第6章 電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估

第六章電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)主要內(nèi)容6.1概述6.2電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)根底6.3發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)6.4配電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)6.1概述

6.1.1根本概念電力系統(tǒng)可靠性是對(duì)電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量規(guī)范和所需數(shù)量不延續(xù)地向電力用戶供應(yīng)電力和電能才干的度量。包括富余度和平安性兩個(gè)方面。富余度〔adequancy，也稱靜態(tài)可靠性〕，是指電力系統(tǒng)維持延續(xù)供應(yīng)用戶總的電力需求和總的電能量的才干，同時(shí)思索系統(tǒng)元件的方案停運(yùn)及合理的期望非方案停運(yùn)。平安性〔security，也稱動(dòng)態(tài)可靠性〕，是指電力系統(tǒng)接受忽然發(fā)生的擾動(dòng)的才干。根本概念〔續(xù)〕電力系統(tǒng)可靠性可分成：發(fā)電系統(tǒng)可靠性〔HL1〕、發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性〔HL2〕、輸電系統(tǒng)可靠性、配電系統(tǒng)可靠性及發(fā)電廠變電所電氣主接線可靠性；6.1.2開(kāi)展過(guò)程國(guó)外：20世紀(jì)50年代，可靠性概念開(kāi)場(chǎng)用于工業(yè)；1968年美國(guó)電力可靠性協(xié)會(huì)〔NationalElectricReliabilityCouncil,NERC〕成立；1981年加上加拿大和墨西哥，北美電力可靠性協(xié)會(huì)〔NERC〕成立；1997、1998年NERC推出<規(guī)劃規(guī)范>和<執(zhí)行細(xì)那么>〔電力系統(tǒng)可靠性執(zhí)行規(guī)范〕；西歐和俄羅斯也相繼制定各自規(guī)范。國(guó)內(nèi)：1981年中國(guó)水利電力部公布<電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定導(dǎo)那么>；1983年成立中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)可靠性專業(yè)委員會(huì)；1996年成立電力行業(yè)可靠性管理委員會(huì)。6.1.3電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)

