[拼音]：KeKaoxing fenxi

[外文]：reliability analysis

用概率統(tǒng)計(jì)方法對電力系統(tǒng)保證按規(guī)定的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)供電能力進(jìn)行定量分析或評估。電力系統(tǒng)可靠性是指該系統(tǒng)按規(guī)定的電能質(zhì)量保證向用戶連續(xù)供電的概率。分析研究電力系統(tǒng)可靠性的目的在于，從電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)和側(cè)面研究使系統(tǒng)喪失正常功能的因素，提出定量的評價(jià)準(zhǔn)則，尋求提高電力系統(tǒng)可靠性的途徑和方法。提高電力系統(tǒng)可靠性的根本對策在于整個(gè)系統(tǒng)（包括發(fā)電、輸電、變電、配電各個(gè)環(huán)節(jié)）的正確規(guī)劃與設(shè)計(jì)，保證合理的冗余度；精心的運(yùn)行、操作與維護(hù)，減少發(fā)生故障的可能性，以求盡可能地提高設(shè)備的可用率。研究分析電力系統(tǒng)可靠性有助于提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，促進(jìn)可靠性管理，求得管理目標(biāo)定量化、綜合化和規(guī)律化，有利于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。1990年中國大陸的發(fā)電量為6105億千瓦時(shí)。若能提高發(fā)電設(shè)備的可靠性，使這些設(shè)備的可用率提高1％，就可多發(fā)電61億千瓦時(shí)。

簡史

可靠性理論源于20世紀(jì)50年代。1956年，穆爾和C.E.香農(nóng)研究了可靠性系統(tǒng)和冗余理論，奠定了可靠性理論的基礎(chǔ)。把可靠性理論運(yùn)用到電力工業(yè)則始于60年代末。當(dāng)時(shí)，由于電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大，聯(lián)網(wǎng)增多，單機(jī)容量越來越大，系統(tǒng)安全可靠的問題日益突出。加之在60年代，美、英、日本等國相繼發(fā)生多起大停電事故，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，促使各國都高度重視電力系統(tǒng)的可靠性問題。1968年美國成立了全國電力可靠性協(xié)會。以后，蘇、英、法、日等國相繼成立了專門機(jī)構(gòu)，擬訂可靠性準(zhǔn)則，陸續(xù)建立電力設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫。中國于1985 年1月由水利電力部頒布了《發(fā)電設(shè)備可靠性、可用率統(tǒng)計(jì)評價(jià)辦法》和《配電系統(tǒng)供電可靠性統(tǒng)計(jì)暫行規(guī)則》，同年成立中國電力可靠性管理中心，并初步建立起發(fā)電設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和配電系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，定期發(fā)布可靠性信息。

研究內(nèi)容和方法

電力系統(tǒng)可靠性研究的主要內(nèi)容包括發(fā)電容量可靠性估計(jì)；互聯(lián)系統(tǒng)可靠性估計(jì)；發(fā)電和輸電組合系統(tǒng)可靠性估計(jì)；配電系統(tǒng)可靠性估計(jì)；發(fā)電廠、變電所主接線可靠性估計(jì)及繼電保護(hù)可靠性估計(jì)等。建立基本設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)庫也是研究的重要內(nèi)容。

分析方法有解析法和模擬法兩類。解析法的特點(diǎn)是，首先建立電力系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型，并通過數(shù)值計(jì)算求解。在給定的簡化假設(shè)條件下，一般可得到正確結(jié)果，因此應(yīng)用很廣泛。但解法有時(shí)過于復(fù)雜。模擬法是把系統(tǒng)分成許多元素，這些元素的特性可通過概率分布加以預(yù)測，然后將這些元素特性組合起來確定系統(tǒng)的可靠性。模擬法分析比較靈活，但結(jié)果不夠精確。

發(fā)電容量可靠性估計(jì)

