電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性最優(yōu)控制研究

1、    電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性最優(yōu)控制研究    陳宇吳俊鵬摘要：電力系統(tǒng)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)著極其重要的地位，且伴隨著電力能源在我國(guó)能源中所占的比重越來(lái)越大，其發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要。對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的最優(yōu)控制進(jìn)行探討，有著重要的意義。文章首先對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的影響因素與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分析，然后對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的最優(yōu)控制技術(shù)進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；運(yùn)行可靠性；最優(yōu)控制；電力能源；設(shè)備故障；線路故障 ：a：tm76 ：1009-2374（2015）31-0026-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.31.01

2、2隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)電力事業(yè)獲得了極大的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也不斷擴(kuò)大。同時(shí)，我國(guó)電力系統(tǒng)已向互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。一方面，滿足了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求；另一方面，出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，其中電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性問(wèn)題是其最為突出的問(wèn)題之一。電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性直接影響了供電的穩(wěn)定和質(zhì)量，從而對(duì)人們的日常生活和生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。因此，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性最優(yōu)控制進(jìn)行探討已成為當(dāng)前研究的重要課題之一。1 電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的影響因素與評(píng)價(jià)方法1.1 影響電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的因素一般而言，影響我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的因素主要包括設(shè)備故障、線路故障以及外力影響這三點(diǎn)。其

3、具體內(nèi)容如下：1.1.1 設(shè)備故障。在本質(zhì)上，電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性即是元件、設(shè)備以及系統(tǒng)在規(guī)定的條件和時(shí)間的范圍內(nèi)完成相應(yīng)功能的能力。由于電力系統(tǒng)較為復(fù)雜，導(dǎo)致其在運(yùn)行的過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)各種故障問(wèn)題，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶的日常生活用電和生產(chǎn)用電。同時(shí)，在電力系統(tǒng)中，不同類型的電氣設(shè)備故障其表現(xiàn)也大不相同。1.1.2 線路故障。由于我國(guó)電力系統(tǒng)中的大部分線路均需長(zhǎng)期暴露在野外，導(dǎo)致其在正常運(yùn)行的過(guò)程中常出現(xiàn)各種線路故障，從而嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。除此之外，導(dǎo)致線路出現(xiàn)故障的原因還主要包括線路的劣化與絕緣的損壞。1.1.3 外力影響。在外力影響方面，一方面，因城市化進(jìn)程的不斷

4、加快而嚴(yán)重破壞了許多架空線路和線纜；另一方面，因部分電力設(shè)施架設(shè)的環(huán)境較為復(fù)雜而嚴(yán)重影響了電力設(shè)施。同時(shí)，電力設(shè)備在使用的過(guò)程中出現(xiàn)被盜的情況也是影響電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的外力因素之一。1.2 評(píng)估電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的方法在電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行過(guò)程中，可靠性是其主要的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般而言，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)主要是通過(guò)評(píng)價(jià)其可靠性來(lái)完成的。基于此，對(duì)電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行而言至關(guān)重要。目前，評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的方法主要包括兩種，即解析方法和故障模式與后果分析法。其中解析方法是評(píng)價(jià)電力可靠性最常用的方法之一，它主要是以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與元件之間的聯(lián)系來(lái)對(duì)系統(tǒng)可靠性模型進(jìn)行構(gòu)建的。

5、同時(shí)，解析方法中的可靠性指標(biāo)是以數(shù)值對(duì)比的方式來(lái)獲得的。此種電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)方法不僅物理概念較為清晰，而且其構(gòu)建模型的精度也較高，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性中。雖然如此，但是解析方法在實(shí)際具體的使用過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)一系列新的問(wèn)題，從而大大增加了計(jì)算的難度，進(jìn)而影響了評(píng)價(jià)工作的順利進(jìn)行。故障模式與后果分析法也是電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)最常用的方法之一，能夠有效地解決電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的可靠性問(wèn)題。一般而言，故障模式與后果分析法主要應(yīng)用于較為簡(jiǎn)單的輻射狀配電系統(tǒng)。但是在具體實(shí)際的使用過(guò)程中，若拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，則會(huì)增加此種評(píng)價(jià)方法應(yīng)用的復(fù)雜性?；诖耍娏Σ块T必須采取行之有效的措施來(lái)對(duì)

6、此電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)，以此來(lái)確保評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。值得注意的是，在使用故障模式與后果分析法對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)總結(jié)故障后果和分析配電網(wǎng)的計(jì)算指標(biāo)。同時(shí)，還需模擬各種故障來(lái)對(duì)事件進(jìn)行預(yù)想，并對(duì)與之相應(yīng)的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移分析。2 電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的最優(yōu)控制技術(shù)電力系統(tǒng)是電網(wǎng)中的重要組成部分，其運(yùn)行可靠性不僅直接影響了電網(wǎng)正常運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，而且也嚴(yán)重影響了供電的質(zhì)量。因此，電力部門必須對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的最優(yōu)控制技術(shù)進(jìn)行分析，以此來(lái)確保其運(yùn)行的可靠性。一般而言，電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的最優(yōu)控制技術(shù)主要包括四個(gè)方面，即評(píng)估電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的指標(biāo)、控制電力系統(tǒng)

