高压直流输电可靠性评估的等效模型
任 震 武 娟
(华南理工大学电力工程系 510641 广州
) 陈丽芳
(
广州珠江电力检修公司 511458 广州)
摘 要 在深入研究M arkov 过程的基本原理和累积状态之间转移频率的性质的基础上,建立了高压直流输电系统的数学模型,提出了等效模型的方法,并利用边界墙的原理求解等效模型中各累积状态之间的等效转移率。等效模型的使用,降低了求解随机转移概率矩阵的阶数,简化了计算,提高了精度。通过一个算例证明了所提出方法的正确性和有效性。关键词 高压直流输电 可靠性 等效模型分类号 TM 732 TM 722
1998206225收稿,1998211206改回。
电力系统及其发电设备控制仿真国家重点实验室和中
国南方电力联营公司资助项目。
0 引言
高压直流输电系统可靠性的改善将给整个系统的安全、可靠和经济运行带来巨大的效益。因此,定量评估高压直流输电系统的可靠性是一项十分重要的工作。通常可采用频率和平均持续时间法(FD m ethod )。此方法在确定系统各容量状态的基础上,通过建立系统的状态空间图来求解其可靠性指标[1,2]。当系统变得越来越复杂时,其状态空间的状态数剧增。例如,对于有n 个元件的系统,如果每个元件存在3种状态,则这种系统的状态数为3n 个。各状态之间的逻辑转移关系也变得十分复杂,这给状态空间图的建立造成了极大的困难。同时,随机转移概率矩阵(stochastic tran siti onal p robab ility m atrix )的阶数随着系统状态数的增多而迅速增加。这将使得求解随机转移概率矩阵的计算工作量非常庞大,计算精度降低。
针对频率和平均持续时间法的不足,本文在深入研究M arkov 过程的基本原理和累积状态之间转移频率的性质的基础上,提出了等效模型的方法。该方法先将系统划分为若干个子系统,并作出各子系统的状态空间图,然后建立各子系统的等效模型,通过一定的组合关系即可求得整个系统的状态空间图。本文还利用边界墙(boundary w all )的概念,求出了等效模型中累积状态之间的等效转移率。等效模型的使用,降低了随机转移矩阵的求解阶数,简化了计算并提高了计算精度[3]。通过一个高压直流输电系统的实际算例,详细介绍了等效模型的使用方
法。该算例所得的可靠性指标同国内外同类型直流工程的指标比较吻合,从而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性。
1 可靠性评估的数学模型
111 M arkov 过程
高压直流输电系统及其有限个组成元件是可维修的。每个元件的单独状态有限,且出现这些单独状态的事件是互斥的,因此,可以将整个系统看作有限状态空间8。由于通常组成系统的元件的寿命分布和修复时间分布均考虑为指数分布,所以在数学上可将系统认为是时间上连续、空间上离散的平稳
M arkov 过程。
描述高压直流输电系统的M arkov 过程具有齐次性[4]。
将P r {X (t )=j X (0)=i }=p ij (t )(其中i ,j ∈8)称为转移概率函数,则有
p ij (?t )=Αij ?t +o (?t ) i ,j ∈8,i ≠j
(1)p ii (?t )=1-∑i ≠j ,j ∈8
p
ij
(?t )=
1-
∑i ≠j ,j ∈8
Αij
?t +
o (?t )
(2)
A =
Α00
Α01
…
Α0
N Α10Α11…
Α1N ΑN 0ΑN 1
…ΑN N
(3)
式中 A 为随机转移概率矩阵,A 中的元素Αij (i ≠
j )为状态i 到状态j 的转移率,A 的每行元素之和等于0。
t 时刻系统处于状态i 的概率为p i (t )=P r {X (t )=i }(其中i ∈8),P (t )=[p 0(t ),p 1(t ),…,p N (t )],满足微分方程:
P ′
(t )=P (t )A (4)8
31999年5月 电 力 系 统 自 动 化
A u tom ati on of E lectric Pow er System s
第23卷 第9期
p i =li m t →∞
p i (t )表示在稳态运行下系统处于状态
i 的概率(i ∈8)。由于li m t →∞
p i ′
(t )=0,i ∈8,故式(4)可化为:
(p 0,p 1,…,p N )A =0
(5)
由于∑N i =0
p i =1,所以p 0,p 1,…,p N 可由下列联立方程求得:
(p 0,p 1,…,p N )A =0
∑N
i =0
p
i
=1
(6)
如果进一步假定状态0,1,…,K 为运行状态,
状态K +1,…,N 为故障状态,则可求得系统的可用率A 和不可用率A 为:
A =
∑K
i =0
p
i
A =1-A =
∑N
i =K +1
p
i
(7)
112 频率和平均持续时间
状态i 的频率f i 为在稳态运行情况下,单位时间从状态i 转移到其它状态的平均次数;状态i 到状态j 的转移频率f ij 为单位时间从状态i 转移到状态j 的平均次数。则
f ij =li m t →∞li m ?t →01
?t
P r {X (t +?t )=j ∩X (t )=i }=
li m t →∞li m ?t →01
?t
P r {X (t +?t )=j X (t )=i } P r {X (t )=i }=Αij p i
(8)式中 t →∞表示稳态情况。
由于f i =∑i ≠j
f ij ,所以式(8)可化为:
f i =p i
∑j ≠i
Α
ij
(9)
设1′为某几个单独状态所组成的累积状态,则1′可看作状态空间中的一个子集,即1′<8。累积状态1′的频率f 1′为:
f
1′
=
∑i ∈1′∑j 1′
f
ij
=
∑i ∈1′
p i
∑j 1′
Α
ij
(10)
设1′和2′为状态空间8中的两个累积状态,且1′和2′无公共状态,则累积状态1′到累积状态2′的转移频率f 1′22′为:
f
1′22′
=
∑i ∈1′∑j ∈2′
f
ij
=Κ1′22′
A 1′
(11)
式中 Κ1′22′为累积状态1′
到累积状态2′的转移率;A 1′为状态1′的可用率(即累积概率)。
2 可靠性评估的FD 法
211 子系统的划分
现代高压直流输电系统普遍采用双极双桥12
脉动接线方式[5]。系统包括了交、直流侧的各种元
件,结构比较复杂。为了使问题简化,通常先根据系统的实际需要将其划分为若干个子系统。
本文根据高压直流输电系统的典型备用模式和运行条件,将系统划分为6个子系统。分别是:桥子系统、换流变压器子系统、交流滤波器子系统、控制及保护子系统、直流线路子系统和极设备子系统。桥子系统由6个晶闸管组成,必要时同端的桥可共用多个备用阀臂;换流变压器子系统指系统交流侧母线与换流桥相联的一组换流变压器;交流滤波器子系统指系统交流侧的一组滤波器;由于仅考虑阀控制系统的可靠性,所以控制子系统只包括1个换流桥的控制系统;极设备子系统包含一端一极上的平波电抗器和直流滤波器等元件;直流线路和它两端的极设备具有不同的运行条件,因此,直流线路子系统指一极直流线路。212 等效模型
高压直流输电系统被划分为若干个子系统,每一种子系统的状态空间图都含有多个状态。如果直接将子系统组合成整个系统的状态空间图,不仅十分繁杂、非常容易出错,而且容易造成求解随机转移概率矩阵的“维数灾难”问题。因此,通常先将子系统的状态空间图中具有相同容量水平的各个状态合并成累积状态,然后建立子系统的等效模型。等效的原则是:
a 1各容量状态所对应的可用率相同;
b 1各容量状态所对应的频率和平均持续时间应分别相等。
