电力系统可靠性及其综述

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1、电力系统可靠性综述文献引言:电力系统可靠性1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.充裕度是指 电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力,同时考虑到系统元 件的计划停运及合理的期望非计划停运，又称为静态可靠性，即在静态条件下电力 系统满足用户电力和电能量的能力;安全性是指电力系统承受突然发生的扰动,如突 然短路或未预料到的失去系统元件的能力,也称为动态可靠性,即在动态条件下电力 系统经受住突然扰动且不间断地向用户提供电力和电能量的能力。电力系统可靠性 是通过定量的可靠性指标来量度的。一般可以是故障对电力

2、用户造成的不良后果的 概率、频率、持续时间、故障引起的期望电力损失及期望电能量损失等,不同的子系 统可以有不同的可靠性指标。电力系统规模很大，习惯上将电力系统分成若干子系 统，根据这些子系统的功能特点分别评估各子系统的可靠性。1。发电系统可靠性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.这两种方法均缺乏应有的科学分析，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(

3、LOLP)、频率及 持续时间(F&D)、电量不足概率(L O E P)、电力不足期望(LOLE)。国际上曾 一度采用LOLP(loss of load probab ility)作为发电系统可靠性指标, 但该方法过于粗略，评估误差较大,且无法计算有关电量指标。后来人们又提出了更 为详细的计算电力不足概率的指标和方法，即电力不足小时期望值LOLH(h/a)。 该方法以每天24h的实际负荷变化情况为负荷曲线模型，计算出电力不足小时期望 值。国际上关于发电系统可靠性计算的另一个常用的指标为电量不足期望值EENS2意义为在某一研究周期内由于供电不足造成用户减少用电量的期望值.该指标能 同时反映停电的概

4、率与停电的严重程度,而且更便于把可靠性与经济性挂钩,因此 EENS指标日益受到重视。文献针对我国电力系统的特点，以LOLH和EENS作为可靠 性指标，计算了全国统一的指标参数，并绘出了综合最优发电系统可靠性指标曲线, 对我国的电源规划及发电系统可靠性研究有重要的参考价值.其他可靠性指标虽有 应用，但不普遍。发电系统可靠性评估传统的方法有两种：解析法和蒙特卡洛法。 两种方法均存在缺点.解析法计算量随着元件数的增多呈指数增长,当系统规模大到 一定程度时，采用此法有一定的困难;蒙特卡洛法计算误差与试验次数的平方根成反 比,为降低误差必须显著增加计算时间。为了提高可靠性评估的准确性,减少计算时 间,人

5、们先后提出了一些改进的新方法。文献2提出了随机生产模拟评估方法。这种 方法的特点是在同时考虑机组的容量及电量约束的条件下，确定系统的最优运行状 态，可以计算出燃料费用等经济性指标和LOLH、EENS等可靠性指标。与传统的发 电系统可靠性计算方法相比,采用电力系统随机生产模拟的方法可以提供更多的信 息量,更能反映电量约束等实际情况。文献4介绍了用模糊数学计算发电系统可靠性 的一种新方法。该方法将系统负荷数据“模糊化”，同时在机组追加算法的基础上进 行模糊修正，通过负荷的模糊聚类简化计算，提高了计算效率。文献口提出了基于 神经网络的发电系统可靠性评估方法.该方法对于每一个可靠性参数而言,仅需要较

6、少的训练样本而且，此方法对于可靠性计算的精确度很高，它可以改善可靠性评估的 效益。文献 6 针对电网互连和市场的新环境下发电容量和负荷具有更强的不确定性 的特点，利用盲数运算建立了可靠性评估模型，并给出了相应的两个指标:发电系统 可靠性盲数期望GRBE和盲数可信度GRBC。该盲数模型对于发电系统充裕度评估具 有一定的宏观参考价值。对应的两个指标能从量及其分布的角度对系统长期的电能 供需情况作出近似的指示。2发输电系统可靠性发输电系统可靠性是指由统一并网运行的发电系统和输电系统综合组成的发输 电合成系统，按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和电能量的能力。发输电合 成系统可靠性包括充裕度(ad

7、equacy)和安全性(security)两方面。长期以来， 发输电系统可靠性的主要研究仍集中在充裕度方面。安全性评估的计算复杂性远大 于充裕度评估。由于问题的复杂性， 目前在模型、算法、软件等方面，国内外都是 处于起步和探索阶段。近年来，国内外的高校、研究机构和电力部门已相继研制了 各种发输电可靠性分析软件.文献7通过对国内外14种不同发输电可靠性分析软件 的七个方面的比较，归纳出这些软件的主要功能和特点。文献认为现有软件的功能和 所提供的风险指标能够基本满足现阶段电力系统规划和运行分析的需要，同时指出 应在用户停电损失费用的统计分析、停电损失的计算机模拟和可靠性标准问题等方 面作进一步的研

