電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性講座9-可靠性原理及其在電力規(guī)劃中的應用090409課件

電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性

(第9專題：可靠性原理及其在電力規(guī)劃中的應用)3/27/2023161可靠性原理及其在電力規(guī)劃中的應用概述可靠性基本概念與分析方法電力系統(tǒng)規(guī)劃的可靠性評價方法發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃的可靠性評價方法電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性分析方法電氣主接線的可靠性分析

3/27/2023261概述可靠性理論產(chǎn)生的背景可靠性理論的發(fā)展概況可靠性理論的的應用范疇電力規(guī)劃中的可靠性問題

3/27/2023361可靠性理論的發(fā)展概況國外發(fā)展概況：1882年IEE出版了第一個電氣設(shè)備安全條例涉及到可靠性概念；20世紀30年代在《電世界》等國外雜志上開始發(fā)表有關(guān)電容量概率分析的學術(shù)論文；工業(yè)可靠性研究始于20世紀40年代。20世紀80年代，一些發(fā)達國家大都進行了可靠性立法，遵循國際標準，制定了較為完善的國家標準，并設(shè)有國家級和行業(yè)級的可靠性中心和數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。3/27/2023561國內(nèi)發(fā)展概況：20世紀60年代，中國在通信、電子和航空等行業(yè)啟動了可靠性工程；70年代末，以電子工業(yè)部為重點推行可靠性工程；80年代末，開始進行可靠性立法，頒布多個可靠性國家標準。80年代末至90年代初，中國電力系統(tǒng)可靠性研究和應用取得了較大的發(fā)展；與此同時，在學術(shù)上促進了交叉學科的發(fā)展，如可靠性管理、可靠性技術(shù)、可靠性數(shù)學等。3/27/2023661可靠性理論的應用范疇可靠性貫穿于產(chǎn)品和系統(tǒng)的整個生命周期?？煽啃约夹g(shù)也在電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運行等領(lǐng)域的具體應用大致有：1.準則和標準的制定；2.規(guī)劃和現(xiàn)運行系統(tǒng)的可靠性評估；3.可靠性成本收益分析；4.發(fā)電容量和電網(wǎng)最優(yōu)規(guī)劃；5.備用容量和位置分布；6.電力設(shè)備備用規(guī)劃；7.運行方式和薄弱環(huán)節(jié)識別和優(yōu)化調(diào)度；8.以可靠性為中心的維修（狀態(tài)檢修）；9.電力市場營運策略；10.資產(chǎn)全壽命周期成本分析。3/27/2023761電力系統(tǒng)可靠性評估：目的：對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進行故障分析，采取措施減少故障造成的影響，對可靠性投資與響應帶來的經(jīng)濟效益進行綜合分析，以確定合理的可靠性水平，并使電力系統(tǒng)的綜合效益達到最佳。手段：確定可靠性目標，應用評估手段，確定故障準則，并對電力系統(tǒng)故障嚴重性作出估計。規(guī)劃系統(tǒng)的可靠性評估主要工作任務：

1.對未來的電力系統(tǒng)和電能量進行預測，收集設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)；

2.制定可靠性準則和設(shè)計標準，依據(jù)標準評估系統(tǒng)性能，識別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)；

3.選擇優(yōu)化方案。3/27/2023961思考題1.可靠性理論在電力系統(tǒng)中的具體應用有哪些？2.比較傳統(tǒng)的電力規(guī)劃方法和考慮到可靠性的電力系統(tǒng)規(guī)劃法，說明各自的特點和優(yōu)缺點。3.敘述在電力系統(tǒng)規(guī)劃中進行可靠性評估的目的、手段和主要工作任務。3/27/20231061可靠性基本概念與分析方法

可靠性的基本概念基本可靠性指標及其計算不可修復和可修復系統(tǒng)的可靠性分析馬爾可夫隨機過程概念與分析方法3/27/20231161基本可靠性指標及其計算基本可靠性指標可靠性相關(guān)概率的基本計算

3/27/20231361基本可靠性指標

可靠性指標(Reliabilityindices)：用數(shù)值大小來表示各個方面性質(zhì)的量?？梢詮某晒Φ挠^點出發(fā)，也可以從失敗的觀點出發(fā)。

可靠性指標的量化信息：1.概率，如可靠度和可用率(Availability)。2.頻率，如單位時間里發(fā)生故障的平均次數(shù)。3.平均持續(xù)時間，如故障的平均持續(xù)時間。4.期望值，如一年中系統(tǒng)發(fā)生故障的期望天數(shù)。以上信息都是概率量，可靠性理論中概率用以表達可靠性水平的量化信息。一般用可靠度則來作為可靠性的特性指標，它表示元件可靠工作的概率。3/27/20231461衡量一個元件、設(shè)備或系統(tǒng)可靠性水平有若干的指標，有定量的，也有定性的，有時要用幾個指標去度量一種元件、設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性，但最基本最常用的特性指標有以下幾個。

1可靠度R（t）；它是指一個元件、設(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。例1：一批產(chǎn)品的數(shù)量為N，從t=0時開始使用，隨著時間的推移，失效的產(chǎn)品件數(shù)n(t)逐漸增加，而正常工作的產(chǎn)品件數(shù)[N-n(t)]逐漸減少，用R(t)表示產(chǎn)品在任意時刻t的可靠度。離散隨機變量表示：R(t)=[N-n(t)]/N

N：試驗樣品總數(shù)

n(t):到t時刻樣品失效的總數(shù)。0≤R(t)≤1,R(t)越接近于1,產(chǎn)品的可靠度越高。不可靠度F(t)為：F(t)=n(t)/N=1-R(t)

可靠度與不可靠度的關(guān)系：R(t)+F(t)=1

2失效率（故障率）λ（t）：它是指一個元件、設(shè)備或系統(tǒng)工作到時間t之后，在單位時間△t內(nèi)發(fā)生失效的概率。

離散隨機變量表示：λ(t)=△n(t)/[N-n(t)]△t失效率單位:λ(t)對目前具有高可靠性的產(chǎn)品來說,需用更小的單位來作為失效率的基本單位,采用一個菲特(Fit)來定義,

它的意義是每1000個產(chǎn)品工作，只有一個失效。

3/27/202315613平均無故障工作時間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)：指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF。

MTBF=總的工作時間/故障數(shù)

3/27/20231761可靠性相關(guān)概率的基本計算一、概率的古典定義如果某一試驗的全部可能結(jié)果為n個，且每個結(jié)果都具有等可能性和互不相容性，而其中對應于A的結(jié)果是m個，則時間A發(fā)生的概率是二、概率的統(tǒng)計定義當試驗次數(shù)n足夠大時，事件A出現(xiàn)的頻率漸趨于一個穩(wěn)定值，則稱這一穩(wěn)定值為事件A發(fā)生的概率，記為

三、概率的基本運算規(guī)則

1.事件的分類:①獨立事件：一件事件的發(fā)生并不影響另一事件發(fā)生的概率。3/27/20231861②互斥事件：兩個事件不可能同時發(fā)生。③對立事件：如果一個事件只有兩種可能結(jié)果A和B，則④條件事件：研究事件B發(fā)生條件下事件A發(fā)生的概率，則將其記為，2.事件的交和并(1)事件的交：多個事件同時發(fā)生。①對多個獨立事件、、，其同時發(fā)生的概率

②對相關(guān)事件，(2)事件的并：幾個事件中至少有一個事件發(fā)生。①對兩個獨立而不互斥事件A和B，有

3/27/20231961評估系統(tǒng)失效(或運行)的概率，如果能夠知道系統(tǒng)狀態(tài)(失效或運行)與系統(tǒng)中某個元件X正常與故障兩個互斥事件的相關(guān)信息，就可以按照全概率計算公式,得：上式中：X代表元件X正常運行；代表元件X故障。4.概率分布(1)隨機變量的定義：由樣本空間中每一個元素所確定的函數(shù)。其取值是隨機的,可用概率來量化。有連續(xù)和離散隨機變量之分。工程問題中,通常計算數(shù)據(jù)是離散隨機變量,測量數(shù)據(jù)是連續(xù)的。(2)可靠性計算中常用的分布函數(shù)應用舉例概率分布的定義：用概率的方法來研究隨機變量這種函數(shù)取值范圍的分布規(guī)律。應用：研究工程中通過試驗或觀察取得的數(shù)據(jù)，根據(jù)可靠性評估要求來研究對它們進行處理和估計的方法。

3/27/20232161【基本可靠性函數(shù)（連續(xù)隨機變量）】1(不可修復元件)的可靠度:在規(guī)定條件下和規(guī)定的時間區(qū)(,)內(nèi)無故障持續(xù)完成規(guī)定功能的概率，常用R(t)表示。式中:T表示產(chǎn)品發(fā)生故障(失效)的時間，有時也稱為壽命；t為規(guī)定的時間。在工程計算中常使用不能完成規(guī)定功能的概率F(t),或稱為不可靠度,F(t)稱為累積故障分布函數(shù),即,并有。