根据以上的等效原则,利用边界墙的概念,可以求出等效模型中各累积状态之间的等效转移率。具体步骤如下:
a 1作出各子系统的状态空间图;
b 1在各累积状态周围作边界墙;
c 1找出从累积状态i ′
进入累积状态j ′的进入率,乘以相应状态的概率,然后相加即可求出从累积状态i ′到累积状态j ′的转移频率f i ′2j ′
;d 1累积状态i ′
到累积状态j ′的转移率Κi ′2j ′,可由f i ′2j ′和累积状态i ′
的可用率A i ′求得。下面以一备用桥子系统为例,具体介绍如何建立等效模型。带1个备用阀的一端换流桥的状态空间图及其简化后的等效模型如图1所示。其中虚线表示累积状态的边界墙。累积状态之间的转移频率和等效转移率为:
f 1′22′=24Κv (p 1+p 2)f 2′23′=12Κv (p 3+p 4+p 5)f 2′21′=Χv (p 4+2p 5)
9
3?学术论文与应用研究? 任 震等 高压直流输电可靠性评估的等效模型
图1 带1个备用阀的一端两极换流桥模型
及其等效模型
F ig 11 M odel and equiva len t m odel of converter br idge with one spare va lve
f
3′22′
=p 7Χv +2p 8Χv +3p 9Χv
Κ1=f
1′22′
p 1′
=
f 1′22′
p 1+p 2
=24Κv
Κ2=
f
2′23′
p 2′
=
f
2′23′
p 3+p 4+p 5
=12Κv
Λ1=
f
2′21′
p 2′=
Χv (p 4+2p 5)
p 3+p 4+p 5
Λ2=f 3′22′p 3′=
Χv (p 7+2p 8+3p 9)p 6+p 7+p 8+p 9
用同样的方法可以求得其余各子系统及其等效模型的状态空间图,然后将各子系统的等效模型按照一定的组合关系逐次加以组合,即可求出整个高压直流输电系统的状态空间图。
3 应用举例
现以某双极双桥高压直流输电系统的可靠性评
估作为计算实例。系统中的各种元件的可靠性原始参数如表1所示。
将系统划分为6个子系统,分别建立了各子系统的状态空间图,求出其等效模型,并利用一定的组
合关系,作出系统的状态空间图如图2所示。根据此状态空间图,写出系统的随机转移概率矩阵,可以求出系统的各种可靠性指标。按照上述的模型和方法,编制了计算机程序,得到如表2所示的计算结果。经过分析,这些可靠性指标与国内外同类型直流工程的指标比较吻合。
表1 高压直流输电系统可靠性原始参数
Table 1 Or ig i na l param eters of HV DC tran s m ission syste m
组合元件故障率 年-
1维修时
间 h
修复率 年-1安装时
间 h
安装率
年-1阀臂01355 7194
1 1021720175 11 680
换流变压器
01007241163621661100
8 760
直流线路412248186988161极设备0107111155758144交流滤波器0139614100625172控制及保护
01200
8100
1 095100
图2 高压直流输电系统的状态空间图
F ig 12 Sta te space d i agram of HV DC tran s m ission syste m
4 结语
本文根据M arkov 的基本原理和累积状态之间
表2 高压直流输电系统可靠性指标
Table 2 Reli ability i nd ices of HV DC tran s m ission syste m
阀臂备用数
运行方式概率
频率 年-
1
平均持续
时间 年
系统总等值停运
时间 (h ?年-1)系统能量
可用率
(%)系统期望
输送容量 MW
0备用
两极运行01970 892 271502 08
01035 306单极运行01028 892271742 5401001
041两极停运01000 12601240 45401000 526 1271654 1
98154
1 1731770
1备用
两极运行01986 722 191054 1101050 495单极运行01013 252191060 4201000 676两极停运
01000 024
01063 166
01000 381
581261 14991331 7881029
4
转移频率的性质,建立了高压直流输电系统的数学模型。针对高压直流输电系统元件众多、结构复杂的特点,提出了等效模型的方法。该方法降低了随机转移概率矩阵的阶数,简化了计算并提高了计算精度。利用边界墙的概念来求解等效模型中各累积状态之间的等效转移率,不仅切实可行,而且简便直观。通过某一高压直流输电系统的算例,证明了本文所提出方法的正确性和有效性。
参考文献
1 B illin ton R ,A llan R N .R eliab ility Evaluati on of Pow er
System s .Bo ston :19842 黄雯莹,任 震.高压直流输电可靠性评估的FD 法.重
庆大学学报,1985(1):9～19
3 任 震,黄雯莹,冉 立.高压直流输电系统可靠性评估.北京:中国电力出版社,1996
4 郭永基.电力系统可靠性原理和应用.北京:清华大学出版社,1983
5 王官洁,任 震.高压直流输电技术.重庆:重庆大学出版社,1997任 震,男,1938年生,教授,博士生导师,国务院学位委员会电气工程学科组成员,主要研究方向为电力系统规划与可靠性、小波分析及其在电力系统中的应用。
武 娟,女,1977年生,硕士研究生,主要研究方向为高压直流输电、电力系统规划与可靠性。
EQU IVAL ENTMOD EL FOR HVDC REL I AB I L IT Y EVAL UAT I ON
R en Z hen ΨW u J uan ;Sou th Ch ina U n iversity of T echno logy Κ510641ΚGuangzhou ΚCh ina ΓChen L if ang ;E lectricity O verhau l Company of the Pearl R iver Κ511458ΚGuangzhou ΚCh ina Γ
Abstract Based on the basic theo ry of M arkov p rocesses and the p roperties of tran s m issi on frequencies among cum u lative
states Κthe m athem atical model of HVDC tran s m issi on system is estab lished .T he m ethod to ob tain its equ ivalen t model is
given .T he equ ivalen t tran siti onal rate is ob tained by boundary w all
.U sing th is equ ivalen t model Κthe o rder of the stochastic tran siti onal p robab ility m atrix is reduced Μthe calcu lati on is si m p lified w ith h igh accu racy .A p ractical examp le p roves that the
m ethod is co rrect and effective .