1)目的和義務(wù)目的：保證電力系統(tǒng)的富余度；保證電力系統(tǒng)的平安性；保證電力系統(tǒng)的完好性；保證停電后系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)義務(wù)：規(guī)劃階段：對(duì)未來(lái)電力系統(tǒng)和電能需求進(jìn)展預(yù)測(cè)；搜集設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)；制定可靠性準(zhǔn)那么和設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)準(zhǔn)那么評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能，識(shí)別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)；選擇優(yōu)化方案。設(shè)計(jì)階段：當(dāng)蒙受超越設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定的大擾動(dòng)時(shí)，不利影響分散的風(fēng)險(xiǎn)最?。粦?yīng)使系統(tǒng)有足夠備用容量來(lái)限制擾動(dòng)后果的蔓延，防止停電范圍擴(kuò)展，維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)人員免遭損傷，維護(hù)設(shè)備免遭損壞。運(yùn)轉(zhuǎn)階段：以便在可接受的風(fēng)險(xiǎn)度下建立和實(shí)施各種運(yùn)轉(zhuǎn)方式，確定運(yùn)轉(zhuǎn)備用容量，安排方案檢修，確定購(gòu)入和售出電量，確定互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)的保送電力和電能量。評(píng)價(jià)手段主要有4種：建立可靠性評(píng)價(jià)模型目前主要有解析法和蒙特卡羅法〔模擬法〕建立可靠性信息管理系統(tǒng)建立艱苦事故監(jiān)測(cè)安裝區(qū)間分析3)缺點(diǎn)準(zhǔn)那么及缺點(diǎn)嚴(yán)重性評(píng)價(jià)缺點(diǎn)認(rèn)定準(zhǔn)那么一旦發(fā)生以下情況，便以為系統(tǒng)處于各種缺點(diǎn)形狀：負(fù)荷越界；頻率越界；電壓超越極限；有功功率缺乏；無(wú)功功率缺乏，電壓下降；不可控的解列；連鎖反響；電壓解體；頻率解體；缺點(diǎn)嚴(yán)重性評(píng)價(jià)進(jìn)展可靠性預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)思索一切能夠的缺點(diǎn)方式，并對(duì)系統(tǒng)嚴(yán)重性作出評(píng)價(jià)。6.2電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)根底6.2.1概述可靠性評(píng)價(jià)需求兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程：第一是選擇系統(tǒng)形狀并計(jì)算形狀概率；第二是針對(duì)選擇的形狀所引起的系統(tǒng)問(wèn)題及其校正措施進(jìn)展分析。系統(tǒng)選擇主要有兩種主要方法：形狀枚舉法和蒙特卡羅模擬法。6.2.2簡(jiǎn)單系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)的本質(zhì)是計(jì)算服從一定概率分布的兩個(gè)隨機(jī)變量〔即發(fā)電容量和負(fù)荷需求〕之間的差值。這就是數(shù)學(xué)上的卷積概念。6.2.2簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)兩個(gè)隨機(jī)變量X和Y具有下述離散概率密度函數(shù)：那么隨機(jī)變量的均值由下式計(jì)算：概率卷積此即數(shù)學(xué)上的離散卷積概念簡(jiǎn)單系統(tǒng)——概率卷積〔續(xù)〕對(duì)發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià),風(fēng)險(xiǎn)目的通常是在給定條件下的Z的均值。例如，假設(shè)X代表負(fù)荷需求，Y代表發(fā)電容量，那么期望缺供電力為在給定X大于Y的條件下的Z的均值。對(duì)離散卷積，公式為：即使X和Y是延續(xù)隨機(jī)變量，他們的概率密度函數(shù)也可離散化，以便于運(yùn)用上式。串聯(lián)和并聯(lián)網(wǎng)流法由串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的定義可得出如下關(guān)系：串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效圖式中，A為可用率；U為不可用率；為失效率。串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)：→簡(jiǎn)單系統(tǒng)——串聯(lián)和并聯(lián)網(wǎng)流法〔續(xù)〕由并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的定義可得出如下關(guān)系：并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)：→并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效圖式中，A為可用率；U為不可用率為修復(fù)率。馬爾可夫方程馬爾可夫方程是以形狀空間圖為根底，也被稱為形狀空間法。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是一切形狀及其相互轉(zhuǎn)移有著很明晰的圖形表示；缺陷是對(duì)大系統(tǒng)的運(yùn)用相當(dāng)困難。