根據(jù)概率的基本概念，故障密度函數(shù)為：

故障率函數(shù)為：上式等號兩邊積分,并當為常數(shù)時,上式可以化為：將這種特殊情形稱為指數(shù)分布,它是系統(tǒng)可靠性問題中應用的最廣泛的一種分布。并可推導出隨機變量t的均值m的函數(shù)式為：3/27/20232261工程上常用m稱為平均失效前時間，它有一個專門術(shù)語MTTF,就是不可修復元件的平均壽命?？煽慷群瘮?shù)R(t)的形狀如圖2-1所示：2)典型應用-泊松分布泊松分布描述的是：在給定時間或空間內(nèi)事件發(fā)生率為常數(shù)時，一定次數(shù)下單個事件發(fā)生的頻率。事件的發(fā)生必須是隨機的，一個系統(tǒng)的故障數(shù)就是這種例子。利用泊松分布來模擬失效過程時，常將其參數(shù)稱為故障率。故有=單位時間的平均故障數(shù)。泊松分布的密度分布函數(shù)為：式中：x為故障發(fā)生次數(shù)，取值為0,1,……。MTTFm3/27/20232361例2-2研究圖2-3所示兩相同元件并聯(lián)工作冗余系統(tǒng)的可靠性。解：設(shè)每個元件的故障率為,并且其壽命服從指數(shù)分布。根據(jù)題意可知,當且僅當兩個元件都發(fā)生故障時系統(tǒng)才失效。因此系統(tǒng)的失效率為系統(tǒng)工作概率為系統(tǒng)平均持續(xù)工作時間

3/27/20232561不可修復和可修復系統(tǒng)的可靠性分析從可靠性觀點來看,元件可以分為可修復元件和不可修復元件兩大類?！究尚迯驮渴褂靡欢螘r間后發(fā)生故障，經(jīng)過修理就能再次恢復到原來的工作狀態(tài)。【不可修復元件】工作一段時間后發(fā)生了故障不能修復或者雖能修復，但很不經(jīng)濟。電力元件大部分是可修復元件。由元件組成的系統(tǒng)也可以分為兩大類，即可修復系統(tǒng)和不可修復系統(tǒng)。電力系統(tǒng)屬于可修復系統(tǒng)。工程可靠性分析常用網(wǎng)絡(luò)圖形的形式來模擬元件的可靠性性能及相互間的影響?？煽啃钥驁D：根據(jù)系統(tǒng)的原理圖和元件與系統(tǒng)的功能關(guān)系，按系統(tǒng)可靠性等效的原則繪制的網(wǎng)絡(luò)圖形。3/27/202326612.可修復系統(tǒng)的可靠性分析定義：為可修復元件的無故障工作時間，為故障修復時間。它們都是非負的隨機變量。一個可修復元件的整個壽命流程是工作、修復(故障)、再工作、再修復的過程。如圖2-5所示?？尚迯驮墓收下时磉_式和不可修復元件相同。用修復率來表明可修復元件修復的難易程度及效果?？尚迯驮饬抗ぷ鲏勖闹笜?平均無故障工作時間(MTTF);另一指標是平均相鄰故障間隔時間(MTBF),它是指元件在相鄰兩次故障之間(包括修復時間在內(nèi))的時間平均值。還有一個指標是平均失效間隔時間(MTTR)。并成立下列關(guān)系式：3/27/20232961衡量可修復元件可靠工作程度的指標：可用度A。并定義不可用度，不可修復系統(tǒng)使用的可靠性框圖模式模擬方法完全可以推廣到應用于可修系統(tǒng)的分析，只是由于計及了維修過程，其相應的算式會復雜一些。(1)串聯(lián)系統(tǒng)圖2-6中,和分別表示元件和系統(tǒng)相應的失效率和修復率。根據(jù)兩個事件同時發(fā)生的概率計算規(guī)則可以知道當系統(tǒng)中任一元件故障時,系統(tǒng)失效,有整理上述兩個式子，并當條件成立時，可化簡得推廣到n個元件串聯(lián)系統(tǒng)的計算公式：3/27/20233061(2)并聯(lián)系統(tǒng)兩個元件并聯(lián)系統(tǒng)的邏輯框圖如圖2-7所示。其推導過程與不可修復串聯(lián)系統(tǒng)的推理過程類似。

可得特別地，當時，工程系統(tǒng)近似計算中n個元件并聯(lián)系統(tǒng)的計算公式為

3/27/2023316111.2.4馬爾可夫隨機過程概念

與分析方法

11.2.4.1概述11.2.4.2離散馬爾可夫鏈11.2.4.3連續(xù)馬爾可夫過程3/27/2023326111.2.4.1概述馬爾可夫過程是一種常見的無后效性隨機過程。特點：隨機過程在將來的狀態(tài)僅與其所在所處的狀態(tài)有關(guān),而與過去所處的狀態(tài)無關(guān)。馬爾可夫方法：馬爾可夫過程在工程系統(tǒng)可靠性模擬時的簡稱。馬爾可夫方法既可模擬離散，也可模擬連續(xù)隨機變量，對于離散的情形系則特別地稱為馬爾可夫鏈。在工程系統(tǒng)可靠性領(lǐng)域中，我們常常研究的是時間連續(xù)和空間離散的問題。3/27/2023336111.2.4.2離散馬爾可夫鏈1.基本模型——隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣如圖2-8所示的系統(tǒng)狀態(tài)空間圖,它是一個馬爾可夫鏈,具有1和2二個狀態(tài),圖中帶箭頭的線條及相應的權(quán)值分別表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向和常數(shù)轉(zhuǎn)移概率。研究相繼的離散時間點上系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過程。用矩陣來模擬這一過程，則可以構(gòu)造以下矩陣:式中：表示開始時位于狀態(tài)i，經(jīng)過一個時間間隔后位于狀態(tài)j的概率。3/27/20233461推廣到n個狀態(tài)的情況，如右所示：矩陣元素的定義是：行號i表示轉(zhuǎn)移發(fā)生的起始狀態(tài),列號j表示轉(zhuǎn)移到達的狀態(tài)。這個矩陣表示隨機過程的轉(zhuǎn)移概率,被稱為系統(tǒng)的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣。不難知道,矩陣每一行的概率之和必為1。2.時間相關(guān)概率由前面所介紹的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣,我們可以計算任何時間間隔后系統(tǒng)各個狀態(tài)的概率:式中：為第x步時間間隔后系統(tǒng)的狀態(tài)概率矢量；為隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣P的n次自乘。以圖2-8所示的系統(tǒng)為例，假設(shè)開始處于狀態(tài)1，則系統(tǒng)初始狀態(tài)矢量為P(0)=[10],可計算2個時間間隔后系統(tǒng)的狀態(tài)概率為3/27/202335613.極限狀態(tài)概率若研究的系統(tǒng)一旦達到一個穩(wěn)定的極限狀態(tài),這時再用隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣與系統(tǒng)極限狀態(tài)概率相乘,乘積不變。即如果用表示極限概率矢量,而P為隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣,則有仍以圖2-8所示的系統(tǒng)為例,令和分別為在狀態(tài)1和2時的極限概率,則有并聯(lián)立式,可解出該系統(tǒng)兩個狀態(tài)的極限概率分別為4.吸收狀態(tài)——狀態(tài)期望停留時間計算

在不可修系統(tǒng)中，一旦進入就不再向外轉(zhuǎn)移的狀態(tài)稱為吸收狀態(tài)?？煽啃苑治龅囊粋€主要要求是計算系統(tǒng)在進入某一個吸收狀態(tài)前的平均運行時間間隔。對于可修系統(tǒng)，將不希望系統(tǒng)進入的一個或幾個狀態(tài)(如失效狀態(tài))規(guī)定為吸收狀態(tài),就可以計算系統(tǒng)平均持續(xù)運行時間時間間隔數(shù)。3/27/20233661仍以圖2-8所示的系統(tǒng)為例，如果定義狀態(tài)2為吸收狀態(tài),則系統(tǒng)最終必然進入狀態(tài)2。這時需要計算進入吸收狀態(tài)2之前的平均時間間隔。設(shè)P為任意系統(tǒng)的隨機概率轉(zhuǎn)移矩陣，Q為P中刪去與吸收狀態(tài)對應的行和列后的降階矩陣,稱為截尾矩陣。應用數(shù)學期望的概念得出：式中：N為期望時間間隔數(shù)?？紤]到中的元素都是概率小于1的值,即,通過一定的初等數(shù)學變換,當時,可得。算例：研究圖2-9所示的三狀態(tài)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移概率已經(jīng)在圖中標明。計算：①每個狀態(tài)的極限狀態(tài)概率；②當狀態(tài)3為吸收狀態(tài)時，停留在每一個非吸收狀態(tài)的平均時間間隔數(shù)。3/27/20233761解:(1)該系統(tǒng)的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣為極限狀態(tài)概率分別為，，,由極限狀態(tài)公式可得：并聯(lián)立，解得=4/11，=4/11，=3/11。(2)狀態(tài)3是吸收狀態(tài)，得截尾矩陣