8、究工作。国内研究者在这方面做了大量的工作.合肥工业大学设计的 REBULK软件和清华大学设计的THBESREP软件对IEEE-RTS7 9测试系 统进行了安全性评估，结果表明算法均有效、可行。文献A 中由广东工业大学设计 的评估计算软件，可以计算不同方案的可靠性指标，为方案的比较提供了依据。在作 规划时，每个方案都有具体的数量指标，克服了过去比较方案时只是定性分析的缺 点。这些软件均具有重要的的学术意义和实用价值。3。输电系统可靠性输电系统可靠性是指从电源点输送电力到供电点，按可接受标准及期望数量满 足供电负荷电力和电能量需求能力的量度。输电系统可靠性指标同发电系统一样也 分为确定性和概率性两

9、类。确定性指标有最大线路流、最大电力不足和最大电量不 足.概率指标同发电系统基本相同。输电系统可靠性的计算方法也很多文献18通过 使用离算事件系统仿真的原理方法对输电系统进行仿真研究，建立了可靠性仿真模 型，编制了相应的计算程序实例计算结果表明方法可行，效果令人满意文献19提 出了一种定量计算输电系统可靠性的新方法,通过合理改变电力系统中各元件的容 量以达到预定的可靠性指标EDNS,同时计算了各元件的可靠性灵敏度。算例证明该 方法可行、实用。文献20通过建立大电力系统输电可靠性评估模型(TRELSS)，对大 型电力系统的可靠性进行评估。该方法基于偶然事故和负荷水平的计算,计算范围限 制在偶然事

10、故和对系统可靠性产生不利影响的负荷水平之间。此方法可计算可靠性、 期望值、频率和大系统的持续可靠性指数，具有很高的实用价值.4. 配电系统可靠性配电系统可靠性是指供电点到用户，包括配电变电所、高低压配电线路及接户线 在内的整个配电系统及设备，按可接受标准及期望数量满足用户电力及电能量需求 能力的量度。配电系统可靠性分析常采用指标有:各负荷点及系统的平均停运率入， 平均停运持续时间r,年平均停运时间u；各负荷点及系统缺电时间期望值LOLE，电 量不足期望值EENS;为了反映系统停运的严重程度和重要性，还采用以下指标：系 统平均断电频率SAIFI ,平均断电持续时间SAIDI,用户平均断电持续时间

11、CAID I,供电可靠率ASAI,不可靠率ASUI,以及平均电量不足AENS。根据配电网络的 结线方式的不同，配电系统可靠性评估可分为三种情况：简单辐射型配电系统的可 靠性分析、环形配电系统可靠性分析及复杂配电系统的可靠性分析。配电系统可靠 性评估常采用的方法有:故障式后果分析法,最小路法和网络等值法等。随着研究工 作的进展,不少学者提出了一些改进的新方法。文献11提出了一种基于最小路的评 估算法,该算法同时考虑最小路上元件和非最小路上元件对负荷点可靠性指标的影 响,并能为工程技术人员找出网络中最薄弱环节及采取相应的增强措施提供了参考。 文献】2提出了用区间理论计算配电系统可靠性的不确定性方法

12、，区间运算考虑到 所有参数的不确定性，灵敏度分析在指定元件参数区间范围时首先完成,每个元件的 参数真值被视为区间中的数值,用区间运算得到的评估结果,将涵盖由于参数值的不 确定性而影响实际系统的可靠性所有可能情况。文献13提出了根据配电网的实际拓 扑结构和元件对系统的影响关系直接建立贝叶斯网络以实现配电系统可靠性分析的 方法。该方法不但能计算配电系统不同接线方式的可靠性指标，而且对固定接线方 式的配电网还能分析某个元件或相关元件对系统可靠性指标的影响。文献】4在结 合区间运算和配电网可靠性评估网路等值法的基础上,提出了一种可靠性区间评估 方法，并根据实际电力系统的特点采用了一些简化措施，降低了评