對(duì)于由N個(gè)兩形狀〔運(yùn)轉(zhuǎn)和停運(yùn)〕元件組成的系統(tǒng)，其系統(tǒng)形狀數(shù)為2N。當(dāng)N較大時(shí)，形狀空間圖的建立幾乎是不能夠的。頻率-繼續(xù)時(shí)間法頻率-繼續(xù)時(shí)間法是由形狀頻率和轉(zhuǎn)移率計(jì)算頻率和繼續(xù)時(shí)間的根本方法，雖然頻率平衡的概念也可用于建立極限形狀概率的形狀空間方程式，但可將其看成馬爾可夫方法的派生。6.2.3復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)于大規(guī)模系統(tǒng)的可靠評(píng)價(jià)，主要有兩類方法：形狀枚舉和蒙特卡羅仿真，后者可分成序貫和非序貫抽樣方法。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)用的方法，其根本思緒是經(jīng)過(guò)包括以下四個(gè)步驟的迭代過(guò)程實(shí)現(xiàn)可靠性評(píng)價(jià)：選擇一個(gè)系統(tǒng)形狀；分析系統(tǒng)形狀，判別其能否是失效形狀；計(jì)算失效形狀的風(fēng)險(xiǎn)目的；修正累計(jì)目的。復(fù)雜系統(tǒng)〔續(xù)〕形狀枚舉法和蒙特卡羅模擬法是兩種不同的選擇系統(tǒng)形狀的主要方法。兩種方法的目的計(jì)算公式有不同的表達(dá)式，但這兩種方法中的系統(tǒng)分析是一樣的，而且不依賴于系統(tǒng)形狀的選擇方法。發(fā)電、配電、變電站和輸電系統(tǒng)的系統(tǒng)分析技術(shù)不同。通常用于發(fā)電和配電系統(tǒng)的分析技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單明了，用于變電站電氣接線的分析技術(shù)那么更復(fù)雜一些，而最復(fù)雜的是用于輸電網(wǎng)的分析技術(shù)。以下將結(jié)合算例詳細(xì)引見(jiàn)。6.3發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)6.3.1概述發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性是指一致并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)綜合組成的發(fā)輸電系統(tǒng)，按可接受規(guī)范和期望數(shù)量向供應(yīng)點(diǎn)供應(yīng)電力和電能量的才干的度量。包括富余性和平安性兩個(gè)方面。富余性是對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)特性進(jìn)展概率評(píng)價(jià)；平安性那么是對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)展評(píng)價(jià)。發(fā)輸電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)分析并非是簡(jiǎn)單的連通性問(wèn)題,它涉及到潮流計(jì)算、缺點(diǎn)分析以及諸如消除過(guò)載、發(fā)電重新調(diào)度、負(fù)荷削減和切換操作等校正措施。其系統(tǒng)形狀選擇中需求思索的問(wèn)題有：系統(tǒng)元件的獨(dú)立停運(yùn)，共因、電站相關(guān)和其他相關(guān)停運(yùn)，氣候影響，母線負(fù)荷的不確定性和相關(guān)性，降額形狀模擬，以及系統(tǒng)的其他約束條件等。6.3.2富余度評(píng)價(jià)的目的體系富余度目的分成負(fù)荷點(diǎn)目的和系統(tǒng)目的兩類。切負(fù)荷概率PLCS是有切負(fù)荷的系統(tǒng)形狀集合；是系統(tǒng)形狀i的繼續(xù)時(shí)間，T為總模擬時(shí)間。切負(fù)荷頻率EFLC是有切負(fù)荷的形狀數(shù)。富余度評(píng)價(jià)的目的體系(續(xù)〕切負(fù)荷繼續(xù)時(shí)間EDLC每次切負(fù)荷繼續(xù)時(shí)間ADLC負(fù)荷切除期望值ELC電量缺乏期望值EENS6.3.3評(píng)價(jià)方法1)根本步驟2)元件失效模型3)負(fù)荷曲線模型4)缺點(diǎn)分析5)負(fù)荷削減的最優(yōu)化模型)6形狀枚舉)7形狀抽樣法——非序貫蒙特卡羅仿真1)根本步驟發(fā)輸電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要包括四個(gè)方面：確定元件失效模型和負(fù)荷模型；選擇系統(tǒng)形狀；識(shí)別并分析系統(tǒng)問(wèn)題；進(jìn)展可靠性目的計(jì)算。方法：形狀枚舉和蒙特卡羅仿真2)元件失效模型發(fā)電機(jī)組運(yùn)用兩態(tài)〔運(yùn)轉(zhuǎn)和停運(yùn)〕或多態(tài)〔計(jì)入降額形狀〕模型來(lái)模擬。當(dāng)運(yùn)用蒙特卡羅模擬法時(shí)，一切發(fā)電機(jī)的形狀或形狀轉(zhuǎn)移都可直接抽樣而無(wú)需簡(jiǎn)化；當(dāng)運(yùn)用形狀枚舉法時(shí)，系統(tǒng)形狀數(shù)隨發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)及其降額形狀數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)；輸電元件包括架空線路、電纜、變壓器、電容器和電抗器等，通常用兩形狀〔運(yùn)轉(zhuǎn)和停運(yùn)〕模型來(lái)模擬這些元件；高壓直流輸電〔HVDC〕線路有時(shí)要求用多態(tài)模型來(lái)計(jì)入一個(gè)或多個(gè)降額形狀；3)負(fù)荷曲線模型當(dāng)運(yùn)用序貫蒙特卡羅仿真時(shí)，直接利用時(shí)序負(fù)荷曲線作為負(fù)荷模型；對(duì)于形狀枚舉法或形狀抽樣法，那么利用非時(shí)序負(fù)荷曲線。