計算結(jié)果表明：若系統(tǒng)開始處于狀態(tài)1，則停留在狀態(tài)1的平均時間間隔數(shù)是4(=)。是0,表示系統(tǒng)若開始處于狀態(tài)2，則停留在狀態(tài)1的平均時間間隔數(shù)為0,理由是從狀態(tài)2到狀態(tài)1沒有直接的轉(zhuǎn)移,只能通過吸收狀態(tài)3這個途徑。3/27/2023386111.2.4.3連續(xù)馬爾可夫過程應用條件：空間離散而時間連續(xù)。特別地,當系統(tǒng)元件失效和修復的概率是常數(shù)時,可滿足平穩(wěn)馬爾可夫過程的條件。適用范圍：不可修或可修系統(tǒng)以及串并聯(lián)或冗余備用系統(tǒng)等。1.模擬方法如圖2-10所示的為單個可維修元件系統(tǒng)狀態(tài)空間，設(shè)其故障率和修復率均為常數(shù)，那么其分布特性就可以用指數(shù)分布進行模擬。設(shè)為元件在時刻t可運行的概率；為元件在時刻t失效的概率；為失效率；為修復率，運行和故障狀態(tài)的密度函數(shù)分別為和式中：參數(shù)、也可稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移率,其定義為從一個給定狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換的次數(shù)與停留在該狀態(tài)的時間比值。3/27/202339612.時間相關(guān)概率設(shè)前面提到的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移時間間隔增量足夠小，因而在增量中發(fā)生兩個或多個事件的概率可以忽略不計，則系統(tǒng)在時段內(nèi)處于狀態(tài)0的概率是t時刻運行且在內(nèi)不失效的概率+t時刻失效且在時刻內(nèi)被修復的概率，即同樣，內(nèi)處于狀態(tài)1的概率為則當時，有于是可以得到應用拉普拉斯變換和反變換解上式所示的線性微分方程組，并假設(shè)初始條件為。解得3/27/20234061注意:上式中的概率和分別是系統(tǒng)起始時間屬于運行狀態(tài)時,作為時間函數(shù)的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的概率。通常分別用可用度A(t)和不可用度U(t)表示，但是與可靠度R(t)不是同一個概念。3.極限狀態(tài)概率如果分別用和表示運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的極限概率值,則當時,從化簡2中得到的公式，可以得4.隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣評估方法基本原理：當時間間隔的增量充分小(區(qū)間內(nèi)發(fā)生兩次或多次的轉(zhuǎn)移概率可以忽略不計),可以將連續(xù)的問題離散化,利用馬爾可夫鏈的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣概念分析連續(xù)過程的問題。因為充分小,在這個時間區(qū)間內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率等于轉(zhuǎn)移乘以該時間區(qū)間的長度。如果元件的故障率是,在時間中轉(zhuǎn)移為失效狀態(tài)的概率為,不發(fā)生故障的概率為。得圖2-10所示系統(tǒng)的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣3/27/20234161(1)時間相關(guān)概率若難以合理確定時間增量，可以采取估計法。原理：可以估計一個的初值進行計算，然后將減小再進行重復計算,直到前后兩組結(jié)果之差在可接受的范圍之內(nèi)。確定后，將所建立的隨機轉(zhuǎn)移概率矩陣連續(xù)自乘直到研究的時間期限為止。如，的值為10min，所研究的時間為8h，則矩陣就要自乘(60×8)/10=48次。對大系統(tǒng)來說，若選擇合適的話，可以方便地計算出精度完全滿足要求的結(jié)果。(2)極限狀態(tài)概率將的概念應用于圖2-10所示的系統(tǒng),整理后得到,因非零，消去后得,再聯(lián)立，即可解得(3)失效前平均時間MTTF由(2)可知,建立初始矩陣時可以全部略去，僅用轉(zhuǎn)移率構(gòu)成隨機概率轉(zhuǎn)移矩陣3/27/20234261應注意：它不是隨機概率轉(zhuǎn)移矩陣的完全形式，因為和嚴格來說并不是概率。當分析極限概率時，這種簡化形式并不影響結(jié)果的正確性。若求時間相關(guān)概率的近似值，則必須計入增量時間。于是，當狀態(tài)1為吸收狀態(tài)時，相應的截尾矩陣,失效前平均時間為5.狀態(tài)空間中的馬爾科夫過程算例設(shè)有兩個相同元件構(gòu)成的系統(tǒng)，且當任一元件工作時都能滿足系統(tǒng)的功能要求,得如圖2-11所示的狀態(tài)空間圖。計算平均失效前時間。圖中和分別表示兩個元件在下一個時間增量中可能故障或維修，而且只可能是二者之一。解：該系統(tǒng)的隨機概率轉(zhuǎn)移矩陣為利用極限狀態(tài)概率和,得到三個狀態(tài)的極限概率分別為3/27/20234361易知,只有狀態(tài)3是失效狀態(tài),則該系統(tǒng)的可用概率為若假定狀態(tài)3為吸收狀態(tài)，則截尾矩陣為于是，式中，矩陣M的元素是對給定狀態(tài)i開始，系統(tǒng)進入吸收狀態(tài)前，狀態(tài)j經(jīng)歷的平均時間。如果系統(tǒng)從狀態(tài)2開始，則系統(tǒng)的失效前平均時間是3/27/20234461思考題1.敘述可靠性的確切定義。2.一般的可靠性指標有哪些？掌握基本的概率計算方法。3.寫出不可修復元件的可靠度、不可靠度、平均失效前時間的基本概念和表達式。4.可修復元件可用率、不可用率，衡量可修復元件工作壽命指標分別是什么？5.不可修復和可修復系統(tǒng)的可靠性計算。6.應用馬爾可夫鏈和馬爾可夫過程分析并計算系統(tǒng)的狀態(tài)概率。3/27/20234561第3節(jié)電力系統(tǒng)規(guī)劃的可靠性

評價方法

11.3.1電力系統(tǒng)可靠性的基本概念11.3.2電力系統(tǒng)規(guī)劃中可靠性分析的意義11.3.3電力系統(tǒng)可靠性評價的主要指標11.3.4電力系統(tǒng)可靠性分析的基本方法11.3.5電力系統(tǒng)可靠性評估的數(shù)據(jù)要求11.3.6電氣設(shè)備可靠性及其分析方法

3/27/2023466111.3.1電力系統(tǒng)可靠性的基本概念電力系統(tǒng)可靠性：電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需的數(shù)量不間斷地向用戶提供電能的能力的度量。電力系統(tǒng)的可靠性評價：通過一套定量指標來度量電力供應企業(yè)向用戶提供連續(xù)不斷的質(zhì)量合格的電力的能力，包括對系統(tǒng)充裕性和安全性兩方面的衡量。充裕性是指電力系統(tǒng)在同時考慮到設(shè)備計劃檢修停運及非計劃停運情況下，能夠保證共給用戶總的電能需求量的能力。也稱為靜態(tài)可靠性。安全性是指電力系統(tǒng)經(jīng)受住突然擾動并且不間斷地向用戶供電的能力，也稱為動態(tài)可靠性。在電力系統(tǒng)規(guī)劃階段對規(guī)劃方案進行通常進行的是靜態(tài)可靠性評估。

3/27/2023476111.3.2電力系統(tǒng)規(guī)劃中進行可

靠性分析的意義

◎在電力系統(tǒng)規(guī)劃和改造建設(shè)過程中，通過對系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方案的供電可靠性進行定量評估分析，并以此作為規(guī)劃方案之間的比較依據(jù)，可以有效地指導電力系統(tǒng)規(guī)劃工作。◎通過可靠性分析計算，不僅可以找出系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，還可以知道可能將要采取的提高供電可靠性的措施實施的效果如何，通過對比措施實施前后系統(tǒng)的可靠性程度,這樣才能為最后的決策提供更為科學的依據(jù)。3/27/2023486111.3.3電力系統(tǒng)可靠性評價的

主要指標

歸納起來還是11.2.2節(jié)中提到的幾大類：1.概率指標。主要指電力系統(tǒng)發(fā)生故障的概率,如系統(tǒng)的可用度、電力不足概率等。2.頻率指標。主要指電力系統(tǒng)在單位時間(如1年)內(nèi)發(fā)生故障的平均次數(shù)。3.時間指標。指電力系統(tǒng)發(fā)生故障的平均持續(xù)時間,如系統(tǒng)首次故障的平均持續(xù)時間、兩次故障之間的平均持續(xù)時間、故障平均持續(xù)時間等。4.期望值指標。指電力系統(tǒng)在單位時間(如1年)內(nèi)發(fā)生故障的天數(shù)期望值,以及電力系統(tǒng)由于故障而減少供電量的期望值.