7、運(yùn)行可靠性的模型、電力系統(tǒng)中元件的可靠性模型以及電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性算法及其實(shí)現(xiàn)。其具體內(nèi)容如下：2.1 評(píng)估電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的指標(biāo)一般而言，電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性水平是通過(guò)以切負(fù)荷指標(biāo)來(lái)度量實(shí)現(xiàn)評(píng)估的。由此可知，切負(fù)荷指標(biāo)即為電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要評(píng)估指標(biāo)之一。同時(shí)，這些指標(biāo)對(duì)于電力系統(tǒng)中的電源規(guī)劃或輸電規(guī)劃而言，發(fā)揮著極其重要的作用。而在電力系統(tǒng)具體實(shí)際的正常運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)度人員必須在關(guān)注系統(tǒng)電量和節(jié)點(diǎn)的同時(shí)，重視關(guān)注運(yùn)行的狀態(tài)量。此外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確定位，筆者在包含了度量故障嚴(yán)重程度的傳統(tǒng)度量指標(biāo)（如線路過(guò)負(fù)荷、母線電壓超限、系統(tǒng)功率不平衡等）的基礎(chǔ)上，并結(jié)合相關(guān)的工作經(jīng)

8、驗(yàn)提出了一個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性控制指標(biāo)體系。該可靠性控制指標(biāo)體系的內(nèi)容主要包括系統(tǒng)狀態(tài)的概率指標(biāo)、運(yùn)行狀態(tài)量處理安全狀態(tài)下的概率指標(biāo)以及電量不足期望指標(biāo)。2.2 控制電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的模型之所以要在計(jì)算結(jié)果滿足相應(yīng)精度的基礎(chǔ)上來(lái)提高計(jì)算的速度，主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)大系統(tǒng)計(jì)算的實(shí)時(shí)性。因此，電力部門可以采用直流潮流的方式來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)中的潮流進(jìn)行分析。同時(shí)，在對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的控制模式進(jìn)行建立時(shí)忽視無(wú)功與電壓的約束條件。此外，該控制模型所包括的內(nèi)容主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即約束條件、目標(biāo)函數(shù)以及控制標(biāo)量。endprint2.3 電力系統(tǒng)中元件的可靠性模型由于電力系統(tǒng)中的元件是其重要的組成部分，

9、其故障的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。各個(gè)元件故障的產(chǎn)生是隨機(jī)的，且在一定程度上影響了整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，電力部門要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制，就必須對(duì)電力系統(tǒng)中的各元件進(jìn)行可靠性建模，以此來(lái)短期預(yù)測(cè)其運(yùn)行能力。目前，建模的方式主要采用元件瞬時(shí)概率，它能夠全面地對(duì)元件進(jìn)行描述。2.4 電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性算法及其實(shí)現(xiàn)在評(píng)估電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性時(shí)，其內(nèi)容主要包括分析運(yùn)行后果的可靠性指標(biāo)、分析相關(guān)計(jì)算的可靠性指標(biāo)、選擇系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及確定元件可靠性模型。其中，分析運(yùn)行后果與相關(guān)計(jì)算的可靠性指標(biāo)是電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評(píng)估的重中之重。一般而言，在對(duì)運(yùn)行后果與相關(guān)計(jì)算的可靠性指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)主要采用

10、的可靠性計(jì)算方法是動(dòng)態(tài)潮流分析法，在對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行選擇時(shí)主要采用的可靠性計(jì)算方法是快速排序法，并以狀態(tài)概率的大小來(lái)確定排序規(guī)則。在電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性算法的實(shí)現(xiàn)方面，若以數(shù)學(xué)角度來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析，則電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性是一種約束規(guī)劃問(wèn)題。同時(shí)，其特點(diǎn)主要突出表現(xiàn)為隨機(jī)約束條件必須在一定的置信水平上才能成立。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料研究和實(shí)踐結(jié)果可知，在求解電力系統(tǒng)隨機(jī)機(jī)會(huì)規(guī)劃問(wèn)題時(shí)，若采用的電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性算法為遺傳算法時(shí)，則能夠取得更好的計(jì)算效果。3 結(jié)語(yǔ)綜上所述，電力系統(tǒng)是電網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行可靠性與否直接影響了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。因此，電力部門必須采取行之有效的措施來(lái)確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并在具體實(shí)際進(jìn)行可靠性技術(shù)時(shí)制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則。由于本文篇幅有限，必然存在不足之處，故而還需要我們進(jìn)一步對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性控制技術(shù)進(jìn)行探討和研究。參考文獻(xiàn)1 賈小淵.電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性最優(yōu)控制j.中國(guó)科技縱橫，2013，（23）.2 王明玥，艷暉，龔光輝，等.電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性及其最優(yōu)