運(yùn)用單一負(fù)荷曲線；某些母線上的負(fù)荷能夠在全部研討時(shí)間內(nèi)堅(jiān)持恒定；將各個(gè)母線負(fù)荷按其遵照的不同負(fù)荷曲線分類為相應(yīng)的母線組；4)缺點(diǎn)分析發(fā)電機(jī)組的料想缺點(diǎn)分析簡(jiǎn)單直觀。假設(shè)在每個(gè)發(fā)電機(jī)母線上余下的發(fā)電容量可以彌補(bǔ)同一母線上由于失去發(fā)電機(jī)而引起的不可用容量，那么無(wú)需削減負(fù)荷；否那么，就該當(dāng)運(yùn)用最優(yōu)化潮流模型來(lái)研討發(fā)電容量的重新調(diào)度。輸電料想缺點(diǎn)分析較為復(fù)雜。其目的是計(jì)算一個(gè)或多個(gè)元件失效后的線路潮流和母線電壓，以識(shí)別能否引起線路過(guò)載、電壓越限、母線孤立或系統(tǒng)分別成孤島等問(wèn)題。發(fā)輸電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中常用的分析輸電缺點(diǎn)的兩個(gè)根本方法?；诮涣鞒绷鞯撵`敏度法研討一個(gè)輸電系統(tǒng)中線路i—j停運(yùn)情況，假設(shè)i—j停運(yùn)前兩端的潮流是和，停運(yùn)前母線i和j上有兩個(gè)外加注入功率，用和表示。假設(shè)外加注入功率完全與線路i—j的停運(yùn)等效。可以證明，線路i—j的潮流和停運(yùn)前形狀的外加注入功率存在以下關(guān)系：在母線i和j的這一外加注入功率可經(jīng)過(guò)求解上述方程得出。然后可求解下式獲得由線路i—j停運(yùn)引起的母線電壓幅值增量和相角增量：式中，是停運(yùn)前形狀的潮流方程雅克比矩陣；是電壓幅值增量，它的元素；是電壓相角增量矢量，其元素是，定義如下：得到母線電壓后，即可計(jì)算線路i—j停運(yùn)后的線路潮流。類似方法可以適用于多條線路停運(yùn)的情況?；诮涣鞒绷鞯撵`敏度法〔續(xù)〕基于直流潮流的缺點(diǎn)分析基于直流潮流的料想缺點(diǎn)分析提供線路停運(yùn)后快速而有足夠精度的有功潮流，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中需求思索大量的這種停運(yùn)情況。多重線路停運(yùn)后的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣可以由停運(yùn)前的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣直接計(jì)算：式中，、分別是線路停運(yùn)前和停運(yùn)后的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，其中忽略了全部線路的電阻；括號(hào)中的0和S分別表示系統(tǒng)正常和停運(yùn)形狀；W是對(duì)角線矩陣，其中的對(duì)角線元素是停運(yùn)線路的電抗；M是由節(jié)點(diǎn)-線路關(guān)聯(lián)矩陣中對(duì)應(yīng)于停運(yùn)線路的列所組成的子矩陣?；谥绷鞒绷鞯娜秉c(diǎn)分析線路停運(yùn)后的潮流可由下式計(jì)算：是停運(yùn)形狀的有功潮流矢量；PG和PD分別是發(fā)電輸出和負(fù)荷功率矢量；是停運(yùn)形狀S的有功潮流和注入功率間的關(guān)系矩陣，其第m行可計(jì)算如下：是線路m的電抗；下標(biāo)r和q分別表示線路m的兩端節(jié)點(diǎn)編號(hào)；和分別是的第r和第q行。5〕負(fù)荷削減的最優(yōu)化模型當(dāng)停運(yùn)引起系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)過(guò)專門的最優(yōu)潮流〔OPF〕模型進(jìn)展發(fā)電重新調(diào)度，以消除系統(tǒng)約束違限；同時(shí)盡能夠防止負(fù)荷削減，或者在無(wú)法防止時(shí)使負(fù)荷削減最小。有兩種模型：基于交流潮流的最優(yōu)潮流模型基于直流潮流的最優(yōu)潮流模型基于交流潮流的最優(yōu)潮流模型是母線i的負(fù)荷削減量；ND、NG、N和L分別是系統(tǒng)中負(fù)荷母線、發(fā)電母線、一切母線以及一切支路的集合?；谥绷鞒绷鞯淖顑?yōu)潮流模型與基于交流潮流的最優(yōu)潮流模型相比，直流模型中略去了全部與無(wú)功功率相關(guān)的量。大量計(jì)算闡明，對(duì)發(fā)輸電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)而言，這是一個(gè)可接受的合理簡(jiǎn)化。6〕形狀枚舉法主要步驟如下：建立多級(jí)程度負(fù)荷模型，對(duì)每一級(jí)負(fù)荷程度進(jìn)展枚舉；利用枚舉技術(shù)選擇系統(tǒng)形狀；進(jìn)展料想缺點(diǎn)分析；風(fēng)險(xiǎn)目的計(jì)算公式：負(fù)荷削減概率PLC是形狀s的概率；是多級(jí)負(fù)荷模型中第i個(gè)負(fù)荷程度下系統(tǒng)全部失效形狀的集合；是第i個(gè)負(fù)荷程度的時(shí)間長(zhǎng)度；NL是負(fù)荷程度分級(jí)數(shù)；T是負(fù)荷曲線的時(shí)間期間全長(zhǎng)。期望缺電電量EENS是形狀s的負(fù)荷削減量。形狀枚舉法〔續(xù)〕期望負(fù)荷削減頻率EELC是元件分開(kāi)形狀s的第j個(gè)轉(zhuǎn)移率；是分開(kāi)形狀s的轉(zhuǎn)移率總數(shù)。負(fù)荷削減平均繼續(xù)時(shí)間ADLC實(shí)踐運(yùn)用形狀枚舉法應(yīng)留意：〔1〕一切被枚舉的系統(tǒng)形狀之間必需是互斥的；〔2〕對(duì)于包含有大量元件的系統(tǒng)，要枚舉一切的系統(tǒng)形狀在計(jì)算上是不現(xiàn)實(shí)的。〔3〕形狀枚舉法不能模擬時(shí)序相關(guān)事件。