3/27/2023496111.3.4電力系統(tǒng)可靠性分析的

基本方法

11.3.4.1電力系統(tǒng)可靠性分析的研究對象11.3.4.2電力系統(tǒng)可靠性分析計算方法3/27/2023506111.3.4.1電力系統(tǒng)可靠性分析的研究對象

在工程實際中按照電力生產(chǎn)過程及結(jié)構(gòu)特性，一般將電力系統(tǒng)分為發(fā)、輸電、配電系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)。相應地，對電力系統(tǒng)可靠性進行評估也可以分為發(fā)電系統(tǒng)可靠性、輸電系統(tǒng)可靠性、配電系統(tǒng)可靠性、發(fā)電廠和變電站電氣主接線可靠性等方面。3/27/2023516111.3.4.2電力系統(tǒng)可靠性分析計算方法

解析法模擬法代表網(wǎng)絡(luò)法和狀態(tài)空間法蒙特卡洛(MonteCarlo)模擬法

基本思想將設(shè)備或系統(tǒng)的壽命過程在假定的條件下進行合理的理想化，然后通過建立可靠性數(shù)學模型，經(jīng)過數(shù)值計算獲得系統(tǒng)各項可靠性指標。將系統(tǒng)中每臺設(shè)備的概率參數(shù)在計算機上用隨機數(shù)表示,建立一個概率模型或隨機過程,使模型或隨機過程的參數(shù)為所要求的問題的解,然后通過對模型或過程的觀察或抽樣試驗來計算所求參數(shù)的統(tǒng)計特征,最后給出所求的可靠性指標近似值優(yōu)缺點當系統(tǒng)規(guī)模大,結(jié)構(gòu)復雜,并且在一些假定條件不成立的時候,采用解析法會比較困難.優(yōu)點:更加靈活和簡單；不受系統(tǒng)規(guī)模和復雜程度的限制。缺點:計算時間和計算精度的精密相關(guān),為了獲取精度較高的可靠性指標，往往需要很長的計算時間。3/27/2023526111.3.5電力系統(tǒng)可靠性評估的

數(shù)據(jù)要求

◎基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按照來源可以分為：（1）電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備電氣參數(shù)。（2）電氣設(shè)備可靠性參數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。（3）電氣設(shè)備倒閘操作時間。（4）電力系統(tǒng)自動化配置情況。◎按照數(shù)據(jù)的性質(zhì)可以分為：確定性數(shù)據(jù)和隨機性數(shù)據(jù)。確定性數(shù)據(jù)包括線路阻抗和導納、載流容量、發(fā)電機組參數(shù)、系統(tǒng)矯正措施、負荷重要性等；隨機型數(shù)據(jù)則包括各種裝置的故障和維修參數(shù)等?！虬凑諗?shù)據(jù)的類型可以分為：電氣參數(shù)、可靠性參數(shù)、系統(tǒng)運行性參數(shù)和經(jīng)濟性參數(shù)等。3/27/202353611.大電網(wǎng)可靠性評估的數(shù)據(jù)要求(1)電氣參數(shù)包括發(fā)電機組的額定容量和功率因素，最大最小有功功率和無功功率；線路、電纜、變壓器和移相器等輸變電元件的阻抗和導納、允許載流容量等。(2)可靠性參數(shù)包括機組強迫停運率、平均修復時間；架空線路、電纜、變壓器和移相器等的故障率和故障修復時間；元件預安排停運率、預安排停運時間等。(3)運行參數(shù)包括網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；PV節(jié)點和平衡節(jié)點的電壓水平;節(jié)點電壓的上下限值；變壓器比；節(jié)點最大有功和無功負荷，系統(tǒng)矯正措施，節(jié)點及系統(tǒng)負荷曲線等。(4)經(jīng)濟參數(shù)包括機組、變壓器、斷路器等元件的價格；貼現(xiàn)率；設(shè)備使用年限；運行費率；電價；停電損失等。2.配電網(wǎng)可靠性估計數(shù)據(jù)要求(1)電氣參數(shù)包括電源容量；架空線路、電纜、變壓器等元件的阻抗,允許載流容量等。3/27/20235461(2)可靠性參數(shù)包括電源母線停運率和修復時間：架空線路、電纜、斷路器、變壓器等元件的故障率和故障修復時間;斷路器拒動概率;保護系統(tǒng)可靠動作概率等;故障隔離定位時間、自動切換操作時間、人工切換操作時間；預安排停運率、預安排停電時間等。(3)運行參數(shù)包括網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu);負荷點電壓的上下限值;變壓器比；每個負荷點的負荷類型、平均有功負荷和功率因素、最大有功負荷和功率因素、用戶數(shù)等。(4)經(jīng)濟參數(shù)跟大電網(wǎng)評估中的經(jīng)濟參數(shù)相同。3.變電站電氣主接線可靠性評估數(shù)據(jù)要求(1)電氣參數(shù):機組容量、變壓器容量、線路容量等。(2)可靠性參數(shù):機組、變壓器、高壓母線和電纜、高壓隔離開關(guān)、出線短路故障率、故障修復時間、計劃停運率和計劃停運時間;高壓斷路器、發(fā)電機斷路器等的(主動性)故障率、斷路(非主動)故障率、拒動概率、故障修復時間、計劃停運率和計劃停運時間等。(3)運行參數(shù)包括斷路器年操作次數(shù)、切換操作時間、停運機組重新投運時間、故障隔離時間等；典型負荷曲線、機組調(diào)峰狀況等。(4)經(jīng)濟參數(shù)類型同電網(wǎng)評估，不再重復。3/27/2023556111.3.6電氣設(shè)備可靠性及其分析方法

11.3.6.1設(shè)備故障特性有關(guān)指標11.3.6.2設(shè)備狀態(tài)概率3/27/2023566111.3.6.1設(shè)備故障特性有關(guān)指標

電力系統(tǒng)中的絕大部分設(shè)備都是可修復設(shè)備。可修復電氣設(shè)備的故障率、修復率、設(shè)備平均持續(xù)工作時間MTTF、設(shè)備的平均修復時間MTTR、可用度A相關(guān)定義和表達式也與可修復元件中介紹的相同，請復習第2節(jié)相關(guān)知識。3/27/2023576111.3.6.2設(shè)備狀態(tài)概率

在可靠性評估中，人們往往更加關(guān)注的是設(shè)備或系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時的可靠性狀況。根據(jù)實際需要，建立的設(shè)備狀態(tài)模型有二狀態(tài)模型(只考慮工作和故障兩種狀態(tài))、三狀態(tài)模型(工作、故障和計劃檢修三種狀態(tài))。二狀態(tài)模型類似于第2節(jié)11.2.4.3連續(xù)馬爾可夫過程中單個元件可維修系統(tǒng)的分析過程。可修復設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)概率和故障狀態(tài)概率即為已經(jīng)分析的極限狀態(tài)概率，即第2章中的分析結(jié)果：3/27/20235861三狀態(tài)模型計算實例分析：設(shè)一臺變壓器具有工作、故障檢修停運和計劃檢修停運三種狀態(tài)。圖3-1所示為該變壓器的三狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。為變壓器故障率,表示變壓器由正常工作狀態(tài)U轉(zhuǎn)向故障狀態(tài)D的轉(zhuǎn)移率;為變壓器計劃檢修率,表示變壓器由正常工作狀態(tài)向計劃檢修狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率；為故障修復率；為計劃修復率。待求變壓器穩(wěn)態(tài)正常工作概率、故障狀態(tài)概率、計劃檢修狀態(tài)概率。解：根據(jù)馬爾科夫過程理論，采用狀態(tài)空間法可以得到該設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為并聯(lián)立，解得3/27/20235961思考題1.電力系統(tǒng)可靠性的基本概念是什么？電力系統(tǒng)可靠性評價的一般指標有哪些？2.敘述電力系統(tǒng)可靠性評價。3.電力系統(tǒng)規(guī)劃中進行可靠性分析的意義有哪些？4.分析比較電力系統(tǒng)可靠性分析計算方法。5.掌握簡單的設(shè)備狀態(tài)概率計算。3/27/20236061第4節(jié)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃的可靠性

評價方法

11.4.1發(fā)電系統(tǒng)可靠性的基本概念11.4.2發(fā)電系統(tǒng)的容量模型和負荷模型11.4.3發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算11.4.4發(fā)電系統(tǒng)可靠性在電力規(guī)劃中的應用

3/27/2023616111.4.1發(fā)電系統(tǒng)可靠性的基本概念

1.定義發(fā)電系統(tǒng)可靠性是指評估統(tǒng)一并網(wǎng)運行的全部發(fā)電機組按可接受的標準及期望數(shù)量來滿足電力系統(tǒng)負荷電力和電量需求的能力的度量.2.研究發(fā)電系統(tǒng)可靠性的主要目標確定電力系統(tǒng)為保證充足的電力供應所需的發(fā)電容量。發(fā)電容量分為靜態(tài)容量和運行容量兩個不同的方面。靜態(tài)容量是指對系統(tǒng)所需容量的長期估計，可考慮為裝機容量。運行容量是指對于為滿足一定負荷水平所需實際容量的短期估計。3.孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)又稱單母線系統(tǒng)或單地區(qū)系統(tǒng)。這里我們研究的是簡單的孤立系統(tǒng)。3/27/20236261研究時采用單母線模型，即假定任一電源的可用發(fā)電容量都能夠不受限制地供到任一負荷點上，線路是完全可靠的，如同所有發(fā)電機和所有負荷都接在同一母線上。4.孤立系統(tǒng)的發(fā)電可靠性估計基本步驟①建立機組停運容量的概率模型；②建立負荷的概率模型；③合并機組停運容量的概率模型與負荷模型，得到電力系統(tǒng)容量適應性的概率模型，求電力系統(tǒng)的可靠性指標。3/27/2023636111.4.2發(fā)電系統(tǒng)的容量模型和

負荷模型

11.4.2.1發(fā)電系統(tǒng)的容量模型11.4.2.2發(fā)電系統(tǒng)的負荷模型3/27/2023646111.4.2.1發(fā)電系統(tǒng)的容量模型