Keywords HVDC tran s m issi on reliab ility equ ivalen t model
1999年全国电力系统自动化学术会议征文通知
1999年全国电力系统自动化学术会议定于1999年10月至11月间在北京举行。本届会议由中国电机工程学会电力系统自动化专业委员会主办,由国家电力公司电力科学研究院具体承办。现向委员会下属各分专委会和全国从事电力系统自动化科研、设计、运行、生产、教学的广大科技工作者征文。
11征文的主要范围:电网调度自动化(E M S SCADA )技术与应用;远动及厂站自动化(包括火电、
水电、变电站自动化)技术与应用;配电自动化与配网自动化技术;电力系统仿真技术;计算机技术及信息管理;电力市场技术及其支持系统;其他相关的课题。
本次会议将组织下属各分专委会和工作组作专题报告,并组织电力市场及其应用和配网自动化与配网改造技术专题讨论会。欢迎踊跃投稿,特别鼓励有使用经验(包括运行经验和已有研究成果)的稿件,也欢迎有创见的新理论和新技术。
21请于1999年5月31日以前寄交论文摘要(1000字以内)。若被录用,将于1999年6月30日前发录取通知,并请于1999年8月15日以前寄交论文全文(4页～6页)。
31论文请用W o rd 6.0或7.0格式打印,寄一份正文及一张315英寸软盘到会务组,请注明所属征文范围。可用电子函件发送。
41联系人:詹耕萍,吴京菊,白晓民;联系地址:北京清河小营电力科学研究院(100085);联系电话:01026291320122611;传真:010*********;E 2m ail :ep risc @pub lic .b ta .net .cn 。
鲁布革水电厂和漫湾水电厂通过国家电力公司“一流电厂”验收
日前,鲁布革和漫湾水电厂在由国家电力公司安运部领导及有关专家组织的“无人值班”(少人值守)和创一流检查验收中,顺利通过了“一流电厂”验收。鲁布革水电厂是我国首家部分项目引用外资,采用国际招、投标形式建成的电厂,主要设备具有80年代国际先进水平,公用、辅助设备均为国内配套;漫湾水电厂是我国第一座由部、省合资建设的水电厂,是同期投产的百万千瓦级水电站中设备国产化率最高的大型水电站。鲁布革水电厂计算机监控系统的换型改造及漫湾水电厂计算机监控系统的设计更新均由南瑞集团公司自动控制分公司承制,各方面的技术性能均满足部颁标准的要求,运行情况良好。
(南瑞集团公司自动控制分公司 210003 南京323信箱)
1
4?学术论文与应用研究? 任 震等 高压直流输电可靠性评估的等效模型
电子产品可靠性评估方法培训 课程介绍： 作为快速发展的制造企业，产品可靠性的量化评估是一个难题，尤其是机械、电子、软件一体化的产品。针对此需求，本公司开发了《电子产品可靠性评估方法》课程，以期在以基于应力计数法的可靠性预计和分配、基于寿命鉴定的试验评估法两个方面提供对电子产品的评价数据。并在日常管理实践中，通过质量评价的方式，通过设计规范审查、FMEA分析发现评估中的关键问题点，以便更好地改进。 课程收益： 通过本课程的学习，可以了解电子产品的可靠性评估方法以及导致产品可靠性问题的问题点，为后期的质量管理统计和技术部门的解决问题提供工作依据。 课程时间：1天 【主办单位】中国电子标准协会培训中心 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 【培训对象】本课程适于质量工程师、质量管理、测试工程师、技术工程师、测试部门等岗位。 课程特点： 讲师是可靠性技术+可靠性管理、军工科研+民品开发管理的综合背景； 课程包括开展可靠性评估工作的技术措施、管理手段，内容和授课方法着重于企业实践技术和学员的消化吸收效果。 课程本着“从实践中来，到实践中去，用实践所检验”的思想，可靠性设计培训面向设计生产实际，针对具体问题，充分结合同类公司现状，提炼出经过验证的军工和民用产品的可靠性
设计实用方法，帮助客户实现低成本地系统可靠性的开展和提升。 课程大纲： 一、可靠性评估基础 可靠性串并联模型 软件、机械、硬件的失效率曲线 可靠性计算 二、基于应力计数法的可靠性预计与分配 依据的标准 基于用户需求的设计输入应力条件 可靠性分配的计算方法和过程 基于应力计数法的可靠性预计 三、寿命鉴定试验评估方法 试验依据标准要求 试验过程 判定方式 四、产品质量与可靠性审查准则 基于失效机理的可靠性预防措施 系统设计准则（热设计、系统电磁兼容设计、接口设计准则） 机械可靠性设计准则 电路可靠性设计准则（降额、电子工艺、电路板电磁兼容、器件选型方法）嵌入式软件可靠性设计准则（接口设计、代码设计、软件架构、变量定义）五、DFMEA与PFMEA过程的潜在缺陷模式及影响分析方法
电力系统可靠性评估方法的分析 李朝顺 （沈阳电力勘测设计院辽宁沈阳 110003） 摘要：可靠性贯穿在产品和系统的整个开发过程，形成可靠性工程这门新兴学科。可靠性工程涉及原件失效数据的统计和处理、系统可靠性的定量评定、运行维护、可靠性和经济性的协调等各方面，是一门边缘科学，它具有实用性、科学性和实间性三大特点。其可靠性评估方法是可靠性研究领域一直探索的方向，本文对现有可靠性评估方法进行论述和分析，为可靠性工作者提供参考。 关键词：系统可靠性评估分析 1电力系统可靠性概述 可靠性（Reliability）是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。 现代社会对电力的依赖越来越大，电能的使用已遍及国民经济及人民生活的各个领域，成为现代社会的必需品。电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按规定的技术经济要求组成的一个统一系统。发电厂将一次能源转换为电能，经过输电网和配电网将电能输送和分配给电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统的基本结构如图1所示。 图1电力系统基本结构图 60年代中期以后，随着电力工业的发展，可靠性工程理论开始逐步引入电力工业，电力系统可靠性也应运而生，并逐步发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益
的一种重要手段。目前已渗透到电力系统规划、设计、制造、建设安装、运行和管理等各方面，并得到了广泛的应用，
如图2所示。 图2可靠性工程在电力系统中的应用 所谓电力系统可靠性，就是可靠性工程的一般原理和方法与电力系统工程问题相结合的应用科学。电力系统可靠性包括电力系统可靠性工程技术与电力工业可靠性管理两个方面。电力系统可靠性实质就是用最科学，经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。因此，一切为提高电力系统、设备健康水平和安全经济运行水平的活动都属于电力工业可靠性工作的范畴，都是为了提高电力工业可靠性水平所从事的服务活动。 通常，评价电力系统可靠性从以下两方面入手[2]。 (1) 充裕性(adequacy)—充裕性是指电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力，同时考虑到系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运.又称为静态可靠性，即在静态条件下电力系统满足用户电力和电能量的能力。充裕性可以用确定性指标表示，如系统运行时要求的各种备用容量(检修备用、事故各用等)百分比，也可以用概率指标表示，如电力不足概率(LOLP)，电力不足时间期望值(LOLE)，电量不足期望值(EENS)等。 (2) 安全性(security)—安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力，也称为动态可靠性， 即在动态条件下电力系统经受住突然扰动且不间断地向用户提供电力和电能量的能力。安全性现在一般采用确定性指标表示，例如最常用的可靠 性工 程在 电力 系统 中的 应用 元件故障数据统计和处理 可靠性数学理论 电源可靠性 输电系统可靠性 配电系统可靠性 大电力系统可靠性 可靠性管理 电气主接线可靠性 负荷预测 可靠性设备预诊断 故障分析 可靠性指标预测 建设安装质量管理 最佳检修和更换周期的确定 运行方式可靠性定量评估 可靠性工程教育