7〕形狀抽樣法——非序貫蒙特卡羅仿真形狀抽樣法經(jīng)常用于發(fā)輸電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，尤其是適用于研討復(fù)雜運(yùn)轉(zhuǎn)措施和模擬負(fù)荷不確定性和相關(guān)性，或研討氣候影響等特殊要求的情況。主要步驟如下：建立多級(jí)程度負(fù)荷模型，對(duì)每一級(jí)負(fù)荷程度進(jìn)展枚舉；利用蒙特卡羅模擬選擇系統(tǒng)形狀；利用正態(tài)分布隨機(jī)變量以計(jì)及母線負(fù)荷的不確定性；元件形狀〔運(yùn)轉(zhuǎn)、停運(yùn)或降額〕利用均勻分布隨機(jī)變量來(lái)模擬；進(jìn)展料想缺點(diǎn)分析，假設(shè)必要那么還要進(jìn)展最優(yōu)潮流分析，以估計(jì)所選擇形狀需求削減的負(fù)荷量；形狀抽樣法——非序貫蒙特卡羅仿真〔續(xù)〕主要風(fēng)險(xiǎn)目的計(jì)算公式負(fù)荷削減概率PLC是抽樣中形狀s的發(fā)生數(shù)；是抽樣總數(shù)。期望缺電電量EENS期望負(fù)荷削減頻率EELC負(fù)荷削減平均繼續(xù)時(shí)間ADLC6.3.4算例分析——形狀枚舉法例子例〔輸電系統(tǒng)可靠性分析〕：系統(tǒng)接線圖如以下圖所示，各母線節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、負(fù)荷數(shù)據(jù)和輸電線路數(shù)據(jù)如表。發(fā)電和負(fù)荷母線數(shù)據(jù)母線號(hào)發(fā)電負(fù)荷額定容量MW調(diào)度出力MW%MW110010010.58020031.624032002005.24040021.116050031.6240675046000總計(jì)1050760100760輸電線路數(shù)據(jù)線路號(hào)母線節(jié)點(diǎn)起至號(hào)長(zhǎng)度Km阻抗最大傳輸容量MWRX11--2400.10.410021--4600.150.68031--5200.050.210042--3200.050.210052--4400.10.410062--6300.080.310072--6300.080.310082--6300.080.310093--5200.050.2100103--5200.050.2100114--6300.080.3100124--6300.080.3100135--6610.150.61100停運(yùn)線路號(hào)母線節(jié)點(diǎn)號(hào)LSC系統(tǒng)供電能力不足MW正常——875011--2867021--4865031--5879042--3879052--4874062--67362472--67362482--67362493--58030103--58030114--6649111124--6649111135--67910確定導(dǎo)致系統(tǒng)缺點(diǎn)的事件停運(yùn)線路號(hào)原始數(shù)據(jù)MTTR(h)MTBF(h)停運(yùn)率正?！?0.6450021——182000.040.02687510.0033593928133.30.060.04117040.00514629384000.020.01316330.00164541484000.020.01316330.00164541582000.040.02687510.0033593968266.70.030.01994850.0024935778266.70.030.01994850.0024935788266.70.030.01994850.00249357984000.020.01316330.001645411084000.020.01316330.00164541118266.70.030.01994850.00249357128266.70.030.01994850.00249357138133.30.060.04117040.00514629系統(tǒng)停運(yùn)數(shù)據(jù)及形狀概率、形狀頻率算例分析——形狀枚舉法例子計(jì)算結(jié)果(續(xù)1)確定性可靠性目的發(fā)電利用系數(shù)輸電貯藏系數(shù)最小負(fù)荷供應(yīng)才干MW最大電力缺乏MW最大電量缺乏kW·h概率性可靠性目的電力缺乏概率〔LOLP〕電力缺乏頻率〔FLOL〕電量缺乏期望值〔EENS〕單位負(fù)荷缺電率〔BPII〕單位負(fù)荷電量缺乏率〔BPECI〕算例分析——形狀枚舉法例子計(jì)算結(jié)果(續(xù)2)6.3.4算例分析——形狀抽樣法算例IEEE-RTS年度化目的蒙特卡羅法和形狀枚舉法計(jì)算結(jié)果比較可靠性指標(biāo)蒙特卡羅仿真狀態(tài)枚舉樣本數(shù)目發(fā)電機(jī)停運(yùn)層次100001000004層5層ENLC54.7534257.9268147.9665354.21938EDLC698.88737.23102657.78259711.28967PLC0.080.084390.07530.08142EDNS13.9704514.8720811.9938313.76009EENS122045.8828129922.4688104778.1046120208.1172BPII3.336523.640422.613513.21786BPECI42.8231145.5868336.7642642.17828PBACI173.67123179.10896155.28572169.14433MBPCI0.00490.005220.004210.00483SI2569.386722735.209472205.855222530.69702CPUtime（min）0.6236.5518.353.3IEEE-RTS79、IEEE-RTS96和TH-RTS2000引見(jiàn)IEEE-RTS79和IEEE-RTS96是美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)〔IEEE〕公布的兩個(gè)發(fā)輸電測(cè)試系統(tǒng)。

