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特高压交直流输电系统可靠性分析摘要：根据交直流输电系统结构建立基于确定性指标的输电系统串并联可靠性模型，提出评估方法，以相关的元器件和子系统实际运行可靠性指标评估两种输电系统可靠性，比较分析两种输电系统可靠性的特点，讨论两种输电系统强迫停运对电网运行稳定性的影响以及保持电网运行稳定措施的经济性。
关键词：输电系统；可靠性；模型；评价方法；稳定措施；经济性1 交/直流输电系统通用可靠性模型和评估方法1.1 交/直流输电系统可靠性概念交/直流输电系统的可靠性是在一定条件下和一定时间内完成设计确定的输送电力和电能的概率。
目前，输电系统可靠性采用确定性可靠性指标表示和统计。
这些指标包括：强迫停运率（次/a）、强迫停运时间（h/次）和计划停运率（次/a），计划停运时间（h/次）以及能量可利用百分比（energy utilization percent，即实际可利用的输送功率与最大持续输电能力（maximum continuous capacity）的百分比）。
1.2交/直输电系统可靠性与设计准则、元件可靠性、运行环境和运行管理有关。
输电系统一次建设成本随能量实际可利用率或可靠性指标的提高呈指数上升，同时用户因停运投入的附加成本和不可靠性损失成本随可靠性指标的提高而減少。
可靠性的优化目标是输电系统为提升系统可靠性所增加的一次建设成本等于用户所减少的可靠性损失成本。
目前，输电系统多按寿命周期成本最小进行技术经济比较，接入电网后在 N1 运行可靠性准则基础上优化建设成本和运行成本。
2 输电系统可靠性基于元器件确定性的可靠性指标是评估输电系统可靠性的基础。
1 000 kV 特高压交流输电的元器件与超高压交流输电具有相同的原理和结构。
鉴于我国特高压输电尚未积累元器件运行可靠性指标，且本文目标是分析比较两种输电可靠性特点，拟用较相近电压等级已有的运行可靠性数据，研究分析可靠性预期特点。
3可靠性比较定性分析架空线路的强迫停运率随线路长度减小而减小。
特高压直流输电的可靠性指标（摘自国家电网报）问：为什么要对直流输电系统的可靠性指标进行定期统计和评价?答：直流输电系统是一个复杂的自成体系的工程系统，多数情况下承担大容量、远距离输电和联网任务。
因此，需要设定一些直流输电系统可靠性指标，用于衡量直流输电系统实现其设计要求和功能的可靠程度，评价直流输电系统运行性能。
直流系统可靠性直接反映直流系统的系统设计、设备制造、工程建设以及运行等各个环节的水平。
通过直流系统可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具体措施，对新建工程提出合理的指标要求。
国际大电网会议专门成立一个直流输电系统可靠性工作组，每两年对全世界所有直流输电工程进行一次可靠性的综合统计和评价。
问：直流输电系统的可靠性有哪些具体的指标?答：直流输电系统的可靠性指标总计超过10项，这里只介绍停运次数、降额等效停运小时、能量可用率、能量利用率四项主要可靠性指标。
停运次数：包括由于系统或设备故障引起的强迫停运次数。
对于常用的双极直流输电系统，可分为单极停运，以及由于同一原因引起的两个极同时停运的双极停运。
对于每个极有多个独立换流器的直流输电系统，停运次数还可以统计到换流器停运。
不同的停运代表对系统不同水平的扰动。
降额等效停运小时：直流输电系统由于全部或者部分停运或某些功能受损，使得输送能力低于额定功率称为降额运行。
降额等效停运小时是：将降额运行持续时间乘以一个系数，该系数为降额运行输送损失的容量与系统最大连续可输送电容量之比。
能量可用率：衡量由于换流站设备和输电线路(含电缆)强迫和计划停运造成能量传输量限制的程度，数学上定义为统计时间内直流输电系统各种状态下可传输容量乘以对应持续时间的总和与最大允许连续传输容量乘以统计时间的百分比。
能量利用率：指统计时间内直流输电系统所输送的能量与额定输送容量乘以统计时间之比。
问：我国直流输电的实际运行指标处于什么水平?答：截止到2005年底，我国已经建成5回±500千伏高压直流输电工程。