發(fā)電容量可靠性估計(jì)的任務(wù)是在不考慮輸電系統(tǒng)可靠性約束的條件下，研究電力系統(tǒng)容量的逾度。當(dāng)電力系統(tǒng)的可用發(fā)電容量大于負(fù)荷容量，電力系統(tǒng)容量是充裕的；當(dāng)電力系統(tǒng)的可用發(fā)電容量小于負(fù)荷容量，電力系統(tǒng)將發(fā)生電力不足。發(fā)電容量可靠性估計(jì)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)規(guī)劃及運(yùn)行管理。進(jìn)行這種估計(jì)主要分3步:建立機(jī)組停運(yùn)容量概率模型；建立負(fù)荷的概率模型；合并機(jī)組停運(yùn)容量概率模型與負(fù)荷概率模型，得到電力系統(tǒng)容量適應(yīng)性模型，求出系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。表示發(fā)電容量可靠性的指標(biāo)有電力不足概率、電能不足期望值、停電頻率和持續(xù)時(shí)間。發(fā)電容量可靠性估計(jì)的方法主要有電力不足概率法、電能不足期望值法、頻率和持續(xù)時(shí)間法。

互聯(lián)系統(tǒng)可靠性估計(jì)

互聯(lián)系統(tǒng)指用具有一定輸送能力的輸電線把兩個(gè)或多個(gè)彼此獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)系起來的系統(tǒng)。研究互聯(lián)電力系統(tǒng)可靠性的任務(wù)是計(jì)算互聯(lián)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)；研究合理的互聯(lián)結(jié)構(gòu)；研究合理的互聯(lián)方針及提高互聯(lián)效益的措施。

研究互聯(lián)系統(tǒng)的主要方法有4種：

（1）LOLP法，這是一種常用方法，它包括二維概率陣列法和支援容量概率法；

（2）網(wǎng)絡(luò)流法；

（3）頻率期間法；

（4）模擬法。

發(fā)電和輸電組合系統(tǒng)可靠性估計(jì)

發(fā)電廠以及把這些電廠發(fā)出的電能送到主要負(fù)荷點(diǎn)的輸電系統(tǒng)的總和稱為發(fā)電和輸電組合系統(tǒng)，其可靠性受發(fā)電系統(tǒng)及輸電系統(tǒng)兩方面的制約。它要求估計(jì)主要負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)，因此既要考慮輸電線的正常限制和臨時(shí)性限制，還要考慮輸電系統(tǒng)的某一部分受擾動(dòng)而擴(kuò)展為大范圍的系統(tǒng)故障。組合系統(tǒng)的可靠性包括兩個(gè)內(nèi)容：逾度和安全性。逾度按靜態(tài)或事故后停運(yùn)狀況分析，一是分析電源的可用容量是否滿足負(fù)荷需要；二是分析輸電線是否能在發(fā)熱容限內(nèi)承載負(fù)荷，某些中樞點(diǎn)電壓波動(dòng)是否超限。安全性指分析系統(tǒng)是否能保持穩(wěn)定，是否會產(chǎn)生過負(fù)荷連鎖反應(yīng)和電壓崩潰。逾度不足可能引起局部電力不足，須對用戶削減電力供應(yīng)或削減電量供應(yīng)。安全性不足將導(dǎo)致停電的蔓延或整個(gè)系統(tǒng)解列。目前，對這一領(lǐng)域的研究主要限于逾度。在組合系統(tǒng)的逾度評估中，主要有事故枚舉法和蒙特卡羅法。前者屬于解析法，其中網(wǎng)絡(luò)法用得最廣。它的基本思想是用線性網(wǎng)絡(luò)流作為模型，并利用圖論算法尋找網(wǎng)絡(luò)的臨界最小割集，以此把系統(tǒng)的故障狀態(tài)分離出來，再通過計(jì)算與臨界最小割集有關(guān)的各種事件的概率組合，求出系統(tǒng)的故障概率。蒙特卡羅法可用以詳細(xì)模擬事故前的條件，發(fā)電和輸電停運(yùn)以及運(yùn)行中的實(shí)際問題。描述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)，如負(fù)荷、發(fā)電元件和輸電元件的狀態(tài)，均服從一定的概率分布。計(jì)算時(shí)按參數(shù)的概率分布用隨機(jī)抽樣來選擇參數(shù)。對選定的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可以根據(jù)一種或多種準(zhǔn)則判斷選定的運(yùn)行狀態(tài)是否為故障。模擬法的主要優(yōu)點(diǎn)是，把電力系統(tǒng)狀態(tài)的綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)引進(jìn)計(jì)算，它對計(jì)算一段時(shí)間的可靠性較合適。它的缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)且誤差較大。