TH-RTS2000是清華大學(xué)為了在國(guó)內(nèi)建立起完好的電力系統(tǒng)可靠性研討和運(yùn)用體系，而于2000年建立的系統(tǒng)。序號(hào)項(xiàng)目名稱IEEE-RTS79IEEE-RTS961發(fā)表年份197919962單機(jī)容量/MW12400124003發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)32964總裝機(jī)容量/MW3405102155母線條數(shù)24736線路條數(shù)331047變壓器臺(tái)數(shù)5168電抗器臺(tái)數(shù)139年最大負(fù)荷/MW2850855010電壓等級(jí)/kVAC:138/230AC:138/230加DC輸電線3.1IEEE-RTS79、IEEE-RTS96和TH-RTS2000引見(jiàn)6.4配電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)

6.4.1概述配電系統(tǒng)主要指10~110kV網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)的一些特點(diǎn)：配電系統(tǒng)是由許多特有的元件所組成，例如，架空裸線、架空電纜、地理電纜、斷路器、空氣開(kāi)關(guān)、熔斷器、變壓器、調(diào)壓器等；根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范，配電系統(tǒng)為冗余系統(tǒng)，即任一元件的缺點(diǎn)均可采用手動(dòng)或自動(dòng)的切換方式運(yùn)用戶不致長(zhǎng)期斷電。由于配電系統(tǒng)的構(gòu)造往往比較復(fù)雜，為了運(yùn)轉(zhuǎn)方便，普通采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)開(kāi)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)〔構(gòu)成輻射型〕概述配電系統(tǒng)可靠性是指供電點(diǎn)到用戶，包括變電所、高低壓線路及接戶線在內(nèi)的整個(gè)配電系統(tǒng)及設(shè)備按可接受規(guī)范及期望數(shù)量滿足用戶電力及電能量需求才干的度量。配電系統(tǒng)可靠性主要評(píng)價(jià)富余度，它經(jīng)過(guò)可靠性目的來(lái)表達(dá)。對(duì)用戶而言，任何一個(gè)用戶均希望對(duì)它能充分保證供電，不遭到停電的影響，因此他們感興趣的可靠性目的顯然是效力質(zhì)量；對(duì)供電部門而言，感興趣的目的是對(duì)系統(tǒng)一切用戶的平均效力質(zhì)量或最差供電目的。6.4.2配電系統(tǒng)可靠性目的以一個(gè)例子引出各目的。設(shè)某一配電系統(tǒng)從六段母線引出六條主饋電線，共有55000個(gè)用戶。每條饋電線的用戶數(shù)見(jiàn)表1，統(tǒng)計(jì)到某年的用戶停電數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，由表2推算出的系統(tǒng)停運(yùn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。母線從母線引出的饋電線供電用戶數(shù)A5000B15000C10000D10000E7000F8000總計(jì)55000表1配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)停電情況用戶停電次數(shù)持續(xù)時(shí)間/h1A50001D10000.22C500023B40000.54D20001.75總的用戶停電次數(shù)17000