电力系统可靠性评估指标 1.1 大电网可靠性的测度指标 1. (电力系统的)缺电概率 LOLP loss of load probability 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率，即 ∑∈=s i i P LOLP 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；S 为给定时间区间内不能满足负荷需求的系统状态全集。 2. 缺电时间期望 LOLE loss of load expectation 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的小时或天数的期望值。即 ∑∈=s i i T P LOLE 式中：i P 、S 含义同上； T 为给定的时间区间的小时数或天数。缺电时间期望LOLE 通常用h/a 或d/a 表示。 3. 缺电频率 LOLF loss of load frequency 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的次数，其近似计算公式为 ∑∈=S i i F LOLF 式中：i F 为系统处于状态i 的频率；S 含义同上。LOLF 通常用次/年表示。 4. 缺电持续时间 LOLD loss of load duration 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的平均每次持续时间，即 LOLF LOLE LOLD = LOLD 通常用小时/次表示。 5. 期望缺供电力 EDNS expected demand not supplied 系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电力削减的期望数。即 ∑∈=S i i i P C EDNS 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；i C 为状态i 条件下削减的负荷功率；S 含义同上。期望缺供电力EDNS 通常用MW 表示。
可靠性概念理解： 可靠性是部件、元件、产品、或系统的完整性的最佳数量的度量。可靠性是指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定条件下无故障的完成其规定功能的概率。从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。 可靠性的技术是建立在多门学科的基础上的，例如：概率论和数理统计，材料、结构物性学，故障物理，基础试验技术，环境技术等。 可靠性技术在生产过程可以分为：可靠性设计、可靠性试验、制造阶段可靠性、使用阶段可靠性、可靠性管理。我们做的可靠性评估应该就属于使用阶段的可靠性。 机床的可靠性评定总则在GB/T23567中有详细的介绍，对故障判定、抽样原则、试验方式、试验条件、试验方法、故障检测、数据的采集、可靠性的评定指标以及结果的判定都有规范的方法。对机床的可靠性评估时，可以在此基础上加上自己即时的方法，做出准确的评估和数据的收集。 可靠性研究的方法大致可以分为以下几种： 1）产品历史经验数据的积累； 2）通过失效分析（Failure Analyze）方法寻找产品失效的机理； 3）建立典型的失效模式； 4）通过可靠性环境和加速试验建立试验数据和真实寿命之间的对应关系；5）用可靠性环境和加速试验标准代替产品的寿命认证； 6）建立数学模型描述产品寿命的变化规律； 7）通过软件仿真在设计阶段预测产品的寿命； 大致可把可靠性评估分为三个阶段：准备阶段、前提工作、重点工作。 准备阶段：数据的采集（《数控机床可靠性试验数据抽样方法研究》北京科技大学张宏斌） 用于收集可靠性数据, 并对其量化的方法是概率数学和统计学。在可靠性工程中要涉及到不确定性问题。我们关心的是分布的极尾部状态和可能未必有的载荷和强度的组合, 在这种情形下, 经常难以对变异性进行量化, 而且数据很昂贵。因此, 把统计学理论应用于可靠性工程会更困难。当前，对于数控机床可靠性研究数据的收集方法却很少有人提及, 甚至可以说是一片空白。目前, 可靠性数据的收集基本上是以简单随机抽样为主, 甚至在某些情况下只采用了某一个厂家在某一个时间段内生产的机床进行统计分析。由此所引发的问题就是: 这样收集的数据不能够很好地反映数控机床可靠性的真实状况, 同时其精度也不能够令人满意。 由于现在数控机床生产厂家众多、生产量庞大、机床型号多以及成产的批次多，这样都对数据的收集带来了很大的困难。因此，在数据采样时： （1）必须采用合理的抽样方法来得到可靠性数据; （2）简单随机抽样是目前普遍应用的抽样方法,但是必须抽取较大的样本量才能够获得较高的精度和信度; 针对以上的特点有三种数据采集的方法可以选择：简单随机抽样、二阶抽样、分层抽样。 （1）简单随机抽样：从总体N个单元中，抽取n个单元，保证抽取每个单元或者几个单元组合的概率相等。
配电网供电可靠性的评估算法 配电系统可靠性的评估方法是在系统可靠性评估方法的基础上,结合配电系统可靠性评估的特点而形成的。配电系统可靠性评估的大致思路是根据配电系统中元件运行的历史数据评价元件的可靠性指标，根据网络的拓扑结构、潮流分析、保护之间的配合关系以及元件的可靠性指标评价各个负荷点可靠指标，最后综合各个负荷点的可靠性指标，得出配电系统的可靠性指标。 目前研究电力系统可靠性有两种基本方法：一种是解析法，另一种是模拟法。 一：解析法：用抽样的方法进行状态选择，最后用解析的方法进行指标计算。 （1）故障模式影响分析法：通过对系统中各元件可靠性数据的搜索，建立故障模式后果表，然后根据所规定的可靠性判据对系统的所有状态进行检验分析，找出各个故障模式及后果，查清其对系统的影响，求得负荷点的可靠性指标。适用于简单的辐射型网络。。 （2）基于最小路的分析法：是先分别求取每个负荷点的最小路，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，根据网络的实际情况，折算到相应的最小路的节点上，从而，对于每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算即可得到负荷点相应的可靠性指标。算法考虑了分支线保护、隔离开关、分段断路器的影响，考虑了计划检修的影响，并且能够处理有无备用电源和有无备用变压器的情况。 （3）网络等值法：利用一个等效元件来代替一部分配电网络，并将那部分网络的可靠性等效到这个元件上，考虑这个元件可靠性对上下级馈线的影响，从而将复杂结构的配电网逐步简化成简单辐射状主馈线系统。 （4）分层评估算法：利用系统元件的可靠性数据与系统网络拓扑结构建立了系统的可靠性数学模型，在基于故障扩散的分层算法来进行系统的可靠性评估。可快速算出可靠性指标并找出供电的薄弱环节。 （5）基于最小割集的分析法。最小割集是一些元件的集合，当它们完全失效时，会导致系统失效。最小割集法是将计算状态限制在最小割集内，避免计算系统的全部状态，大大节省了时间，并近似认为系统的失效度可以为各个最小割集的不可靠度的总和。当每条支路存在大量元件时，计算量显著降低；且效率高，编程思路清晰，易于实现。本方法的关键是最小割集的确定。 （6）递归算法：先将网络用树型（多叉树）数据结构表示，利用后序遍历和前序遍历将每一馈线都用一包含了此馈线的所有数据节点来表示，由负荷点所在的顶端依次往上递归，并保留原节点，这样不仅可以算出整体可靠性指标，还可以算出所有负荷点的可靠性指标。 （7）单向等值法：将下一层网络单向等值为上一层网络，将断路器/联络开关间的元件和负荷点等值为一节点，再由下而上削去断路器/联络开关，最终可等值一个节点，便可得出整体的可靠性。由于馈线中有熔断器、变压器等存在，因此在等值前后整个网络的可靠性指标