配電系統(tǒng)的可靠性估計(jì)

配電系統(tǒng)包括一次配電線路、配電站、二次配電線路等。研究配電系統(tǒng)可靠性的意義，一是它量大面廣，涉及大量資金（見配電規(guī)劃）；二是在評估電力系統(tǒng)各個(gè)組成部分(發(fā)電、輸電、配電)時(shí)需要協(xié)調(diào)；三是需要研究合理的運(yùn)行策略、維修策略和管理方案，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益。

配電系統(tǒng)有3個(gè)主要可靠性指標(biāo):平均故障率、平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間和年平均停運(yùn)時(shí)間。它們是在某種概率分布下的期望值。為了進(jìn)一步反映系統(tǒng)停運(yùn)的嚴(yán)重程度和重要性，可由這3個(gè)指標(biāo)計(jì)算出其他的可靠性指標(biāo)：系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)，以(停電次數(shù))/(年?用戶)表示；用戶平均停電頻率指標(biāo)，以(停電次數(shù))/(受停電影響的用戶?年)表示；系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)，以(小時(shí))/(用戶?年)表示；用戶平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)；以(小時(shí)) /(受影響的用戶?年)表示；平均供電可用率指標(biāo)；電量不足指標(biāo)，以千瓦時(shí)表示；平均電量不足，以(千瓦時(shí))/(用戶?年)表示；平均用戶削減指標(biāo)，以 (千瓦?時(shí))/(受影響用戶?年)表示。

分析配電系統(tǒng)可靠性的基本方法是故障模式及后果分析，即查清每個(gè)基本故障事件及其后果，然后加以綜合?？煽啃耘袚?jù)主要是供電的連續(xù)性?？梢苑治鰡我还收?，也可分析雙重故障或故障與計(jì)劃檢修的重疊。必要時(shí)，還可考慮氣象條件的影響。

發(fā)電廠、變電所主接線可靠性估計(jì)

發(fā)電廠和變電所的主接線包括：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、母線、互感器、隔離開關(guān)等。研究電氣主接線的可靠性時(shí)，一般假定電源為起點(diǎn)，以負(fù)荷母線為終點(diǎn)，然后分析計(jì)算由起點(diǎn)到終點(diǎn)的可靠性指標(biāo)。估計(jì)電氣主接線的可靠性，有助于設(shè)計(jì)工程師選擇和比較不同主接線設(shè)計(jì)方案，計(jì)算不同方案的定量可靠性指標(biāo)和投資，為技術(shù)經(jīng)濟(jì)決策提供科學(xué)依據(jù)。一般電氣主接線的可靠性準(zhǔn)則主要是供電連續(xù)性，即不停電為正常，停電為故障。對發(fā)電廠，還要求計(jì)算發(fā)出給定電力的概率?？煽啃灾笜?biāo)包括故障概率、頻率及平均無故障工作時(shí)間、平均停電時(shí)間等。

展望

電力系統(tǒng)可靠性將在以下一些主要方面發(fā)展：

（1）進(jìn)一步完善可靠性數(shù)據(jù)庫，包括發(fā)電、輸電、配電的數(shù)據(jù)庫，改善信息收集和反饋的手段，發(fā)揮數(shù)據(jù)庫在規(guī)劃、管理、設(shè)備制造等多方面的功能。

（2）可靠性估計(jì)將不僅僅用于規(guī)劃，而且用于實(shí)時(shí)控制，因此對可靠性模型和算法均要求有新的突破性進(jìn)展。

（3）發(fā)電和輸電組合系統(tǒng)的安全性將是優(yōu)先注意的領(lǐng)域。人們將探討如何用概率方法來研究電力系統(tǒng)對一定緊急事故的響應(yīng)能力。

（4）可靠性準(zhǔn)則將得到更充分的研究和應(yīng)用。

（5）研究可靠性和經(jīng)濟(jì)性的最佳協(xié)調(diào)。

參考書目

1. 郭永基編著:《電力系統(tǒng)可靠性原理和應(yīng)用》(上、下冊)，清華大學(xué)出版社，北京，1985、1986。

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標(biāo)簽：KeKaoxing fenxi、可靠性分析

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