一种评估电网供电可靠性的模型分析摘要：电网应具有一定的运行可靠性和灵活性，便于操作和运行维护。
电网可靠性是电力用户对电力企业要求比较高的指标之一。
本文以传统方法为基础依托，对电网供电可靠性评估准则进行扩展，重点研究了母线故障、重要变电所故障和同塔双回线路共模故障对电网供电可靠性的影响。
建立了定量分析计算的模型以支撑扩展供电可靠性评估准则，同时介绍了该模型的分析求解。
关键词：电网规划；供电可靠性；模型分析电网规划建设是城市现代化建设的重要基础之一，主要目标是扩大电网的供电能力，满足电力需求增长的要求，维持现有电网的稳定运行并尽可能按经济运行规律优化组合，提高电网可靠性水平，建立最佳电网结构。
在制定电网规划方案时，需要对规划方案进行供电可靠性评估，从而定量得到电网供电可靠性指标。
可靠性评估有利于找出电网存在的薄弱点，为科学修订规划方案提供决策依据。
本文根据评估电网供电可靠性的“N-1”安全准则，着重研究了母线故障、重要变电所故障和同塔双回线路共模故障的可靠性模型。
1电网供电可靠性“N-1”安全准则的扩展各电气设备的不同状态组成了不同的电网状态。
一般来说，电气设备的状态存在两种及以上，而组成电力系统的设备非常之多，因此整个电网状态的各种组合可谓非常之巨大。
在评估电网规划方案的可靠性时，如果对电网状态的各种组合都加以考虑是不现实的，而且也没有必要。
在电网规划方案的制定过程中，对方案的供电可靠性评估一般所采取的准则是传统的“N-1”安全准则，即当电网中一台设备停运时，不能影响对用户的连续供电，不应出现设备负荷过载现象，但此准则存在的缺点是没有考虑电网投运后在实际运行中随机性发生的各类故障，缺少一种概率评估手段。
因此，基于传统“N-1”准则的可靠性评估，其结果是不充分的。
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，广大电力客户对电网供电可靠性的要求越来越高。
通过对历史上几次著名的大停电事故的分析，有理由认为传统的“N-1”安全准则在对电网规划方案可靠性评估校验上已不能满足要求。
基于MMC的轻型高压直流输电系统等效建模研究摘要：针对MMC-HVDC轻型直流输电系统电磁暂态仿真用时较长问题，本文提出了一种模块化多电平换流器电磁暂态快速仿真方法，该方法可以准确模拟柔性直流输电系统各种正常运行工况。
在PSCAD/EMTDC仿真平台上分别建立了50级联柔性直流输电系统等效模型和实际模型，并对该等效建模方法进行了评估，评估结果证明了该方法的正确性与高效性。
关键词：高压直流输电；模块化多电平换流器；电磁暂态仿真引言：随着环境问题和能源危机的加剧，风能、太阳能等可再生能源发电得到了突飞猛进的发展。
轻型直流输电技术作为清洁能源并网的有效手段，受到了越来越多人的重视[1-3]。
基于两电平或者三电平换流技术的柔性直流输电技术，交流侧电压谐波含量较高，而且需要体积庞大的交流滤波器，增加了换流站的成本和占地。
模块化多电平换流技术（Modular Multilevel Converter, MMC）作为一种新型的换流技术，它模块化程度高，易于扩展，可以实现任意电平输出，在柔性直流输电领域具有明显优势[4]。
电磁暂态仿真是分析和设计柔性直流输电系统的必要手段。
电压源换流器采用全控型开关器件，其开关频率较高，显著增加了仿真软件的负担，消耗较多的仿真时间[5-6]。
在西门子公司的“Trans Bay Cable”工程中，桥臂子模块数目已经达到200[7]。
基于MMC电磁暂态仿真过程中，随着子模块数目的增多，极大的增加了仿真负担。
因此，需要设计一种常快速的电磁暂态仿真方法，简化系统电路，缩短仿真用时。
1 MMC等效建模方法如果上下桥臂互补通断，则子模块只在投入和切除状态之间相互切换，闭锁状态不会出现。
这样单个桥臂中的一组IGBT和续流二极管可用一个理想开关等效。
IGBT的触发信号作为该开关的通断信号，可得图4所示的子模块等效简化电路。
2仿真分析为了验证MMC等效建模方法的正确性与有效性，在PSCAD中建立分别了50级联MMC-HVDC直流输电系统等效模型和实际模型。
高压直流输电系统的可靠性分析一、引言随着能源需求的增长和能源供应的不断优化，高压直流输电系统作为一种新兴的能源传输方式，正在逐渐成为电力行业的关注焦点。