13、估的繁杂度，使 它能适用于实际配电系统的可靠性分析。文献15则将物元分析方法应用到电力系统 来解决电力系统的问题，是一种新的尝试。该文献通过建立配电系统可靠性评价的 物元模型，运用物元的发散性思维,对配电系统的可靠性进行评价，得出配电系统评 价的等级结果，从而为解决类似问题提供了一种新方法。5。电气主接线系统可靠性发电厂变电所的电气主接线是电力系统的重要子系统，有时也对其可靠性进行 评估。发电厂变电所电气主接线可靠性是在组成主接线系统的元件(断路器、变压 器、隔离开关、母线)可靠性的指标已知和可靠性准则给定的条件下,按可靠性准则 评估整个主接线系统满足供电点电力及电能量需求能力的量度。在电气主

14、接线可靠 性的定量分析中,常用逻辑表格法。根据电气主接线的实际接线,考虑单重及双重故 障的所有可能情况，将其发生频次及造成的停运时间归纳列成一张表格,然后根据可 靠性指标的定义,求出各项指标如停运时间、停运频次等。文献16通过确定设备与断 路器的关联矩阵并借鉴逻辑表格法所采用的可靠性指标的部分计算公式，来定量计 算较复杂的电气主接线的可靠性。该方法不必考虑接线的具体形式,这一点与逻辑表 格法有本质区别。文献17 在相关研究成果的基础上，应用矩阵技术对传统的搜索 最小路的方法进行了改进，得到一种邻接终点矩阵方法。这种方法通过定义特殊的 矩阵乘法规则,用矩阵的乘法运算完成了对最小路的搜索过程,计算

15、效率大大提高。 结束语本文介绍了电力系统可靠性的基本概念,常用可靠性指标以及相应的计算方法。 将电力系统分为五个子系统,分别给出了可靠性指标及常用计算方法。评述了文献中 提出的一些改进计算方法，指出了各种方法的优缺点.探索新的算法或综合已有的好 方法来进行电力系统可靠性分析,研究开发出更加完善的电力系统可靠性评估系统 是各位研究工作者共同面对的重要课题。参考文献1郭勇基。电力系统及电力设备的可靠性J .电力系统自动化,200 1, 27( 1 7)：53-5 62 王秀丽,陈皓勇，甘 志等 应用随机生产模拟的发电系统可靠性评估方法J。电力系统自动化,1999, 2 3(17)3王锡凡，王秀丽，

16、别朝红。我国发电系统可靠性指标研究J。中国电力，1 999,3 2( 2)4周君,丁坚勇一种基于模糊途径的发电系统可靠性评估J.湖北电力，2 0 01,25 (4)5周君，丁坚勇基于神经网络的发电系统可靠性评估方法J.电力建设,20 0 2, 23( 7)6蔡亮，向铁元，黄辉。发电系统可靠性评估的盲数模型和指标J。电网技术，2 0 0 3, 2 3(8)7丁明发输电系统可靠性分析软件综述J.电网技术,200 2, 26 (1)8程林，郭勇基。发输电系统充裕度和安全性算法研究J 电力系统自动化,20 019郭勇基，程林一种新的发输电系统可靠性试验系统J。电力系统自动化，200110 石莹,李日隆

17、发-输电系统可靠性评估及计算程序研究J。广东工业大学学 报，1998,1511 别朝红，王锡凡.配电系统的可靠性分析J.中国电力，19 9 7,3 0 (50)1 2徐其迎，王少卿，李日隆.基于区间算法的配电系统可靠性分析评估方法J. 电力科学与工程, 2003, 26(3)1 3 霍利民，朱永利,苏海锋。基于贝叶斯网路的配电系统可靠性分析方法J.华 北电力大学学报,2 0 03, 30 (6)14任震，万官泉,黄雯莹参数不确定的配电系统可靠性区间评估J.中国电机 工程学报,20 0 3,23 (1 2 )15牛东晓，任峰，陈莉等.配电系统可靠性评估的物元模型分析J.华北电力大学学 报,2 0

18、03, 30( 6)1 6 李晓明，刘世琦,张翌晖等。基于关联矩阵的变电所电气主接线可靠性分析 J.电力系统及其自动化学报,200 0, 1 2 (4)17 鲁宗相，郭勇基水电站电气主接线可靠性评估J.电力系统自动化，20 0 118 李娜,丁屹峰，李建林等。大同地区输电系统的可靠性研究J。电力学报， 1999，14(3)19 赵兴勇。输电系统的可靠性优化算法J.电力学报,1 9 96,1 1 (2)20 A。P。Sa ki sM eliopoulos,Mu raliK u mb a le,T e lly Rusodimo s. T RANSMISSIONSYST EM RELIABILITY ANA L YS I STHE MODELT RELSSJ。电网技术,1 9 9 5, 1 9 (8)2 1杨莳百，戴景宸，孙启宏.电力系统可靠性分析基础及应用M。北京:水利 电力出版社, 1986。产经