發(fā)電系統(tǒng)容量模型是一種用來描述發(fā)電系統(tǒng)處于某種停運狀態(tài)的概率和頻率的模型。出于計算和分析過程的考慮，對一些特殊的工程實際問題，如檢修作特殊處理。一般發(fā)電機的停運模型一般都采用兩態(tài)模型，即工作狀態(tài)和故障停運狀態(tài)，規(guī)定發(fā)電機強迫停運率為r，可用率為A式中：分別為機組的故障率和修復率。1.安裝容量、可用發(fā)電容量和停運容量(1)安裝容量所有機組額定容量的總和叫發(fā)電系統(tǒng)的安裝容量。安裝容量與機組的狀態(tài)無關(guān)，即3/27/20236561式中,為發(fā)電系統(tǒng)的安裝容量,MW；為機組i的額定容量，MW。(2)可用發(fā)電容量可用發(fā)電容量：指系統(tǒng)中每臺機組處于正常可用狀態(tài),能連續(xù)帶滿負荷的容量。系統(tǒng)的可用發(fā)電容量與系統(tǒng)中機組的狀態(tài)有關(guān)。對一臺機組來說，有如下關(guān)系：(3)停運容量停運容量:機組處于停運狀態(tài)，不能連續(xù)帶負荷的容量。對一臺機組來說，有如下關(guān)系：根據(jù)以上定義，對一臺機組和一個系統(tǒng)分別有，如果發(fā)電廠采用單母線，則系統(tǒng)的可用容量和停運容量分別為3/27/202366612.停運概率和頻率計算(1)基本定義設(shè)容量模型中任一停運容量狀態(tài)為X，把該狀態(tài)出現(xiàn)的概率和頻率稱為確切概率和確切頻率。而將所有大于或等于X的狀態(tài)組合后的狀態(tài)概率和頻率稱為累積概率和累積頻率。(2)相關(guān)公式實際電力系統(tǒng)中往往由多臺發(fā)電機組成，最簡分析中假設(shè)這些發(fā)電機的類型是相同的。設(shè)系統(tǒng)中有n臺相同的發(fā)電機組，它們的強迫停運率均為r，其中k臺機組同時停運，記為狀態(tài)k，其確切概率為式中：表示從n中取K的組合。狀態(tài)k的確切頻率為：式中:為從狀態(tài)k向停運容量較小的狀態(tài)(可用容量較大的狀態(tài))的轉(zhuǎn)移率；為從狀態(tài)k向停運容量較大的狀態(tài)(可用容量較小的狀態(tài))的轉(zhuǎn)移率。3/27/20236761具有n臺類型相同的發(fā)電機組的系統(tǒng)，有如下關(guān)系：第k個狀態(tài)的停運容量式中：C為單機的額定容量；k為機組臺數(shù)。第k個狀態(tài)的累積概率為第k個狀態(tài)的累積頻率為式中:為停運容量在的狀態(tài)向停運容量小的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率；為停運容量在的狀態(tài)向停運容量大的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率。(3)計算實例例4-1已知某發(fā)電系統(tǒng)由三臺發(fā)電機組成，有關(guān)的原始參數(shù)如表4-1所示,求該發(fā)電系統(tǒng)容量模型的累積概率與累計頻率。3/27/20236861解：利用可用度A和確切頻率與累積概率的計算公式，求得的計算結(jié)果如表4-2所示。3/27/2023696111.4.2.2發(fā)電系統(tǒng)的負荷模型

在對電源規(guī)劃方案進行可靠性評估時，常采用三種負荷模型1.按時間序列形成的負荷模型屬于確切狀態(tài)負荷模型,以年最大負荷預測值以及典型的周負荷、日負荷資料為基礎(chǔ)。通過簡單運算即可得到每周、每日、每小時的最大負荷值。

2.兩級日負荷模型用高低兩級負荷水平來近似表示日負荷的變化。常假設(shè)每天的低負荷相同而高負荷可能不同，形成的按天排列的兩級日負荷序列可以用時間空間離散、狀態(tài)空間離散的馬爾科夫鏈描述。并且，只存在低負荷向高負荷或高負荷向低負荷轉(zhuǎn)移的情況，而不存在低負荷向低負荷或高負荷向高負荷轉(zhuǎn)移的情況。

3/27/20237061形成的兩級日負荷模型如表4-3所示。表中各變量定義：為第i日的最高負荷；為每日的最低負荷(假設(shè)每天相同)；e為高負荷系數(shù),用來表示一天中最高負荷持續(xù)的時間；為高負荷出現(xiàn)的頻率；為低負荷出現(xiàn)的頻率；為相同大小的出現(xiàn)的個數(shù)；N為研究期間內(nèi)的高負荷個數(shù)；為高負荷狀態(tài)向高負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移率；為高負荷狀態(tài)向低負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移率；為低負荷狀態(tài)向高負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移率；為低負荷狀態(tài)向低負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移率。3/27/202371613.累積狀態(tài)負荷模型在累積狀態(tài)負荷模型中，將系統(tǒng)負荷大于或等于某一負荷水平L的所有狀態(tài)負荷放在一起作為負荷的一種累積狀態(tài)，而將小于負荷水平L的狀態(tài)作為另一種狀態(tài)。如果可以獲知在負荷期間T內(nèi),累積狀態(tài)出現(xiàn)的時間t,則其概率為而小于負荷水平L的負荷出現(xiàn)的概率則為3/27/2023726111.4.3發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算

1.概率指標最常用的概率指標是電力不足時間概率LOLP

(LossofLoadProbability),定義為一天(或一年)內(nèi)由于發(fā)電設(shè)備故障造成電力系統(tǒng)發(fā)電量不能滿足負荷需求量的時間概率。發(fā)電機容量模型可確定停運容量的概率,而負荷模型可確定不同停電容量導致的負荷停電時間，因此對整個負荷曲線而言(如年最大負荷持續(xù)曲線),電力不足概率可以按照下式計算由于負荷模型采用的是年最大負荷持續(xù)曲線，取的是每天的最大負荷，電力不足概率單位應為“天/年”。也可以用數(shù)學模型法。假設(shè)研究的電力系統(tǒng)一年的日最大負荷可用正態(tài)分布來表示，均值為M，標準差為，對正態(tài)分布，負荷L超過有效設(shè)備容量的概率由下式確定3/27/20237361那么，一年中電力不足概率為例4-2某兩機系統(tǒng)的有關(guān)特性參數(shù)如表4-4所示，求LOLP。解：假定此兩機系統(tǒng)有四種狀態(tài).圖4-1表示該系統(tǒng)的四種狀態(tài)及相互之間的轉(zhuǎn)移率,且規(guī)定在任意小的時間內(nèi),只允許一臺機組改變狀態(tài)。假設(shè)兩臺機組的故障是獨立的，則狀態(tài)1的概率為：同理，可以計算出其它三種馬爾可夫狀態(tài)下的頻率，其結(jié)果如表4-3所示。并可以得到該兩機系統(tǒng)的LOLP計算式為3/27/20237461設(shè)年內(nèi)日高峰負荷為正態(tài)分布,均值為M=60MW，標準差=10MW,查正態(tài)分布積分表,并計算得將計算結(jié)果代入LOLP的計算式，可以求得LOLP=10.499（天/年）結(jié)果表明,電力不足的天數(shù)為平均每年10.499天。除了與年持續(xù)負荷曲線結(jié)合計算LOLP的方法外，還有與其他負荷曲線結(jié)合的方法，例如：當取容量中累積概率與按時間序列形成的負荷模型中的日最大負荷概率（其值為1）結(jié)合起來求解時，就可以得到LOLP(單位天/天)的計算式為式中：為系統(tǒng)容量模型中停運容量X大于或等于()的累積概率；為系統(tǒng)裝機容量；為日最大負荷。與兩級日負荷曲線結(jié)合起來求解，有3/27/202375612.期望值指標(1)電力時間不足期望值LOLE(LossofLoadExpectation)表示某一時間內(nèi)(如一年)內(nèi),由于發(fā)電設(shè)備故障造成發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量小于負荷需求量的天數(shù)期望值。當取容量模型中的累積概率與按時間序列形成的負荷模型中的日最大負荷概率結(jié)合起來求解時，一年的LOLE(單位：天/年)計算可以通過式累加數(shù)學期望值得到式中：為第j日的日最大負荷。(2)電量不足期望值EENS(ExpectationEnergyNotSupplied)這個指標表示某一時間(一年)內(nèi)，由于發(fā)電設(shè)備故障而造成負荷停電的停電量期望值，它是計算發(fā)電系統(tǒng)停電損失的一個重要指標。一年EENS（單位：MW·h/年）的計算式為式中：為容量模型中的停運容量步長。3/27/202376613.頻率指標常用來表明在一定時間內(nèi)，由于發(fā)電設(shè)備故障造成系統(tǒng)發(fā)電量不能滿足負荷需求而造成負荷停電的平均次數(shù)。當把容量模型與累積狀態(tài)負荷模型結(jié)合起來求解時，通過推導，可以得到停電頻率F（單位：次/天或次/年）的計算式為式中：Y為系統(tǒng)的狀態(tài)；L為日最高負荷；為某日第k小時的負荷；為系統(tǒng)模型中停運容量X大于或等于的累積頻率。或4.時間指標在對發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃方案可靠性評價的過程中，可以用停電指標D(單位：小時/次)來表示由于系統(tǒng)發(fā)電量不能滿足符合需求量而造成負荷每次停電的平均持續(xù)時間，實際應用中計算式為3/27/2023776111.4.4發(fā)電系統(tǒng)可靠性在電力