3 蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用 3.1电力系统可靠性评估的内容与意义 可靠性指的是处于某种运行条件下的元件、设备或系统在规定时间内完成预定功能的概率。电力系统可靠性是指电网在各种运行条件下，向用户持续提供符合一定质量要求的电能的能力。电力系统可靠性包括充裕度(Adequacy)和安全性(seeurity)两个方面。充裕度是指在考虑电力元件计划与非计划停运以及负荷波动的静态条件下，电力系统维持连续供应电能的能力，因此又被称为静态可靠性。安全性指的是电力系统能够承受如突然短路或未预料的失去元件等事件引起的扰动并不间断供应电能的能力，安全性又被称为动态可靠性。目前国内外学者对充裕度评估的算法和应用关注较多，且在理论和实践中取得了大量的研究成果，但随着研究的深入也出现了很多函待解决的新课题。电力系统的安全性评估以系统暂态稳定性的概率分析为基础，在原理、建模、算法和应用等方面都处于起步和探索阶段。由于电力系统的规模很大，通常根据功能特点将其分为不同层次的子系统，如发电、输电、发输电组合、配电等子系统，对电力系统的可靠性评估通常也是对上述子系统单独进行。不同层次的子系统的可靠性评估的任务、模型、算法都有较大区别。电力系统在正常运行情况下，系统能够正常供电，不会出现切负荷的事件。如果系统受到某些偶发事件的扰动，如元件停运(包括机组、线路、变压器等电力元件的计划停运与故障停运)、负荷水平变化等，可能会引起系统功率失衡、线路潮流越限和节点电压越限等故障状态，进而导致切负荷。电力系统可靠性研究的主要内容是基于系统偶发故障的概率分布及其后果分析，对系统持续供电能力进行快速和准确的评价，并找出影响系统可靠性水平的薄弱环节以寻求改善可靠性水平的措施，为电力系统规划和运行提供决策支持。 3.2电力系统可靠性评估的基本方法 电力系统可靠性评估方法可分为确定性方法和概率性方法两类。确定性方法主要是对几种确定的运行方式和故障状态进行分析，校验系统的可靠性水平。在电源规划中，典型的确定性的可靠性判据有百分备用指标和最大机组备用指标;电网规划
直流输电系统可靠性统计填报 及指标计算的规定（试行） 第一章总则 第一条根据《直流输电系统可靠性评价规程》(DL/T989-2005)，制定本管理规定。 第二条本管理规定对《直流输电系统可靠性评价规程》(以下简称《规程》)的有关条款作了详细解释，对执行《规程》的一些要求作了明确规定，补充制定了特高压直流输电系统、背靠背直流输电系统的可靠性统计评价的具体办法。 第三条本规定自2012年1月1日起执行，适用于我国境内的所有直流输电系统可靠性统计、分析、评价工作。 第二章《规程》中有关术语和定义的解释及补充第四条直流输电系统可靠性统计对象是指《规程》定义的统计范围内的直流输电系统的元件设备或者元件设备的组合。例如单个系统、单个换流站、单极、一个单元、一个阀组等可以作为统计对象，多个系统、多个换流站、多个单元、多个阀组等也可以作为统计对象。 第五条第2.1条对于直流输电系统统计对象的使用状态，定义新（改、扩）建直流输电系统或系统的一部分自正式商业投运之日起，作为可靠性的统计对象，即进入使用状态，直流输电系统在改、扩建期间不计入使用状态（不参加可靠性统计与指标计
算，这里的改扩建指对直流输电系统原有设施、工艺条件进行大规模改造或扩充性建设）。若改（扩）建后直流输电系统基本参数发生变化，需要修改直流系统注册信息，“投运日期”相应改为改、扩建后投运之日，改、扩建时间和前后参数变化在“系统信息”中备注清楚。 第六条第2.1.2.3条双极停运，定义对于双极系统中系统两个极在同一时间由同一原因引起的停运。只有一极的系统不适用此类状态。双极停运可分为双极计划停运、双极强迫停运、双极备用停运。 第七条对于单极停运，定义为双极系统中其中一极的单独停运，两个极由不同原因引起的重叠停运或者由于之前的故障导致另外一极停运的情况计为两个单极停运，单极具有多个阀组的直流输电系统同一级的阀组由相同的原因引起的同时停运计为单极停运。单极停运可分为单极计划停运、单极强迫停运、单极备用停运。 第八条对于阀组停运，定义为单极具有多个阀组的直流输电系统单个阀组的单独停运，多个阀组由不同原因引起的重叠停运或者由于之前的故障导致其它阀组停运的情况计为多个单独的阀组停运。由单阀组构成单极的系统不适用此类状态。阀组停运可分为阀组计划停运、阀组强迫停运、阀组备用停运。 第九条对于全部单元停运，定义为背靠背系统全部单元在同一时间由同一原因引起的停运。只有一个单元或多个单元间在直流系统控制上没有联系的背靠背直流输电系统不适用此类状态。全部单元停运可分为全部单元计划停运、全部单元强迫停运、全
配电网故障恢复与网络重构 [1]邹必昌.含分布式发电的配电网重构与故障恢复算法研究[D].武汉大学 2012 [2]潘淑文加权复杂网络抗毁性及其故障恢复技术研究[D].北京邮电大学 2011 [3]周永勇.配电网故障诊断、定位及恢复方法研究[D].重庆大学2010 [4]丁同奎.配电网故障定位、隔离及网络重构的研究[D].东南大学2006 [5]周睿.配电网故障定位与网络重构算法的研究[D].哈尔滨工业大学 2008 [6]姚玉海.基于网络重构和电容器投切的配电网综合优化研究[D].华北电力大学 2012 配电网脆弱性分析与可靠性评估 [1]汪隆君.电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D].华南理工大学 2010 [2]何禹清.配电网快速可靠性评估及重构方法研究[D].湖南大学2011 [3]王浩鸣.含分布式电源的配电系统可靠性评估方法研究[D].天津大学 2012
[4]任婷婷.改进网络等值法在配电网可靠性评估中的应用研究[D].太原理工大学 2012 [5]吴颖超.含分布式电源的配电网可靠性评估[D].华北电力大学2011 [6]王新智.电网可靠性评估模型及其在高压配电网中的应用[D].重庆大学 2005 [7]郑幸.基于蒙特卡洛法的配电网可靠性评估[D].华中科技大学2011 配电网快速仿真与模拟 [1]周博曦.基于IEC 61968标准的配电网潮流计算系统开发[D].山东大学 2012 [2]徐臣.配电快速仿真及其分布式智能系统关键问题研究[D].天津大学 2009 [3]马其燕.智能配电网运行方式优化和自愈控制研究[D].华北电力大学（北京）2010 [4]康文文.面向智能配电网的快速故障检测与隔离技术研究[D].山东大学 2011 [5]许琪.基于配电网的馈线自动化算法及仿真研究[D].江苏科技大学 2012
电力系统可靠性评估发展 发表时间：2019-07-15T11:39:19.827Z 来源：《河南电力》2018年23期作者：薛琦 [导读] 电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。 （国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司 050000） 摘要：电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。随着经济的增长，电网向远距离、超高压甚至特高压方向的发展也越来越快，网络的规模日益庞大，结构也日益复杂。本文在对电力系统可靠性评估的研究现状进行学习的基础上，介绍了可靠性分析中的两个准则即N-1准则和概率性指标或变量的准则，在概率、频率、平均持续时间、期望值等指标框架内，讨论了解析法和蒙特卡洛法的基本原理及其在电力系统可靠性评估中的应用。 关键词：系统可靠性解析法；蒙特卡洛模拟法 一、可靠性产生背景 20世纪50年代，可靠性概念的提出开始于工业，并首先在军用的电子设备中得到应用。到了60年代中期，美国、西欧和日本以及前苏联等国家电力系统陆续出现稳定性的破坏事故，导致了大面积的停电，因此可靠性技术引入了电力系统。 1968年成立了美国电力可靠性协会，在美国的12个区各自制定可靠性准则，保证电力系统能经受较大事故的冲击，避免由于连锁反应导致大面积停电。 1981 年随着加拿大和墨西哥的加入改名为北美电力可靠性协会。 20世纪90年代电力市场的出现和1996年美国西部发生的两次停电事故成为影响电力系统可靠性进一步发展的因素。 近些年来不断发生大范围的停电事故，事故发生的同时也给人们带来了一些启示：确定性准则在大电网的规划和运行中受到了诸多限制，因此需要一些新的方法和观点来全面反映电网的状态，如需要考虑电网的一些随机事件。 二、可靠性在电力系统中的应用 电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。随着电力系统规模的扩大，对电力系统可靠性的评估也要求更加准确，但是系统元件的不断增加，系统自动化程度不断提高，所以在可靠性评估中的难度也越来越大。