受停電影響的用戶數(shù)16000

停電情況用戶停電次數(shù)持續(xù)時(shí)間/min用戶停電時(shí)間/min1A500060300000D100012120002C50001206000003B4000301200004D2000105210000總計(jì)17000

1242000表格2用戶停電數(shù)據(jù)表格3系統(tǒng)停運(yùn)數(shù)據(jù)配電系統(tǒng)可靠性目的計(jì)算1、系統(tǒng)平均停電頻率目的每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在每單位時(shí)間內(nèi)的平均停電次數(shù)2、用戶平均停電頻率目的每個(gè)受停電影響的用戶在每單位時(shí)間里經(jīng)受的平均停電次數(shù)。3、系統(tǒng)平均停電繼續(xù)時(shí)間目的每個(gè)由系統(tǒng)供電的用戶在一年內(nèi)經(jīng)受的平均停電繼續(xù)時(shí)間。4、用戶平均停電繼續(xù)時(shí)間目的一年中被停電的用戶經(jīng)受的平均停電繼續(xù)時(shí)間。5、平均供電可用率目的一年中經(jīng)受的不停電小時(shí)總數(shù)與用戶要求的總供電小時(shí)數(shù)之比。6、平均供電不可用率目的一年中用戶的積累停電小時(shí)總數(shù)與用戶要求的總供電小時(shí)數(shù)之比。或6.4.3配電系統(tǒng)可靠性分析算例

1)根本公式平均缺點(diǎn)率、平均停運(yùn)時(shí)間和平均年停運(yùn)時(shí)間的計(jì)算公式：2)算例設(shè)簡(jiǎn)單的輻射型系統(tǒng)如下圖，假設(shè)線路A、B和C的缺點(diǎn)率和維修時(shí)間如表1所示。圖2簡(jiǎn)單的三負(fù)荷點(diǎn)輻射型系統(tǒng)線路（次數(shù)/年）（小時(shí)）A0.26B0.15C0.158表1元件數(shù)據(jù)負(fù)荷點(diǎn)用戶數(shù)平均負(fù)荷需求（千瓦）L12001000L2150700L3100400總計(jì)4502100表2負(fù)荷數(shù)據(jù)負(fù)荷點(diǎn)（次數(shù)/年）（小時(shí)）(小時(shí)/年)L10.261.2L20.35.71.7L30.456.42.9表格3負(fù)荷點(diǎn)可靠性目的負(fù)荷點(diǎn)用戶數(shù)平均負(fù)荷需求（千瓦）L12001000L2150700L3100400總計(jì)4502100表格2負(fù)荷數(shù)據(jù)6.4.4各種影響要素分析算例及計(jì)算結(jié)果分支線維護(hù)的影響隔分開(kāi)關(guān)的影響維護(hù)系統(tǒng)缺點(diǎn)的影響轉(zhuǎn)移負(fù)荷的影響〔轉(zhuǎn)移不受限制〕1.算例及計(jì)算結(jié)果算例系統(tǒng)接線圖元件長(zhǎng)度（公里）（次/年）（小時(shí)）線段

120.24210.14330.34420.24分支線

a10.22b30.62c20.42d10.22系統(tǒng)可靠性參數(shù)負(fù)荷點(diǎn)用戶數(shù)連接的平均負(fù)荷（千瓦）A10005000B8004000C7003000D5002000系統(tǒng)的用戶和負(fù)荷可靠性目的：斷電次數(shù)/用戶·年；小時(shí)/用戶·年；小時(shí)/用戶；千度/年，度/用戶·年；計(jì)算結(jié)果元件故障負(fù)荷點(diǎn)A負(fù)荷點(diǎn)B負(fù)荷點(diǎn)C負(fù)荷點(diǎn)DrUrUrUrU線段