規(guī)劃中的應用

11.4.4.1電力系統(tǒng)裝機水平的確定11.4.4.2利用可靠性標準確定電力系統(tǒng)裝機水平的方法11.4.4.3按可靠性指標確定系統(tǒng)裝機方式和裝機進度的方法3/27/2023786111.4.4.1電力系統(tǒng)裝機水平的確定

影響因素：負荷需求大小、現(xiàn)有裝機容量和可調(diào)出力、系統(tǒng)中備用容量大小和分布。目的：確定系統(tǒng)必須新增加的裝機容量。1.電力系統(tǒng)裝機水平的確定原則與方法決定條件：電力用戶的需要(客觀需要)；電力建設(shè)資金、物資和施工力量可能達到的裝機規(guī)模(實際可能)。應遵循的原則：(1)電力系統(tǒng)的裝機容量必須盡可能滿足電力消耗增長的需要。以負荷預測的需求容量為規(guī)劃裝機容量的基礎(chǔ)，系統(tǒng)負荷的需求容量加上必須的備用容量及廠用網(wǎng)損容量,即系統(tǒng)需要的裝機容量。(2)必須客觀、實事求是地分析論證具體的電力建設(shè)條件，以便出科學的、能夠付諸實施的系統(tǒng)裝機規(guī)模和進度計劃。

3/27/20237961(3)必須充分地考慮現(xiàn)有裝機中部分設(shè)備容量退役的必要性和合理性(4)不但要確定規(guī)劃設(shè)計水平年的總的裝機水平，而且也應確定出規(guī)劃期內(nèi)逐年的裝機容量，特別是在中、短期規(guī)劃中，確定逐年的裝機容量是必不可少的一項工作。2.系統(tǒng)裝機容量的確定方法(1)常規(guī)方法代表是傳統(tǒng)的電力電量平衡方法。是長期以來我國電力規(guī)劃中確定系統(tǒng)的裝機容量及年發(fā)電量所采用的方法。電力平衡的目的是是根據(jù)系統(tǒng)的負荷水平，必要的備用容量以及廠用網(wǎng)損容量確定系統(tǒng)所需的裝機容量水平。電量平衡的目的是確定系統(tǒng)需要的發(fā)電量和新增加的發(fā)電量、核對裝機規(guī)模是否滿足系統(tǒng)需要等。(2)系統(tǒng)分析方法

分為一般的系統(tǒng)分析方法(引入可靠性指標，而不是傳統(tǒng)的備用容量概念的系統(tǒng)分析方法)和優(yōu)化的系統(tǒng)分析方法。3/27/2023806111.4.4.2利用可靠性標準確定電力系統(tǒng)裝機水平的方法

為便于問題研究的簡化，我們現(xiàn)作出以下假設(shè)：(1)輸電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)是十分可靠的。即此時系統(tǒng)的裝機水平僅決定于負荷水平和發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，而與輸配電系統(tǒng)無關(guān)。(2)負荷水平及負荷特性是確定的，負荷的增長速度也是確定的。即與負荷預測是一致的。(3)機組的強迫停運率、故障率、修復率都是確定的。1.理論依據(jù)

(1)可靠性指標對發(fā)電系統(tǒng)的可靠性估計的方法不同，可靠性指標也不同，目前用的最普遍的是電力不足時間概率法。(2)LOLP與年最大負荷的關(guān)系曲線在可靠性分析中，一般先假定年最大負荷曲線的形狀，并用標幺值3/27/20238161表示。即選擇出典型的負荷曲線。同時假定負荷的增長按典型曲線的比例增長。當運行機組不變時,隨著負荷的增長,LOLP值是急劇增大的。我們可以計算出不同負荷水平下的LOLP數(shù)值，可以得出LOLP對年最大負荷的關(guān)系曲線如圖4-2所示。由圖4-2可知,在同一裝機水平下,一定的LOLP值對應于一定的年最大負荷,系統(tǒng)的裝機容量與年最大負荷的差額容量即為系統(tǒng)的備用容量.隨著系統(tǒng)最大負荷的增長,如果不增加裝機,系統(tǒng)的可靠性指標數(shù)值增大,即系統(tǒng)的可靠性降低。要維持系統(tǒng)的可靠性水平不變,必須擴大系統(tǒng)裝機。例如,年最大負荷從增長到,若維持LOLP為0.1不變,系統(tǒng)應擴大裝機到出現(xiàn)LOLP與年最大負荷關(guān)系曲線B,曲線B表示擴大裝機后的LOLP與年最大負荷關(guān)系曲線。cd的長度表示擴大裝機的有效容量,它等于系統(tǒng)投入的新機組容3/27/20238261量與備用容量之差。即意義是,由于系統(tǒng)負荷的增長,為維持可靠性指標不變，必須新增加發(fā)電容量等于圖4-2所示的機組的有效容量與備用容量之和。只要確定了備用容量的大小，利用圖4-2即可確定系統(tǒng)需新增加的裝機容量。(3)求機組有效容量的迦弗爾公式當系統(tǒng)機組較多時,用作圖法求系統(tǒng)新增加機組容量很麻煩。此時,可以用迦弗爾公式求發(fā)電機組的有效容量式中：表示新增機組的有效容量,單位MW；表示新增機組的額定容量,單位MW；表示新增機組的事故停運率(或強迫停運率);M表示系統(tǒng)特性曲線的斜率,量綱為MW；不同的可靠性要求有不同的M值,不同的負荷曲線形狀，M值也不同。由于LOLP與年最大負荷關(guān)系曲線為指數(shù)曲線，故求M值的方法如圖4-3所示。按指數(shù)曲線的特性，其斜率可以寫成3/27/20238361當時，。故我們可以在曲線上先決定一點,然后按求出另一點,則與所對應的容量差值即為M值。為避免取值的差異,規(guī)定由曲線求出的M值是對應于A,B兩點之間中心值的值。由迦弗爾公式可以知道,有效容量與哪些量有關(guān)。另外,我們還可以得到,在一定的M值下,單機容量越大,有效容量越小,M值的大小與系統(tǒng)的總?cè)萘坑嘘P(guān)。大致來說,M值相當于系統(tǒng)總裝機的5%~10%。所以,單機容量一般不大于系統(tǒng)容量的10%，以免使機組的有效容量降低太多導致不經(jīng)濟。2.利用LOLP法確定系統(tǒng)的新增裝機容量在不降低系統(tǒng)可靠性水平,又能滿足負荷需要的前提下,確定系統(tǒng)新增裝機的基本原則：新增機組的有效容量必須大于或等于系統(tǒng)增加的負荷量。即應滿足公式:3/27/20238461例4-3假設(shè)某電力系統(tǒng)的特征斜率M=500MW，五年后負荷預計增長1500MW,有以下幾種機組可供選擇:600MW，300MW，200MW三種機組。它們的強迫停運率分別為0.10，0.08，0.06?，F(xiàn)在要決定如何裝機，使得既能滿足新增1500MW負荷的需要，又不降低系統(tǒng)的可靠性水平。解:(1)計算不同機組的有效容量根據(jù)迦弗爾公式分別計算出各種機組的有效容量的結(jié)果如下：600MW機組:495.7MW，300MW機組:268.2MW，200MW機組:185.5MW。(2)求不同的裝機方案a.僅裝600MW機組時,應裝機臺數(shù)為n=1500/495.7≈3(臺),此時,系統(tǒng)增加的總裝機為1800MW，新增的總有效容量為1487.1MW。b.僅裝300MW機組時,應裝機臺數(shù)為n=1500/268.2≈6(臺),此時,系統(tǒng)增加的總裝機為1800MW，新增的總有效容量為1609.2MW。c.僅裝200MW機組時,應裝機臺數(shù)為n=1500/185.5≈8(臺),此時,系統(tǒng)增加的總裝機為1600MW，新增的總有效容量為1484MW。3/27/20238561d.裝2臺300MW機組后,再加裝200MW機組,追加的200MW機組臺數(shù)為n=(1500-2×268.2)/185.5≈5(臺)，此時，系統(tǒng)增加的總裝機為1600MW新增的總有效容量為1463.9MW。此外，還可以有多型機組的組合方式。但是在列舉的幾種裝機方案中，只有裝300MW機組的方案能滿足1500MW負荷的需求，其他方案的有效容量均小于1500MW。在利用LOLP法確定系統(tǒng)新增裝機容量時，除了滿足負荷增長需要和保持LOLP不變外，還必須將總費用最小作為確定裝機方案的經(jīng)濟性準則。3.利用LOLP法確定系統(tǒng)裝機水平的優(yōu)點優(yōu)點：可以使系統(tǒng)的總的備用容量占系統(tǒng)容量的百分比隨著裝機的增加而降低。與傳統(tǒng)規(guī)劃方法中采用固定備用率法(系統(tǒng)備用率定義為備用容量與有效容量的比值)確定系統(tǒng)裝機水平相比較，可以節(jié)省系統(tǒng)裝機費用。系統(tǒng)M值的大小與系統(tǒng)總?cè)萘坑嘘P(guān),系統(tǒng)總?cè)萘吭酱?M值也就越大，3/27/20238661而系統(tǒng)備用率越小,系統(tǒng)M值與系統(tǒng)容量及備用率有如下關(guān)系式中：為原系統(tǒng)的總?cè)萘?MW；為增加新機組后的系統(tǒng)總?cè)萘?，MW；為原系統(tǒng)的備用率；為增加新機組后的備用率；為原系統(tǒng)的特征斜率,MW；為增加新機組后的特征斜率。結(jié)論：當維持系統(tǒng)的可靠性水平LOLP不變時，隨著系統(tǒng)容量的增大M值是增大的，而值即系統(tǒng)備用率是減小的。例4-4某電力系統(tǒng)總裝機容量為1200MW,備用率為20%,由于負荷增長的需要,預計每年增裝一臺100MW機組,如果系統(tǒng)的可靠性水平不變,并設(shè)原始系統(tǒng)的特征斜率為系統(tǒng)總?cè)萘康?%,即60MW,并且新機組的強迫停運率為0.05。分析研究在系統(tǒng)可靠性水平LOLP不變的情況下,系統(tǒng)特征斜率M值及系統(tǒng)備用率與系統(tǒng)容量之間的關(guān)系。解：(1)計算新增一臺100MW機組的新增有效容量應用有效容量計算公式得100MW機組的有效容量為88.3MW。(2)計算系統(tǒng)的總有效容量3/27/20238761原系統(tǒng)的有效容量為加上新投入機組的有效容量后系統(tǒng)總的有效容量為(3)求新增加一臺100MW機組后系統(tǒng)備用率根據(jù)備用率的定義,而備用容量=總?cè)萘?有效容量,可求得增加新機組后的備用率為(4)求新增機組后系統(tǒng)特征斜率M值利用上面的結(jié)果和系統(tǒng)備用率與M值的關(guān)系式，即可求出投入一臺100MW的新機組后的特征斜率為以此類推,可以對下一年加裝100MW機組后計算有效容量等值,求出8年內(nèi)的有關(guān)數(shù)值，結(jié)果如表4-4所示。由表4-4可知，安裝新的機組后，系統(tǒng)備用率是下降的。在研究系統(tǒng)的電源擴展規(guī)劃時,根據(jù)不同機組容量和強迫停運率,可求出為滿3/27/20238861足不同最大負荷增長時備用率的大小,計算結(jié)果可得出如圖4-4所示的關(guān)系曲線。從以上的計算結(jié)果可以看出，為了改善系統(tǒng)的可靠性指標，希望安裝容量小的機組，但從系統(tǒng)的經(jīng)濟性考慮，則往往希望機組容量大些。3/27/2023896111.4.4.3按可靠性指標確定系統(tǒng)裝機方式和裝機進度的方法