发输电系统可靠性评估方法及发展单一的对发电系统或输电系统进行可靠性评估，结果在实际中就会有一定的局限性。 由于评估中要考虑元件的响应、网络结构、电压的质量等因素，所以计算量比较大计算也极其复杂。同时，回顾各大连锁停电故障，可以观察到的一个现象是电力系统的运行状态随着故障的连锁发生而不断恶化，系统内其他元件承受的负荷不断增加，系统趋近于某种临界状态，此时某些小概率故障（例如输电线路悬垂增加与树木接触，保护的隐性故障等）发生的概率显著增加，且一个小的事件可能会导致一个大事件乃至突变。而且，调度人员可能由于对当前系统的状态缺乏估计和了解，忽视了某些看起来平常的扰动，结果却可能导致无法估计的停电损失；或者出于对连锁大停电故障的过分担忧，实施相对保守但更加安全的控制方案，在一定程度上损害了运行经济性。因此针对上述出现的问题，如何利用新的方法更加准确和全面的反映电力系统的可靠性，并提高计算的速度，具有重要的理论研究意义和工程应用价值。 三、可靠性评估准则 电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按照规定的技术经济要求组成的统一系统。随着电力工业的发展，可靠性发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益的一种重要手段。电力系统可靠性实质就是用最科学、经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。 可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。 可靠性评估准则，因为在电力系统中所需要的可靠性水平应达到一定的条件，所以可靠性评估应该对应相应的可靠性准则。在可靠性分析中有两个准则分别是N-1准则和概率性指标或变量的准则。在传统的可靠性评估中主要采用的是N-1准则。确定性的N-1准则已经在电力系统可靠性评估中广泛的使用了许多年，该准则概念清晰，可操作性好。N-1准则是指正常运行方式下电力系统中任意一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开后，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，并且其他元件不过负荷，电压和频率均在允许的范围内。 这一准则要求单个系统元件的停运不会造成任何损害或者负荷削减。但同时N-1准则有两个缺点：第一个是没有考虑多元件失效；第二是只分析了单一元件失效的后果，而没有考虑其发生的概率多大。如果选择的故障事件不是非常严重，但是发生的概率比较高，基于该类故障事件的确定性分析得出的结果仍然会使系统有较高的风险。相反，即使一个具有严重后果的故障事件发生但是它的的概率可忽略不计，基于这类事件的确定性分析就会导致规划评估中过分投资。 概率评估不仅可计及多重元件的失效事件，而且可以同时考虑事件的严重程度和事件发生的概率，将二者适当结合可以得到如实反映系统可靠性的指标。使用概率性指标评估的目的是在系统评估过程中增加新的考虑因素，而不是代替已经在可靠性评估中使用了多年的N-1准则，两者之间并无冲突，将二者结合起来可更加全面准确的反映系统的可靠性水平。 四、可靠性评估方法 电力系统可靠性是通过定量的可靠性指标来度量的。为了满足不同场合的需要和便于进行可靠性预测，已提出大量的指标，其中较多的主要有以下几类： （1）概率：如可靠度，可用率等； （2）频率：如单位时间内的平均故障次数； （3）平均持续时间：如首次故障的平均持续时间、两次故障间的平均持续时间、故障的平均持续时间等； （4）期望值：如一年中系统发生故障的期望天数。 上述几类指标各自从不同角度描述了系统的可靠性状况，各自有其优点及局限性。在实际应用过程中往往是采用多种指标来描述一个
直流输电系统可靠性统计评价办法 （暂行） 1范围和基本要求 1.1 本办法规定了直流输电系统可靠性的统计办法和评价指标,适用于对直流输电系统进行可靠性统计、计算、分析和评价。 1.2 各有关电力企业应对所管辖范围内的直流输电系统进行可靠性统计、计算、分析和评价。 1.3 本办法自公布之日起实行。 1.4 本办法由电力可靠性管理中心负责统一解释和修订。 2状态及其定义 2.1 直流输电系统自投运起，作为可靠性统计对象，即进入使用状态。使用状态分为可用状态和不可用状态。状态划分如下： 全额运行（FCS） 运行（S） 可用（A）降额运行（DCS） 使用备用（R） 计划停运（PO） 不可用（U） 非计划停运（UO） 2.2 可用（A）——系统处于能完成预定功能的状态。可用状态又分为运行状态和备用状态。 2.2.1 运行(S)——系统与电网相联接，并处于在工作状态。运行状态又可分为全额运行状态和 降额运行状态。
2.2.1.1 全额运行状态（FCS）——系统处于能按额定输送容量运行的状态。 2.2.1.2 降额运行状态（DCS）——由于设备或其它非调度原因使系统不能按额定输送容量运行的状态。 2.2.2 备用（R）——系统可用，但不在运行的状态。 2.3 不可用（U）——系统不论由于什么原因处于不能完成预定功能的状态。不可用状态又分为计划停运状态和非计划停运状态。 2.3.1 计划停运（PO）——系统由于检修、试验和维修等需要而事先有计划安排的停运状态。 2.3.2 非计划停运（UO）——系统处于不可用而又不是计划停运的状态。 3 术语及其定义 3.1 额定输送容量PM——系统的设计输送容量 3.2 降额容量DO——系统在降额运行状态下，由于设备或其它非调度原因使系统降低的输送容量。 3.3 总输送电量TTE——在统计期间内，系统输送电量之总和。 3.4 时间 3.4.1 统计期间小时PH——系统处于使用状态下，根据需要选取统计期间的小时数。 3.4.2 可用小时AH——在统计时间内，系统处于可用状态下的小时数。 3.4.2.1 运行小时SH——在统计期间内，系统处于运行状态下的小时数。 3.4.2.2 备用小时RH——在统计期间内，系统处于备用状态下的小时数。 3.4.2.3 降额运行小时DCSH——系统处于降额运行状态下的小时数。 3.4.3 不可用小时UH——在统计期间内，系统处于不可用状态下的小时数。 3.4.3.1 计划停运小时POH——在统计期间内，系统处于计划停运状态下的小时数。 3.4.3.2 非计划停运小时OUH——在统计期间内，系统处于非计划停运状态下的小时数。 3.4.3.3 EOH EOH=× DCSH；
【最新整理，下载后即可编辑】 软件可靠性模型综述 可靠性是衡量所有软件系统最重要的特征之一。不可靠的软件会让用户付出更多的时间和金钱, 也会使开发人员名誉扫地。IEEE 把软件可靠性定义为在规定条件下, 在规定时间内, 软件不发生失效的概率。该概率是软件输入和系统输出的函数, 也是软件中存在故障的函数, 输入将确定是否会遇到所存在的故障。 软件可靠性模型，对于软件可靠性的评估起着核心作用，从而对软件质量的保证有着重要的意义。一般说来，一个好的软件可靠性模型可以增加关于开发项目的效率，并对了解软件开发过程提供了一个共同的工作基础，同时也增加了管理的透明度。因此，对于如今发展迅速的软件产业，在开发项目中应用一个好的软件可靠性模型作出必要的预测，花费极少的项目资源产生好的效益，对于企业的发展有一定的意义。 1软件失效过程 1.1软件失效的定义及机理 当软件发生失效时，说明该软件不可靠，发生的失效数越多，发生失效的时间间隔越短，则该软件越不可靠。软件失效的机理如下图所示：
1）软件错误（Software error）：指在开发人员在软件开发过程中出现的失误，疏忽和错误，包括启动错、输入范围错、算法错和边界错等。 2）软件缺陷（Software defect）：指代码中存在能引起软件故障的编码，软件缺陷是静态存在的，只要不修改程序就一直留在程序当中。如不正确的功能需求，遗漏的性能需求等。 3）软件故障（Software fault）：指软件在运行期间发生的一种不可接受的内部状态，是软件缺陷被激活后的动态表现形式。 4）软件失效（Software failure）：指程序的运行偏离了需求，软件执行遇到软件中缺陷可能导致软件的失效。如死机、错误的输出结果、没有在规定的时间内响应等。 从软件可靠性的定义可以知道，软件可靠性是用概率度量的，那么软件失效的发生是一个随机的过程。在使用一个程序时，在其他条件保持一致的前提下，有时候相同的输入数据会得到不同的输出结果。因此，在实际运行软件时，何时遇到程序中的缺陷导致软件失效呈现出随机性和不稳定性。 所有的软件失效都是由于软件中的故障引起的，而软件故障是一种人为的错误，是软件缺陷在不断的测试和使用后才表现出来的，如果这些故障不能得到及时有效的处理，便不可避免的会
