電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性課件

課程內(nèi)容緒論可靠性分析根底■■電力系統(tǒng)可靠性分析電力系統(tǒng)規(guī)劃的優(yōu)化方法電源規(guī)劃電網(wǎng)規(guī)劃■■■■緒論概述電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法電力系統(tǒng)規(guī)劃的概念與研討方法電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性研討的新進(jìn)展緒論—概述電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，雖然問題眾多，但歸根結(jié)底是可靠性與經(jīng)濟(jì)性這兩類問題?？煽啃耘c經(jīng)濟(jì)性是一個矛盾的兩個方面，二者的對立一致決議了電力系統(tǒng)的根本容顏。電力系統(tǒng)規(guī)劃問題就是研討如何在保證可靠性的前提下，最大限制地提高經(jīng)濟(jì)效益，降低本錢。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃與電力系統(tǒng)可靠性既是相互獨(dú)立的兩個研討方向，又親密相關(guān)，普通來說，可靠性是研討電力系統(tǒng)規(guī)劃問題的根底，研討規(guī)劃問題就必然涉及到可靠性問題。緒論—概述電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性問題內(nèi)容廣泛，屬交叉學(xué)科，曾經(jīng)成為電力系統(tǒng)令人注目的一個研討方向。研討電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性問題需求具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)根底，特別是概率與數(shù)理統(tǒng)計、規(guī)劃數(shù)學(xué)、計算方法等。雖然在大型電力國際〔國內(nèi)〕會議上，電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性都被列為單獨(dú)的論文類別，但由于歷史的緣由，相對于電力系統(tǒng)的其它研討方向而言，電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性問題的研討相對滯后，表現(xiàn)為研討的人員較少、注重程度不夠、還有很多問題沒有突破、研討成果實(shí)踐運(yùn)用價值小等等。緒論—概述近年來，這一情況正在迅速得到改動，隨著電力市場的構(gòu)成，為了經(jīng)濟(jì)的目的，必然要最大限制地降低本錢和提高系統(tǒng)的平安運(yùn)轉(zhuǎn)程度，規(guī)劃與可靠性就成了不能逃避的問題，其研討任務(wù)也迅速增多。尤其在城網(wǎng)規(guī)劃和地域電網(wǎng)無功優(yōu)化方面，人們投入了極大的熱情，并隨之出現(xiàn)了一批研討成果。為順應(yīng)方式的開展，我校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)決議開設(shè)電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性課程，并希望以此能提高人們對此課題的注重。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法人們在日常生活和工程技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)常遇到對某一事物、產(chǎn)品或系統(tǒng)可靠和不可靠的評論，這種評論是和事物、產(chǎn)品或系統(tǒng)能否到達(dá)某一預(yù)期的功能聯(lián)絡(luò)在一同的。例如，一臺機(jī)器預(yù)期能延續(xù)任務(wù)10天，假設(shè)任務(wù)到7天或更短的時間就損壞了，那它是不可靠的，假設(shè)延續(xù)任務(wù)10天或更長時間，那么它就是可靠的。這種對可靠性問題的認(rèn)識，還只是停留在模糊定性認(rèn)識的階段，缺乏數(shù)量上嚴(yán)厲和科學(xué)的計算方法，還不能稱之為可靠性實(shí)際。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法可靠性實(shí)際的開展，可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時德國為了對導(dǎo)彈的可靠性作出估計，提出了關(guān)于可靠性的一個重要實(shí)際：任一元件的缺點(diǎn)能夠?qū)е孪到y(tǒng)〔串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)〕缺點(diǎn)，其可靠性等于各獨(dú)立元件可靠性的乘積。由于獨(dú)立元件的可靠性是小于1的，所以，系統(tǒng)的可靠性比系統(tǒng)中可靠性最差的一個元件還要低。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法任一元件的缺點(diǎn)能夠?qū)е孪到y(tǒng)〔串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)〕缺點(diǎn)，其可靠性等于各獨(dú)立元件可靠性的乘積。由于獨(dú)立元件的可靠性是小于1的，所以，系統(tǒng)的可靠性比系統(tǒng)中可靠性最差的一個元件還要低。這種對可靠性的認(rèn)識，雖然非常簡單，但曾經(jīng)上升到了實(shí)際的高度，因此具有非常重要的意義。第二次世界大戰(zhàn)以后，可靠性實(shí)際在電子、空間技術(shù)以及其它工程技術(shù)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的運(yùn)用和開展，并迅速成為一門獨(dú)立的學(xué)科。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法關(guān)于可靠性的概念，普通是這樣認(rèn)識的：可靠性〔Reliability〕是指一個元件、設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的才干?？煽啃陨婕霸?shù)據(jù)的統(tǒng)計和處置、系統(tǒng)可靠性的定量評定、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)等多方面內(nèi)容，是一門邊緣學(xué)科，具有適用性、科學(xué)性和時間性三大特點(diǎn)。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法可靠性和經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)等多方面內(nèi)容，是一門邊緣學(xué)科，具有適用性、科學(xué)性和時間性三大特點(diǎn)。