Использование методов машинного обучения при оценке надежности электроэнергетических систем методом Монте-Карло

Автор: Бояркин Денис Александрович, Крупенев Дмитрий Сергеевич, Якубовский Дмитрий Викторович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование @vestnik-susu-mmp

Рубрика: Краткие сообщения

Статья в выпуске: 4 т.11, 2018 года.

Бесплатный доступ

В статье рассматривается вопрос повышения вычислительной эффективности процедуры оценки балансовой надежности электроэнергетических систем при использовании метода статистических испытаний (метод Монте-Карло). При использовании данного метода необходимо сгенерировать случайным образом определенное количество состояний моделируемой системы. Известно, что при этом скорость и точность выполнения расчета зависит от числа таких случайных состояний, подлежащих анализу, поэтому одним из способов решения поставленной задачи является сокращение их числа при соблюдении требуемой точности оценки. Для этого предлагается использовать методы машинного обучения, задача которых заключается в классификации расчетных состояний электроэнергетической системы. При проведении эксперимента были применены метод опорных векторов и метод случайного леса. Результаты расчетов показали, что использование данных методов позволило сократить число анализируемых случайных состояний системы, тем самым сокращая общее время на проведение расчетов в целом и доказывая эффективность предлагаемого подхода. При этом наилучшие результаты были получены при применении метода случайного леса.

Еще

Электроэнергетические системы, оценка надежности, метод монте-карло, машинное обучение

Короткий адрес: https://sciup.org/147232906

IDR: 147232906   |   УДК: 004.942   |   DOI: 10.14529/mmp180411

Machine learning in electric power systems adequacy assessment using Monte-Carlo method

The article considers the question of increasing the computational efficiency of the procedure for electric power systems adequacy assessment using the Monte Carlo method. In the framework of using this method, it is necessary to randomly generate a certain number of system states. As it is known the speed and accuracy of the calculation depends on the number of such states to be analyzed, so one of the ways to solve this problem is to reduce the this number while observing the required accuracy of the estimate. For this purpose it is proposed to use machine learning methods, whose task is to classify the calculated states of the electric power system. During the experiment, the support vector machines method and the random forest method were applied. The results of the calculations showed that these methods using allowed to reduce the number of random states of the system to be analyzed, thereby reducing the total time spent on calculations in general and proving the effectiveness of the proposed approach. Wherein the best results were obtained while using the random forest method.

Еще

Список литературы Использование методов машинного обучения при оценке надежности электроэнергетических систем методом Монте-Карло

  • Ковалев, Г.Ф. Надежность систем электроэнергетики / Г.Ф. Ковалев, Л.М. Лебедева. - Новосибирск: Наука, 2015.
  • Panasetsky, D. Development of Software for Modelling Decentralized Intelligent Systems for Security Monitoring and Control in Power Systems / D. Panasetsky, N. Tomin, N. Voropai // IEEE Eindhoven PowerTech. - 2015. - P. 1-6.
  • Вапник, В.Н. Теория распознавания образов / В.Н. Вапник, А.Я. Червоненкис. - М.: Наука, 1974.
  • Breiman, L. Random Forests / L. Breiman // Machine Learning. - 2001. - V. 45, № 1. - P. 5-32.
  • Кнут, Д. Искусство программирования. Т. 2. Получисленные алгоритмы / Д. Кнут. - М.: Вильямс, 2001.
  • Matsumoto, M. Mersenne Twister: A 623-Dimensionally Equidistributed Uniform Pseudorandom Number Generator / M. Matsumoto, T. Nishimura // ACM Transactions on Modeling and Computer Simulations. - 1998. - V. 8. - P. 3-30.
  • Соболь, И.М. Многомерные квадратурные формы и функции Хаара / И.М. Соболь. - М.: Наука, 1969.
  • Levin, A. On Application of the Structure of the Nonlinear Equations System, Describing Hydraulic Circuits of Power Plants in Computations / A. Levin, V. Chistyakov, E. Tairov // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2016. - V. 9, № 4. - P. 53-62.
  • Крупенев, Д.С. Формирование случайных состояний электроэнергетических систем при оценке их надежности методом статистических испытаний / Д.С. Крупенев, Д.А. Бояркин, Д.В. Якубовский // Надежность и безопасность энергетики. - 2017. - T. 10, № 1. - C. 33-41.
  • Van Rijsbergen, C.J. Information Retrieval / C.J. van Rijsbergen. - London: Butterworths, 1979.
Еще