分布式电源对配电网的可靠性影响 摘要：凭借运行方式灵活、环境友好等特点，越来越多的分布式电源被接入到配电网中，这在对配电系统的结构和运行产生一系列影响的同时，也将改变原有的配电系统可靠性评估的理论与方法。由于用户可以同时从传统电源和分布式电源两方面获取电能，配电系统的故障模式影响分析过程将发生根本性改变，需要考虑系统的孤岛运行。此外，风机、光伏等可再生分布式电源出力波动性以及储能装置运行特性的影响更加剧了问题的复杂性。 本文使用一种分布式电源低渗透率情形下配电系统可靠性评估的准序贯蒙特卡洛模拟方法，计算与用户相关的配电类可靠性指标,指标分别为EENS，SAIDI,和SAIFI。应用馈线区的概念，研究了分布式电源接入后配电系统的故障模式影响分析过程，对系统中的孤岛进了分类，并采用启发式的负荷削减方法维持孤岛内的电力平衡。在上级电源容量充足的前提下，该方法对系统中非电源元件的状态进行序贯抽样，而对风机、光伏、蓄电池组等分布式电源的状态进行非序贯抽样，可以在确保一定计算精度的同时提高模拟速度。 关键词：配电系统，可靠性评估，分布式电源，馈线区，准序贯蒙特卡洛模拟
1、分布式发电发展概况 作为集中式发电的有效补充，分布式发电近年来备受关注，分布式发电技术也日趋成熟，其发展正使得现代电力系统进入了一个崭新的时代。尽管到目前为止，分布式发电尚无统一的定义，但通常认为，分布式发电（Distributed Generation,DG）是指发电功率在几千瓦至几十兆瓦之间的小型化、模块化、分散化、布置在用户附近为用户供电的小型发电系统。它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，又可以接入配电系统，与公共电网一同为用户提供电能。按照分布式电源（Distributed Energy Resource, DER或Distributed Generator,DG）是否可再生，分布式发电可分为两类：一类是可再生能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能等发电形式；另一类是不可再生能源，包括内燃机、热电联产、微型燃气轮机、燃料电池等发电形式。此外，分布式发电系统中往往还包括储能装置。 分布式发电的优势包括： 1）经济性：由于分布式发电位于用户侧，靠近负荷中心，因此大大减少了输配电网络的建设成本和损耗；同时，分布式发电规划和建设周期短，投资见效快，投资的风险较小。 2）环保性：分布式发电可广泛利用清洁可再生能源，减少化石能源的消耗和有害气体的排放。 3）灵活性：分布式发电系统多采用性能先进的中小型模块化设备，开停机快速，维修管理方便，调节灵活，且各电源相对独立，可满足削峰填谷、对重要用户供电等不同的需求。 4）安全性：分布式发电形式多样，能够减少对单一能源的依赖程度，在一定程度上缓解能源危机的扩大；同时，分布式发电位置分散，不易受意外灾害或突发事件的影响，具有抵御大规模停电的潜力。 上述分布式发电的独特优势是传统的集中式发电所不具备的，这成为了其蓬勃发展的动力。为此，世界上很多国家和地区都制定了各自的分布式发电发展战略。例如，在2001年，美国的DG容量就占到了当年总发电容量的6%，而其于同年制定完成的DG互联标准IEEE P1574，则规划在10-15年后DG容量将占到全国发电量的10-20%；欧盟也于2001年制定了旨在统一协调欧洲各国分布式电源的“Integration”计划，预计在2030年DG容量达到发电总装机容量的30%左右；我国对DG的发展也十分重视，相继颁布了《可再生能源法》和《可再生能源中长期发展计划》，计划在2020年DG容量达到总装机容量的8%。 但是，在伴随着诸多好处的同时，分布式发电的发展给电力系统，特别是配电系统的规划、分析、运行、控制等各个环节都带来了全新的挑战。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随着外部条件的变化而变化，因此这些电源不能独立地向负荷供电，且不可调度。而对于配电系统而言，当DG规模化接入配电系统后，配电系统由原来单一的分配电能的角色转化为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的“电力交换系统”（Power Exchange System）或“主动配电网络”（Active Distribution Networks），配电网的结构出现了根本性的变化，不再是传统的辐射状的、潮流单向流动的被动系统，给电压调节、保护协调和能量优化带来了新的问题。特别是当配电系统中DG的容量达到较高的比例，即高渗透率时，要实现配电网的功率平衡和安全运行，并保证用户的供电可靠性有着很大的困难。
收稿日期:2003-11-10 作者简介:许康(1969-),男(汉族),江苏宜兴人,讲师,博士研究生,从事油气储运与热能工程方面的教学与科研工作。 文章编号:1000-5870(2004)04-0102-03 预测模型可靠性的模糊数学评价方法 许 康,张劲军,陈 俊,李鸿英 (石油大学石油天然气工程学院,北京102249) 摘要:预测模型的可靠程度是通过预测结果中分布规律的可信度体现出来的。针对常见的预测模型可靠性评价中存在的问题,将预测模型预测结果的可信概率定义为预测模型的可靠度,提出了一种评价预测模型的新方法。在新方法中,运用模糊数学理论对预测结果的可信程度进行了评价,建立了预测结果可信度与预测结果相对误差绝对值之间的隶属函数关系,并将模糊数学与可靠性理论相结合,给出了求解预测模型可靠度的计算公式。以含蜡原油粘温关系模型为例,对新方法的评价过程进行了验证。结果表明,对同一种油样采用不同的隶属函数,或对不同油样采用同一个隶属函数,所得预测模型的可靠度均不相同,这说明该方法具有通用性。关键词:含蜡原油;粘温关系;预测模型;可靠度;评价方法;模糊数学;隶属函数中图分类号:O 159 文献标识码:A A new assessment method for reliability of prediction model with fuzzy mathematics XU Kang,ZHANG Jin -jun,CH EN Jun,LI Hong -ying (College of Petr oleum Engineer ing in the University of Petroleum ,China,Beij ing 102249,China) Abstract :T he distribution of the authentic forecast results can embo dy the fiduciar y level o f the prediction model.T he probability o f the authentic for ecast results obtained by t he prediction model w as defined as the fiduciary lev el o f prediction model.A new method for assessment of t he fiduciary level of prediction model was proposed.In or der to assess the fiduciary lev el of the for ecast results,a membership function for describing the relationship betw een the fiduciary lev el and absolute value of relative err or of fo recast results was established on the theory of fuzzy mathematics.By using the fuzzy