本節(jié)中將引入一種利用可靠性指標LOLP的計算過程來編制電源發(fā)展規(guī)劃的方法。電源發(fā)展規(guī)劃的基本任務是：通過逐年計算，求出在滿足預定的LOLP指標條件下，需要增加的發(fā)電容量、形式和應投入的時間。一般前提：給定風險度和今后若干年的期望負荷增長率，未考慮計劃檢修，編制電源發(fā)展規(guī)劃。實際上,可以按照不同的機組容量和不同的風險度做出幾種計劃,然后從經(jīng)濟上選出其中的最佳方案。可以通過例子來說明這種方法。如某電力系統(tǒng)有四臺單機容量為50MW的機組，每臺機組的可靠性參數(shù)為：強迫停運率0.04，故障率0.00111/天，修復率0.026/天。電源模型的狀態(tài)概率如表4-5所示，負荷模型如表4-5所示3/27/20239061負荷模型如表4-6所示，假定第一年的尖峰負荷為150MW，風險判據(jù)用系統(tǒng)的故障率表示，選定可接受的水平為，按期望年負荷增長為8%來安排增加裝機，決定新增加機組容量為50MW，若需要，可增至總?cè)萘繛?00MW，然后裝100MW機組。新增機組的故障率，不可用率等可靠性參數(shù)與原機組相同。試編制電源發(fā)展規(guī)劃。3/27/202391611.電源系統(tǒng)狀態(tài)概率表的制定方法在研究電力系統(tǒng)的故障中，機組類型是相同的。一般來說，若同類型的機組總數(shù)為n臺，其故障數(shù)為k臺，則可以根據(jù)第2章狀態(tài)k的概率、確切頻率、第k個狀態(tài)的累積概率、累積頻率的計算公式計算出小節(jié)11.4.4.3所給出的四機系統(tǒng)的狀態(tài)概率表。該系統(tǒng)的總裝機容量Z為4×50MW=200MW。現(xiàn)假設(shè)任一時刻可用發(fā)電容量Y為系統(tǒng)的總裝機容量與該時刻的停運容量X之差值；為狀態(tài)k的可用容量，為狀態(tài)k的停運容量。該系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4-5所示。為停運容量大于等于的累積狀態(tài)概率，為停運容量等于的確切狀態(tài)概率。可以計算出系統(tǒng)的確切狀態(tài)概率：3/27/20239261并依據(jù)公式計算系統(tǒng)的確切頻率等，將結(jié)果填入表4-5中。2.負荷模型中數(shù)據(jù)的計算方法給定負荷模型是個兩級模型，，的分布規(guī)律如圖4-6所示。即10%的天數(shù)其峰荷為100MW，20%的天數(shù)其峰荷為120MW，50%的天數(shù)峰荷為140MW。20%的天數(shù)峰荷為150MW。圖4-6所示的負荷圖是低負荷和高負荷的階梯曲線,一般是不變的,而則每天變化,是個隨機序列,每個尖峰負荷在轉(zhuǎn)移到次日的另一個尖峰之前,先回到每天的低負荷,在低負荷期間,一般不考慮電力不足的可能性.于是可以得出負荷的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如4-7所示。3/27/20239361尖峰負荷出現(xiàn)的個數(shù)為,尖峰負荷為。且,尖峰負荷出現(xiàn)的次數(shù)為,研究周期為表4-7給出了兩級負荷模型的計算公式在本例的負荷模型中,最大負荷系數(shù)取,從狀態(tài)向較大峰荷的轉(zhuǎn)移率,從狀態(tài)到狀態(tài)的相對頻率從狀態(tài)向的轉(zhuǎn)移率為從狀態(tài)向的轉(zhuǎn)移率為處于狀態(tài)的概率為處于狀態(tài)的概率為同理可以計算出狀態(tài)，，的相應參數(shù)。故表4-6中的全部數(shù)據(jù)可以由此求出。3/27/202394613.裕度容量模型假定發(fā)電機組的故障停運和負荷的變化兩種事件都是隨機且獨立的,此時，可以將這兩種事情的概率模型加以綜合。定義裕度容量為電源可用發(fā)電容量與負荷容量之差，即當,表示系統(tǒng)正常；表示系統(tǒng)故障；為臨界狀態(tài)。負裕度容量和正裕度容量之間的邊界即為狀態(tài)空間內(nèi)的故障和完好之間的邊界。他們之間的關(guān)系可用圖4-8表示。圖4-8中的折線abcde為正裕度容量與負裕度容量之間的邊界線，邊界線的下方為系統(tǒng)故障區(qū)，系統(tǒng)要缺電；折線上方為系統(tǒng)正常狀態(tài)區(qū)。從狀態(tài)k向較大裕度容量的轉(zhuǎn)移率可以表示為：式中：為向較小負荷狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率；為向較大發(fā)電可用容量的轉(zhuǎn)移率。3/27/20239561類似地，從狀態(tài)k向較小裕度容量的轉(zhuǎn)移率為注意：對于給定負荷,當時，。若用NM表示負裕度狀態(tài)集合,PM表示零和正裕度狀態(tài)集合,則系統(tǒng)故障概率由下式確定式中：是裕度容量的確切概率，且有由于圖中向水平和垂直方向的轉(zhuǎn)移是相互獨立的,故系統(tǒng)故障頻率為系統(tǒng)故障平均持續(xù)時間為若直接用系統(tǒng)狀態(tài)概率表4-5的符號表示，即式中：為停運容量,MW；為系統(tǒng)的裝機容量,MW；為裕度容量,MW；為負荷,MW。確切概率公式為累積概率公式為3/27/20239661轉(zhuǎn)移率公式為確切頻率公式以上各式中：和分別為X狀態(tài)和M狀態(tài)的確切概率；和分別為X狀態(tài)和M狀態(tài)的確切頻率；和分別為X狀態(tài)和M狀態(tài)的累積概率；和分別為狀態(tài)M向較大和較小裕度容量狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率。實例分析：在本節(jié)四機系統(tǒng)中,系統(tǒng)裝機容量為200MW,根據(jù)機組停運情況的不同,其可用容量狀態(tài)分別是，，，，給定負荷狀態(tài)別是，，，，.因此,負荷與電源的不同狀態(tài)組合共有25種合并狀態(tài)。現(xiàn)狀態(tài)參數(shù)的確定過程如下：①裕度容量計算3/27/20239761對狀態(tài),即取時,對狀態(tài),對狀態(tài),②狀態(tài)轉(zhuǎn)移率計算從狀態(tài)到狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率為從狀態(tài)到狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率為從狀態(tài)到狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率為從狀態(tài)到狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率為同理,可以求出其他狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率.并畫出如圖4-9所示的狀態(tài)圖.③各狀態(tài)的確切概率計算在圖4-9中,方塊標明了該狀態(tài)的裕度容量及相應的狀態(tài)概率。圖中第一行的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率已經(jīng)寫出,第二行至第五行,每一行的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率都與第一行相同。圖中第一列的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率也已寫出，第二列至第五列每一列的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率也與第一列相同。各狀態(tài)的確切概率可以根據(jù)相應的計算公式求得。3/27/20239861例如,M=200MW,對應的可用發(fā)電容量為200MW,負荷是0MW,則同理,可以求出其他確切狀態(tài)概率,不再重復計算過程。計算結(jié)果都寫入圖4-9所示的方塊中。3/27/20239961④各狀態(tài)的確切頻率及累計頻率各狀態(tài)的確切頻率也可以參照表4-5和4-6的數(shù)據(jù)結(jié)果根據(jù)相應的計算公式得出。計算過程略。將裕度容量相同的狀態(tài)合并,合并后狀態(tài)裕度容量為,其概率為,累積概率為,累計頻率為。計算結(jié)果如表4-8所示。由表4-8可知,裕度容量小于-20MW時系統(tǒng)才出現(xiàn)缺電狀態(tài),的概率,其相應的累積頻率。由于本例中負荷系數(shù)為，故該系統(tǒng)日失負荷概率為3/27/202310061年失負荷概率為注意：上述計算LOLP的方法只有在時才正確，即低負荷狀態(tài)不存在電力不足的情況。4.系統(tǒng)裝機方案的確定由本節(jié)例題中我們可以知道,系統(tǒng)的基本最高負荷為150MW,以后年均增長率為8%,據(jù)此可以推算出今后各年的預計最高負荷值如表4-9所示。按照要求,我們安排系統(tǒng)系統(tǒng)的新增50MW機組,直到系統(tǒng)總?cè)萘窟_到500MW時,再加裝100MW機組,并用系統(tǒng)故障率來判斷裝機的時間(或稱進度)得到表4-10,從表中可以得出擴建機組的容量及最佳擴建年份為：第1,2,5,8,11,12,每年各擴建一臺50MW機組,第13,16年各擴建一臺100MW機組,可以保證系統(tǒng)的故障概率在0.002以下。3/27/202310161當然也可以假定不相同的機組容量來規(guī)劃擴建年份的裝機方案。3/27/202310261思考題1.發(fā)電系統(tǒng)可靠性的基本概念。2.試簡述發(fā)電系統(tǒng)容量模型和負荷模型的建立過程，并掌握狀態(tài)確切頻率、確切概率、累計頻率和累積概率的基本計算。3.發(fā)電系統(tǒng)可靠性基本指標有哪些？如何進行計算。4.簡述確定電力系統(tǒng)裝機水平的原則和方法。5.理解并掌握用可靠性標準確定電力系統(tǒng)裝機水平的方法。6.如何在給定系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)的情況下，安排系統(tǒng)裝機方式和裝機進度？3/27/202310361第5節(jié)電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性分析方法

