 3.2 直流系统马尔科夫状态空间图31-37
• 3.2.1 子系统状态空间图及等效模型32-35
• 3.2.2 等效模型的组合35-37
• 3.3 算例37-39
• 3.4 本章小结39-42
• 第4章 威布尔分布与序贯蒙特卡洛模拟法42-60
• 4.1 威布尔分布42-46
• 4.1.1 威布尔函数形状参数44-45
• 4.1.2 威布尔函数尺度参数45-46
• 4.1.3 威布尔函数位置参数46
• 4.2 威布尔参数的估计方法46-51
• 4.2.1 威布尔分布的图形估计47-48
• 4.2.2 最小二乘法48-49
• 4.2.3 极大似然估计49-51
• 4.3 蒙特卡洛模拟法51-58
• 4.3.1 蒙特卡洛仿真模型52-53
• 4.3.2 元件状态持续时间采样法53-55
• 4.3.3 等时间间隔采样法55-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 伊尔河直流工程可靠性评估60-70
• 5.1 伊尔河直流工程简介60
• 5.2 子系统威布尔分布建模及仿真60-66
• 5.2.1 子系统威布尔分布建模61-65
• 5.2.2 序贯蒙特卡洛抽样过程65-66
• 5.3 仿真结果及分析66-68
• 5.4 小结68-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 本文总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 学位论文评阅及答辩情况表79

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本文编号：545146