然而，输电系统的可靠性是保障能源传输的重要因素之一。
本文将对高压直流输电系统的可靠性进行分析和探讨。
二、高压直流输电系统的特点高压直流输电系统是一种将交流电能转换为直流电能，并通过电缆或空间通道进行传输的输电方式。
相比传统的交流输电系统，高压直流输电系统具有以下特点：1. 电能损耗低：由于直流输电系统经过整流变换，减少了电能由于电流频率变化而导致的电阻损耗和电感损耗，因此电能输送效率更高。
2. 线损小：高压直流输电系统可通过采用高压高频率来降低电流的大小，从而减少线路的电阻损耗。
3. 传输距离远：因为高压直流输电系统中的直流电流不会出现交流电流的衰减问题，所以可以实现更长距离的输电。
三、高压直流输电系统可靠性影响因素高压直流输电系统的可靠性受多个因素影响，下面将介绍几个主要因素：1. 设备可靠性：输电系统中的设备包括整流器、逆变器、电缆等，对于系统的可靠性起着至关重要的作用。
设备的设计、制造和运维水平将直接影响系统的可靠性水平。
2. 环境因素：输电系统运行在多样的环境条件下，如极端天气、高温、低温、高海拔等情况。
这些环境因素对设备的性能和可靠性产生重要影响。
3. 维护和修复周期：定期的维护和修复周期对于设备的可靠性至关重要。
不合理的维护和修复策略可能导致设备故障和系统中断。
四、高压直流输电系统可靠性评估方法为了确保高压直流输电系统的可靠性，需要对其进行评估。
以下是几种常用的评估方法：1. 故障树分析：故障树分析是一种定性和定量分析方法，用于识别系统故障发生的可能性和潜在原因。
通过构建故障树模型，可以对系统的可靠性进行评估，以提前采取措施防止故障发生。
2. 可靠性指标：可靠性指标是评估系统可靠性的指标，包括平均故障间隔时间、平均修复时间、故障率等。
高压直流输电系统的可靠性评估与改进高压直流输电系统是一种用于远距离输电的重要技术，具有输电损耗小、输电能力强、占用土地面积小等优点。
然而，由于环境、设备老化、运营维护等原因，高压直流输电系统的可靠性存在一定的挑战。
因此，对高压直流输电系统进行可靠性评估，并采取相应的改进措施，对确保系统的稳定运行具有重要意义。
首先，对于高压直流输电系统的可靠性评估，可以从以下几个方面进行考虑：1. 设备可靠性评估：包括整流器、逆变器、变压器等设备的可靠性评估。
通过对设备的运行数据进行统计分析，可以评估设备的平均故障率和平均修复时间。
同时，还可以进行设备的可靠性指标计算，如MTTF（平均无故障时间）、MTTR（平均修复时间）等。
2. 环境可靠性评估：考虑到高压直流输电系统常常处于极端环境条件下运行，如高温、低温、高海拔等，需要对环境对系统可靠性的影响进行评估。
通过对环境因素的测量和分析，可以确定环境对设备寿命和可靠性的影响程度，并采取相应的措施，如设备保护、冷却措施等。
3. 运营维护可靠性评估：对高压直流输电系统的运营维护过程进行评估，包括设备巡检、故障处理、预防维护等。
通过对运营维护数据的统计和分析，可以评估运营维护活动对系统可靠性的影响，并提出相应的改进措施，如优化巡检计划、加强培训等。
在可靠性评估的基础上，为了提高高压直流输电系统的可靠性，可以采取以下改进措施：1. 设备更新和升级：对老化和性能较差的设备进行更新和升级，采用先进的技术和材料，提升系统的可靠性。
2. 故障预测与预防：通过对系统运行数据的监测和分析，建立故障预测模型，提前预测可能发生的故障，采取相应的预防措施，以降低故障发生的频率和影响。
3. 维护策略优化：通过对运营维护数据的分析，优化维护策略，确定适当的维护周期和维护内容，提高运营维护效果，降低系统故障率。
4. 紧急备用设备：针对关键设备，设置紧急备用设备，以应对设备故障时的应急情况，保证系统的持续运行。
高压直流输电系统的可靠性分析与优化高压直流输电系统作为一种新型电力输送方式，具有较低的损耗、长距离输送能力强等优点，被广泛应用于电力输送领域。
然而，在实际运行过程中，由于系统的复杂性和外界环境的影响，高压直流输电系统的可靠性问题成为制约其稳定运行的重要因素。
因此，对高压直流输电系统进行可靠性分析与优化具有重要的实际意义。