11.5.1輸配電系統(tǒng)可靠性的有關(guān)概念11.5.2電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性分析方法11.5.3電網(wǎng)規(guī)劃可靠性評價指標及計算11.5.4電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性成本—效益分析法

3/27/20231046111.5.1輸配電系統(tǒng)可靠性的有關(guān)概念

1.定義輸電系統(tǒng)可靠性是指包括發(fā)電廠和高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，但不包括負荷點在內(nèi)的整個輸電系統(tǒng)及設(shè)備按照可接受標準及期望數(shù)量滿足用戶電力及電能兩需求能力的度量。配電系統(tǒng)的可靠性是指從供電點到用戶，包括變電所、高低壓線路及接戶線在內(nèi)的整個配電系統(tǒng)及設(shè)備按照可接受標準及期望數(shù)量滿足用戶電力及電能兩需求能力的度量。輸配電系統(tǒng)可靠性評價中主要評估充裕度，它通過可靠性指標來體現(xiàn)。3/27/2023105612.判別準則主要是以電網(wǎng)能否將發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能安全可靠地送到電力用戶作為可靠性準則。根據(jù)《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導則》,在對電網(wǎng)規(guī)劃的靜態(tài)可靠性進行評價時，通?？梢圆捎萌缦碌呐袆e準則：(1)一條線路或變壓器故障停運時，電網(wǎng)沒有發(fā)生故障停電的情況。(2)兩條線路或兩臺變壓器同時發(fā)生故障或相繼停運時,電網(wǎng)沒有發(fā)生負荷停電的情況。(3)一條線路或一臺變壓器處于計劃檢修狀態(tài)的同時，另外一條線路或變壓器發(fā)生故障停運時，電網(wǎng)沒有發(fā)生負荷停電的情況。(4)一條母線故障停運時，電網(wǎng)沒有發(fā)生負荷停電的情況。(5)一臺發(fā)電機故障停運時，電網(wǎng)中沒有發(fā)生負荷停電的情況。3/27/20231066111.5.2電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性分析方法

11.5.2.1輸電系統(tǒng)可靠性分析方法11.5.2.2配電系統(tǒng)可靠性分析方法3/27/20231076111.5.2.1輸電系統(tǒng)可靠性分析方法

1.基本原理基礎(chǔ)：通過對研究的系統(tǒng)進行故障后果分析(FEA),最后達到計算可靠性指標的目的。輸電系統(tǒng)可靠性分析方法的故障后果分析法流程圖如圖5-1所示。第一步：定義所研究事件的類型(與采用的分析方法有關(guān)).通常輸電系統(tǒng)可靠性分析中將研究兩種事件類型,即輸電線路故障停運和發(fā)電設(shè)備、輸電線路同時故障停運。事件類型確定后,第二步即需要確定在該類型故障中,要研究哪些有關(guān)事件。本章中的輸電系統(tǒng)可靠性分析中將根據(jù)輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中采用的所謂n-1規(guī)則，著重研究網(wǎng)絡(luò)中只有一條回路發(fā)生故障的事件。3/27/202310861第三步，計算網(wǎng)絡(luò)的量。主要是針對第二步確定的事件，對網(wǎng)絡(luò)進行潮流分析，從而求得研究的輸電系統(tǒng)在既滿足發(fā)電容量又滿足輸電線路不過負荷的條件下,這一系統(tǒng)的負荷供應能力(LoadSupplyingCapacity,簡稱LSC)。第四步，確定哪些事件將導致系統(tǒng)故障。故障判據(jù)：一般在輸電系統(tǒng)中,當某負荷母線處于工作中斷或其質(zhì)量變得不容許時，則可以認為系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生故障。通常，當下列任一事件發(fā)生時，就可能出現(xiàn)故障：①系統(tǒng)中有效發(fā)電容量不足；②向某一負荷點的供電中斷；③輸電線過負荷；④母線電壓偏離容許值。當導致系統(tǒng)故障的事件確定后，最后兩步可計算這些事件的概率和頻率，從而可以計算出系統(tǒng)的可靠性指標。2.相關(guān)概念(1)輸電系統(tǒng)負荷供應能力(LSC)的概念定義：指一個系統(tǒng)的發(fā)電容量通過輸電網(wǎng)絡(luò)后，能提供給負荷的最大功率。3/27/202310961這樣定義的LSC，可以用圖5-2來說明。如圖5-2所示,圖中橫坐標為負荷需要的功率縱坐標是系統(tǒng)實際可能提供的功率。當考慮電網(wǎng)的因素時,受有些輸電線路可能出現(xiàn)過負荷的限制,系統(tǒng)提供給負荷的功率實際上達不到理論上的極限值。這個實際極限稱為電網(wǎng)的LSC。其意義與我們計算發(fā)電系統(tǒng)時用到的有效發(fā)電容量相同。如果我們能計算出各種偶發(fā)故障情況下系統(tǒng)的LSC值，并將負荷需求與之比較，即當LSC小于負荷時，則可以確定此偶發(fā)故障屬于系統(tǒng)故障或系統(tǒng)電力不足。(2)輸電系統(tǒng)可靠性分析的n-1規(guī)則從規(guī)劃者的角度，通常并不需要通過所有停運事件來檢驗一個電網(wǎng)的可靠性，而是特別注意在某一類或兩類特定偶發(fā)故障下系統(tǒng)的可靠性水平。在電網(wǎng)規(guī)劃中應用的n-1規(guī)則即屬于這種情況。3/27/202311061只需對所有單重回路故障計算LSC來檢驗電網(wǎng)的可靠性，因此，有時又稱為“單一故障可靠性檢驗”。當然，這會對可靠性分析結(jié)果帶來一定誤差。根據(jù)n-1規(guī)則計算一個網(wǎng)絡(luò)的LSC包括如下內(nèi)容：①計算網(wǎng)絡(luò)在正常情況下的LSC及各線路的潮流。顯然，在這種情況下各線路不會出現(xiàn)過負荷的情況。②依次停運網(wǎng)絡(luò)中的一條獨立支路，并在每一次停運后計算網(wǎng)絡(luò)的LSC及各支路的潮流分布。這樣便可以得到一系列網(wǎng)絡(luò)處于不