所謂適用性是指可靠性研討和工程實(shí)際嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)，并為工程實(shí)際效力；科學(xué)性是指可靠性研討有一套獨(dú)特的科學(xué)實(shí)際和方法，而不是猜測和粗略的判別；時間性是指可靠性貫穿于產(chǎn)品或系統(tǒng)的整個設(shè)計、研制、開發(fā)、運(yùn)轉(zhuǎn)過程。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法把可靠性研討的普通實(shí)際和方法與電力系統(tǒng)的工程實(shí)踐相結(jié)合，便構(gòu)成電力系統(tǒng)可靠性。電力系統(tǒng)可靠性是20世紀(jì)60年代以后開展起來的一門運(yùn)用科學(xué)，已浸透到了電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運(yùn)轉(zhuǎn)和管理的各個方面。1970年，比靈頓〔R.Billinton〕發(fā)表了第一部電力系統(tǒng)可靠性的專著——<電力系統(tǒng)可靠性估計>〔PowerSystemReliabilityEvaluation〕，以后，許多關(guān)于電力系統(tǒng)可靠性的書刊專著相繼問世。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法我國關(guān)于可靠性問題的研討大體始于20世紀(jì)70年代后期，80年代初中期出版了一些有關(guān)可靠性的專著和譯著，對可靠性問題研討較多的主要是西安交通大學(xué)和清華大學(xué)，重慶大學(xué)、電力科學(xué)研討院、華北電力大學(xué)也進(jìn)展了有關(guān)研討任務(wù)，如華北電力大學(xué)承當(dāng)了國家“七五〞攻關(guān)子課題“三峽電站接入系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性分析〞，并于1989年經(jīng)過了電力工業(yè)部的技術(shù)鑒定。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法與可靠性這一概念親密相關(guān)的還有可靠度和可用率〔Availability〕。普通設(shè)備區(qū)分為不可修復(fù)設(shè)備和可修復(fù)設(shè)備兩大類，如在電力系統(tǒng)中，絕緣子屬不可修復(fù)設(shè)備，而發(fā)電機(jī)、變壓器、短路器等大多數(shù)設(shè)備屬可修復(fù)設(shè)備。對于不可修復(fù)設(shè)備，其可靠性是指在預(yù)期的時間〔平均壽命〕內(nèi)，未發(fā)生缺點(diǎn)這一事件的概率，通常稱為可靠度。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法對于可修復(fù)設(shè)備，由于缺點(diǎn)后還可以修復(fù)，再投入任務(wù)，且長期閱歷著這種循環(huán)，所以，除計及設(shè)備發(fā)生缺點(diǎn)的概率外，還要計及缺點(diǎn)后修復(fù)的概率，這種情況下的可靠性目的稱為可用率，它定義為：可修復(fù)設(shè)備在長期運(yùn)轉(zhuǎn)中，處于或預(yù)備處于任務(wù)形狀的時間所占的比例。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法關(guān)于設(shè)備的兩種可靠性目的可靠度和可用率，同樣適用與元件和系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是典型的可修復(fù)系統(tǒng)，其中的主要元件都是可修復(fù)元件。為了便于不同場所的運(yùn)用，已提出了大量電力系統(tǒng)可靠性的詳細(xì)目的。如電力缺乏概率〔LOLP〕、電力缺乏頻率〔FLOL〕、電力缺乏繼續(xù)時間DLOL等等。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法電力系統(tǒng)可靠性問題的研討，目的是對整個電力系統(tǒng)進(jìn)展可靠性評價。但現(xiàn)代電力系統(tǒng)是由發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等組成的龐大復(fù)雜的大系統(tǒng)，目前只能是把發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)人為地分割開來進(jìn)展可靠性研討，所以有發(fā)電系統(tǒng)可靠性、輸電系統(tǒng)可靠性、配電系統(tǒng)可靠性這樣的稱謂。電力系統(tǒng)可靠性問題的研討有兩個方面的目的：一是為電力系統(tǒng)的開展規(guī)劃進(jìn)展長期可靠性估計；二是為制定每天或每周運(yùn)轉(zhuǎn)方案而進(jìn)展可靠性預(yù)測。這兩類問題研討所需的數(shù)學(xué)模型和計算方法是不而對短期可靠性的預(yù)測還處于探求階段同的，目前關(guān)于長期可靠性問題的研討已到達(dá)適用階段，由于短期可靠性的研討需求思索電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題，而這些問題都還不是很成熟。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法提高電力系統(tǒng)可靠性的途徑，一是提高組成系統(tǒng)各元件的可靠性，二是添加冗余度。對于發(fā)電系統(tǒng)，添加冗余度意味著添加裝機(jī)容量，即增大備用容量；對于輸電系統(tǒng)，那么意味著添加輸電線路數(shù)或加大輸電線路截面積?？梢?，冗余度涉及到經(jīng)濟(jì)問題，可靠性與經(jīng)濟(jì)性親密相關(guān)。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法目前研討電力系統(tǒng)可靠性的方法有兩種：一種是解析法，另一種是模擬法。這是兩種完全不同的方法，解析法是將元件或壽命的過程模型化，然后經(jīng)過數(shù)學(xué)方法進(jìn)展可靠性分析，計算出可靠性目的；模擬法也稱為蒙特卡洛法或仿真法，它是采用計算機(jī)仿真的方法，模擬元件或系統(tǒng)的壽命過程，并經(jīng)過規(guī)定的時間后進(jìn)展統(tǒng)計，得出可靠性目的。緒論—電力系統(tǒng)可靠性的概念與研討方法普通來說，解析法需求建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，公式推導(dǎo)復(fù)雜，但所得結(jié)果準(zhǔn)確和確定，其計算時間與所關(guān)懷的系統(tǒng)年限無關(guān)，計算速度快；模擬法不需求建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，而是經(jīng)過抽隨機(jī)數(shù)的方法模擬實(shí)踐系統(tǒng)壽命過程，無復(fù)雜的公式推導(dǎo)，但計算結(jié)果不確定，計算時間與所關(guān)懷的系統(tǒng)年限有關(guān)，計算速度慢。緒論—電力系統(tǒng)規(guī)劃的概念與研討方法