一、可靠性分析高压直流输电系统的可靠性分析是对系统结构、元件的故障和影响因素进行系统评估的过程，主要包括以下几个方面。
1. 系统失效模式与影响分析：通过对系统运行中各个部件的失效模式进行研究，分析各种故障对系统正常运行的影响，以准确评估系统的可靠性。
2. 失效概率与失效率的计算：通过对系统元件失效率的估算，可以得出系统失效的概率，并通过统计数据和经验模型对失效概率进行验证。
3. 故障树分析：利用故障树方法，将系统的故障事件以树形结构进行建模，通过对各个故障事件的概率和逻辑关系进行分析，找出系统故障的根本原因。
二、可靠性优化在可靠性分析的基础上，可以针对系统存在的不足之处进行可靠性优化，以提高系统的可靠性和稳定性。
1. 应急措施与备份系统：设计应急措施和备份系统是提高高压直流输电系统可靠性的重要手段。
在系统发生故障时，应急措施可以及时切换至备份系统，保障系统的可靠运行。
2. 设备选型与优化：选择合适的设备和材料，进行合理的设备布局，对系统的可靠性具有重要的影响。
通过对设备的可靠性、寿命等指标进行评估和优化，可以提升系统的整体可靠性。
3. 维护与检修策略：建立科学合理的维护和检修策略是保障系统长期稳定运行的关键。
通过对系统的定期检查、故障预防和维修保养等措施，可以提高系统的可靠性和延长设备的使用寿命。
4. 系统监测与管理：通过引入先进的监测与管理技术，对高压直流输电系统进行实时监测和数据分析，可以及时发现潜在的故障隐患，为系统的可靠性分析和优化提供可靠的数据支持。
三、案例分析以中国南方电网公司的广东省电网高压直流输电工程为例，进行可靠性分析与优化。
高压直流输电系统可靠性评估方法分析作者：刘晶来源：《商情》2014年第46期[摘要]：我国远程输电的主要方式是高压直流输电技术，高压直流系统具有元件多、传输容量大、运算复杂和故障率较高等特点。
所以，对高压直流输电的可靠性进行评估对于供电持续性具有重要的实际意义，是一项重要工作。
首先，阐述了频率和平均持续时间法、故障树分析方法和FAT-FD混合法，这是现有研究中评价高压直流输电系统的可靠性的常用方法。
然后，对这三种方法的优缺点进行对比分析。
最后，得出故障树分析法和频率及持续时间法对评估高压及特高压直流输电系统可靠性较有效，FTA-FD混合法更符合实际运行情况这一结论。
[关键词]：高压直流输电可靠性评估1引言在我国，煤炭、水能较为丰富，但是用电负荷和发电能源的地区分布极度不均衡，这种特殊国情和电力巨大的发展空间使得我国能源配置的方式和资源分布特点发生了很大的变化。
它使得我国能源特别是电力在跨区域进行大规模流动成为了必然，这对于国民经济的发展具有重要的作用。
与此同时，在借鉴国内外经验和结合我国国情的情况下，高压直流输电技术得到了飞速发展，已经成为我国进行远距离输电的重要方式。
因而，本文对高压直流输电系统可靠性的三种常用方法进行对比分析具有重要实际意义，以期能为我国高压直流输电技术的进一步发展提供一定的借鉴。
2高压直流输电可靠性评估方法由目前研究成果可知，高压直流输电系统可靠性评估常用方法有频率和平均持续时间法（FD）、故障树分析方法（FTA）、故障树分析法与频率和持续时间法相FTA-FD混合法、串并联网络分析法、Mont Carlo混合法，其中，在我国用的最多的是前三种方法，鉴于篇幅有限，本文对前三种方法进行阐述，分析其优缺点和适用性。
2.1频率和平均持续时间法频率和平均持续时间法即FD法，其数学基础是：当其处于稳定状态时，建立状态持续时间、状态概率以及状态频率三者之间的关系。
在这种稳定状态下，状态i的频率关是指状态i 转移到其它状态的平均次数，转移颇率fij是指从状态i转移到状态j的平均次数。
高压直流输电系统的可靠性评估与提升在能源需求日益增长的背景下，高压直流输电系统作为一种重要的电力传输方式，其可靠性评估和提升显得尤为重要。
本文将从可靠性评估的方法和指标入手，分析高压直流输电系统的可靠性问题，并提出相应的提升策略。
一、可靠性评估方法高压直流输电系统的可靠性评估需要综合考虑诸多因素，包括设备可靠性、供电可靠性、传输可靠性等。
常用的可靠性评估方法包括故障树分析、可靠性指标计算和可靠性预测等。
1. 故障树分析故障树分析是一种将系统故障按照逻辑关系构建成树状结构，通过分析各个故障事件之间的关联关系，评估系统的可靠性。