10.240.80.240.80.240.80.240.820.140.40.140.40.140.40.140.430.341.20.341.20.341.20.341.240.240.80.240.80.240.80.240.8分支線

a0.220.40.220.40.220.40.220.4b0.621.20.621.20.621.20.621.2c0.420.80.420.80.420.80.420.8d0.220.40.220.40.220.40.220.4總計(jì)2.22.7362.22.7362.22.7362.22.7362.分支線維護(hù)的影響在每條分支線的T接點(diǎn)加裝熔斷器。這時(shí)，分支線短路使相應(yīng)的熔絲燒斷，這將會(huì)在缺點(diǎn)去除前使這一負(fù)荷點(diǎn)開(kāi)斷，但不影響即不會(huì)導(dǎo)致其他任何負(fù)荷點(diǎn)開(kāi)斷。在這種情況下，一切負(fù)荷點(diǎn)的可靠性目的都得到了改善，雖然對(duì)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)改善的程度是不同的。最不可靠的負(fù)荷點(diǎn)是B，這是由于缺點(diǎn)主要影響該分支線。系統(tǒng)可靠性目的為：斷電次數(shù)/用戶·年；小時(shí)/用戶·年；小時(shí)/用戶；千度/年，度/用戶·年；分支線維護(hù)的影響元件故障負(fù)荷點(diǎn)A負(fù)荷點(diǎn)B負(fù)荷點(diǎn)C負(fù)荷點(diǎn)DrUrUrUrU線段

10.240.80.240.80.240.80.240.820.140.40.140.40.140.40.140.430.341.20.341.20.341.20.341.240.240.80.240.80.240.80.240.8分支線

a0.220.4b0.621.2c0.420.8d0.220.4總計(jì)1.03.63.61.43.144.41.23.334.01.03.63.63.隔分開(kāi)關(guān)的影響沿主饋電線在某些敏感的點(diǎn)裝設(shè)隔分開(kāi)關(guān)即隔離器。通常，這些不是切斷缺點(diǎn)的開(kāi)關(guān)，從而饋電線上的任何短路都將引起主斷路器動(dòng)作。然而，在監(jiān)測(cè)到缺點(diǎn)以后，可以開(kāi)斷開(kāi)關(guān)的隔分開(kāi)關(guān)并重合斷路器。這個(gè)方法能使在電源點(diǎn)和隔離點(diǎn)之間的一切負(fù)荷點(diǎn)在去除缺點(diǎn)的過(guò)程完成之前就恢復(fù)供電。布置隔離點(diǎn)的系統(tǒng)如圖4所示，并設(shè)總的隔離和操作時(shí)間為0.5小時(shí)。圖4用隔分開(kāi)關(guān)及熔斷器后的電網(wǎng)隔分開(kāi)關(guān)的影響(續(xù)1)在這種情況下，負(fù)荷點(diǎn)A、B、C的可靠性目的都得到了改善，其改善的程度距電源點(diǎn)近的那些點(diǎn)較大，而距電源點(diǎn)遠(yuǎn)的那些點(diǎn)那么較小。負(fù)荷點(diǎn)D的目的堅(jiān)持不變，這是由于隔離不會(huì)消除缺點(diǎn)對(duì)這個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的影響。系統(tǒng)可靠性目的為：斷電次數(shù)/用戶·年；小時(shí)/用戶·年；小時(shí)/用戶；千度/年，度/用戶·年；隔分開(kāi)關(guān)的影響(續(xù)2)元件故障負(fù)荷點(diǎn)A負(fù)荷點(diǎn)B負(fù)荷點(diǎn)C負(fù)荷點(diǎn)DrUrUrUrU線段

10.240.80.240.80.240.80.240.820.10.50.050.140.40.140.40.140.430.30.50.150.30.50.150.341.20.341.240.20.50.100.20.50.100.20.50.100.240.8分支線

a0.220.4b0.621.2c0.420.8d0.220.4總計(jì)1.01.51.51.41.892.651.22.753.31.03.63.6具有分支線維護(hù)和隔分開(kāi)關(guān)的可靠性目的4.維護(hù)系統(tǒng)缺點(diǎn)的影響在2和3中，每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性目的是在這樣的假定下計(jì)算得出的，即運(yùn)轉(zhuǎn)的分支線上的熔斷器無(wú)論分支線在什么時(shí)候發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，它們都起到維護(hù)作用。然而，主維護(hù)系統(tǒng)有時(shí)候也會(huì)失效，這時(shí)后備維護(hù)就要?jiǎng)幼?。假定圖4所示系統(tǒng)中熔斷器動(dòng)作的概率為0.9，即熔絲在所要求的10次動(dòng)作中有9次是勝利的。維護(hù)系統(tǒng)缺點(diǎn)的影響(續(xù))元件故障負(fù)荷點(diǎn)A負(fù)荷點(diǎn)B負(fù)荷點(diǎn)C負(fù)荷點(diǎn)DrUrUrUrU線段

10.240.80.240.80.240.80.240.820.10.50.050.140.40.140.40.140.430.30.50.150.3