mat hemat ics and reliabilit y theory ,the formula to calculate the fiduciary level of the pr edict ion model w as provided.A prediction model for waxy o il viscosity was taken as an ex ample to prove the applicability of the assessment method.T he r esults show that the fiduciary levels of prediction model are different fo r the same o il sample with the different membership function or for the different oil sample with the same membership function. Key w ords :w ax y oil;viscosity -temperature r elationship;prediction model;reliabilit y;assessment method;fuzzy mathe -matics;membership function 我国生产的原油80%以上属于含蜡原油,其组成复杂,粘度及粘温关系的变化规律往往不能用纯液体的粘度模型进行描述。原油粘度及粘温关系 直接影响其管道输送的摩阻,是管输工艺设计及运行管理所需的重要基础数据。国内外研究者提出了若干含蜡油粘度模型,这些模型都是基于实验数据统计分析得出的经验模型,对于预测模型预测结果的可靠程度,常见的方法是用大量的预测结果与实测值之间的(绝对或相对)误差的平均值和其中最大 值来说明。但是预测结果是否 准确可信 是一个很模糊的概念,预测结果的 准确可信 与 不可信 之间没有一个明显的界限,对预测结果可信程度的评 价用常规的数学方法不能解决,需要引入模糊数学的理论。对于使用预测模型进行预测时获得可信的预测结果的概率(可靠度),用常用的预测模型的评价方法是无法得出的。因此,笔者根据模糊数学和可靠性理论提出一种评价预测模型可靠性的新方法,介绍新方法的评价过程。 2004年 第28卷 石油大学学报(自然科学版) Vol.28 No.4 第4期 Journal of the U niversity of Petroleum,China Aug.2004
软件可靠性模型综述 可靠性是衡量所有软件系统最重要的特征之一。不可靠的软件会让用户付出更多的时间和金钱, 也会使开发人员名誉扫地。IEEE 把软件可靠性定义为在规定条件下, 在规定时间, 软件不发生失效的概率。该概率是软件输入和系统输出的函数, 也是软件中存在故障的函数, 输入将确定是否会遇到所存在的故障。 软件可靠性模型，对于软件可靠性的评估起着核心作用，从而对软件质量的保证有着重要的意义。一般说来，一个好的软件可靠性模型可以增加关于开发项目的效率，并对了解软件开发过程提供了一个共同的工作基础，同时也增加了管理的透明度。因此，对于如今发展迅速的软件产业，在开发项目中应用一个好的软件可靠性模型作出必要的预测，花费极少的项目资源产生好的效益，对于企业的发展有一定的意义。 1软件失效过程 1.1软件失效的定义及机理 当软件发生失效时，说明该软件不可靠，发生的失效数越多，发生失效的时间间隔越短，则该软件越不可靠。软件失效的机理如下图所示： 1）软件错误（Software error）：指在开发人员在软件开发过程中出现的失误，疏忽和错误，包括启动错、输入围错、算法错和边界错等。 2）软件缺陷（Software defect）：指代码中存在能引起软件故障的编码，软件缺陷是静态存在的，只要不修改程序就一直留在程序当中。如不正确的功能需求，遗漏的性能需求等。3）软件故障（Software fault）：指软件在运行期间发生的一种不可接受的部状态，是软件缺陷被激活后的动态表现形式。 4）软件失效（Software failure）：指程序的运行偏离了需求，软件执行遇到软件中缺陷可能导致软件的失效。如死机、错误的输出结果、没有在规定的时间响应等。
高压直流输电可靠性评估的等效模型 任 震 武 娟 (华南理工大学电力工程系 510641 广州 ) 陈丽芳 ( 广州珠江电力检修公司 511458 广州) 摘 要 在深入研究M arkov 过程的基本原理和累积状态之间转移频率的性质的基础上,建立了高压直流输电系统的数学模型,提出了等效模型的方法,并利用边界墙的原理求解等效模型中各累积状态之间的等效转移率。等效模型的使用,降低了求解随机转移概率矩阵的阶数,简化了计算,提高了精度。通过一个算例证明了所提出方法的正确性和有效性。关键词 高压直流输电 可靠性 等效模型分类号 TM 732 TM 722 1998206225收稿,1998211206改回。 电力系统及其发电设备控制仿真国家重点实验室和中 国南方电力联营公司资助项目。 0 引言 高压直流输电系统可靠性的改善将给整个系统的安全、可靠和经济运行带来巨大的效益。因此,定量评估高压直流输电系统的可靠性是一项十分重要的工作。通常可采用频率和平均持续时间法(FD m ethod )。此方法在确定系统各容量状态的基础上,通过建立系统的状态空间图来求解其可靠性指标[1,2]。当系统变得越来越复杂时,其状态空间的状态数剧增。例如,对于有n 个元件的系统,如果每个元件存在3种状态,则这种系统的状态数为3n 个。各状态之间的逻辑转移关系也变得十分复杂,这给状态空间图的建立造成了极大的困难。同时,随机转移概率矩阵(stochastic tran siti onal p robab ility m atrix )的阶数随着系统状态数的增多而迅速增加。这将使得求解随机转移概率矩阵的计算工作量非常庞大,计算精度降低。 针对频率和平均持续时间法的不足,本文在深入研究M arkov 过程的基本原理和累积状态之间转移频率的性质的基础上,提出了等效模型的方法。该方法先将系统划分为若干个子系统,并作出各子系统的状态空间图,然后建立各子系统的等效模型,通过一定的组合关系即可求得整个系统的状态空间图。本文还利用边界墙(boundary w all )的概念,求出了等效模型中累积状态之间的等效转移率。等效模型的使用,降低了随机转移矩阵的求解阶数,简化了计算并提高了计算精度[3]。通过一个高压直流输电系统的实际算例,详细介绍了等效模型的使用方 法。该算例所得的可靠性指标同国内外同类型直流工程的指标比较吻合,从而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性。 1 可靠性评估的数学模型 111 M arkov 过程 高压直流输电系统及其有限个组成元件是可维修的。每个元件的单独状态有限,且出现这些单独状态的事件是互斥的,因此,可以将整个系统看作有限状态空间8。由于通常组成系统的元件的寿命分布和修复时间分布均考虑为指数分布,所以在数学上可将系统认为是时间上连续、空间上离散的平稳 M arkov 过程。 描述高压直流输电系统的M arkov 过程具有齐次性[4]。 将P r {X (t )=j X (0)=i }=p ij (t )(其中i ,j ∈8)称为转移概率函数,则有 p ij (?t )=Αij ?t +o (?t ) i ,j ∈8,i ≠j (1)p ii (?t )=1-∑i ≠j ,j ∈8 p ij (?t )= 1- ∑i ≠j ,j ∈8 Αij ?t + o (?t ) (2) A = Α00 Α01 … Α0 N Α10Α11… Α1N ΑN 0ΑN 1 …ΑN N (3) 式中 A 为随机转移概率矩阵,A 中的元素Αij (i ≠ j )为状态i 到状态j 的转移率,A 的每行元素之和等于0。 t 时刻系统处于状态i 的概率为p i (t )=P r {X (t )=i }(其中i ∈8),P (t )=[p 0(t ),p 1(t ),…,p N (t )],满足微分方程: P ′ (t )=P (t )A (4)8 31999年5月 电 力 系 统 自 动 化 A u tom ati on of E lectric Pow er System s 第23卷 第9期