通过分析高压直流输电系统中各组成部分的故障树，可以评估不同故障事件对系统可靠性的影响程度，从而有针对性地进行改进和提升。
2. 可靠性指标计算可靠性指标计算是利用统计方法对系统的可靠性进行评估，常用的指标包括平均无故障时间（MTTF）、失效率（FAR）、失效概率（PF）等。
通过对高压直流输电系统各组成部分的可靠性指标进行计算，可以获得系统整体的可靠性水平，并识别出影响系统可靠性的关键部分。
3. 可靠性预测可靠性预测是通过建立数学模型，预测系统在未来一段时间内的可靠性水平。
通过考虑系统设备寿命、维修保养等因素，可以对高压直流输电系统未来的可靠性进行合理预测，并采取相应措施以提高系统的可靠性。
二、高压直流输电系统可靠性问题分析在实际应用中，高压直流输电系统可能面临多种可靠性问题，主要包括设备故障、供电中断和传输失效等。
1. 设备故障高压直流输电系统中的设备包括换流站、变压器、电缆等，这些设备的故障可能导致整个系统的故障。
常见的设备故障包括电缆短路、变压器过载和换流站故障等。
针对这些问题，可以通过定期检测和维护设备，加强设备的可靠性设计等方式来降低设备故障的风险。
2. 供电中断供电中断是指输电系统无法正常供电的情况，可能由于外部原因（如自然灾害）或系统内部设备故障引起。
为了降低供电中断的风险，可以采取双回路供电、备用电源以及完善的监测系统等方式来确保系统的连续供电。
高压直流输电可靠性评估综述摘要：随着高压直流输电技术的不断发展，实际工程的日益增多，以及交直流联合电力系统的出现，高压直流输电系统的可靠性已成为影响整个电力系统可靠性的重要因素，因此，迫切需要评估高压直流输电系统的可靠性以及分析各种影响因素。
本文主要介绍了目前主流的高压直流输电系统的可靠性评估方法。
通过介绍每种方法原理，对比每种方法的优缺点，提出对未来高压直流输电可靠性评估方法的认识。
关键词：高压直流输电，FD方法，故障树法，GO 法，混合法1 引言电力系统的根本任务是为用户提供优质经济安全可靠的电能。
直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，在我国电网的发展中将占有非常重要的位置。
随着高压直流技术的发展和工程实例的增多，高压直流输电系统的可靠性已成为影响整个电力系统可靠性发展的重要因素。
由于高压直流输电技术主要运用于远距离大功率输电、大区联网和系统间非同步联络以及地下或海底电缆输电等特殊场合，这就对高压直流系统的可靠性提出了很高的要求，而其可靠性的改善也将给整个电力系统的安全、可靠和经济运行带来巨大的效益。
因此，评估高压直流输电系统的可靠性以及分析各种影响因素，并提出相应的对策，是一项十分重要的工作[1]。
我国对高压直流输电系统可靠性的研究开始于80年代初，研究工作针对葛洲坝可靠性指标、计算参数以及可靠性综合分析和决策等开展了较系统的理论研究。
虽然我国在这方面的研究起步较晚，但经过科研人员的努力，已取得丰硕的成果。
目前高压直流输电系统可靠性评估中使用到的主要方法有故障树法（FTA法）、频率持续时间法（FD法）、故障树法和频率持续时间法相混合的方法等。
2 高压直流输电系统简介2.1 高压直流输电系统的典型结构在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对安全稳定及电能质量的要求，换流站中应包括的主要设备或设施有：换流阀、换流变压器、平波电抗器、交流开关设备、交流滤波器及无功补偿装置、直流开关设备、直流滤波器、控制与保护装置以及远程通信系统等。
输电线路的等效模型解释说明以及概述1. 引言1.1 概述输电线路是将电能从发电站传输到用户终端的关键组成部分。
然而，输电线路在传输过程中会遇到各种复杂的环境和负载条件，这些都会对电能的传输效率和稳定性产生影响。
为了更好地理解和分析输电线路的行为特性，需要建立模型来描述其运行状态。
1.2 文章结构本文将重点讨论输电线路的等效模型，并深入探讨等效模型在解决不同情景下的应用。
文章按照以下方式组织内容：- 第二部分将介绍输电线路的基本原理和背景知识。
- 第三部分将详细解释什么是等效模型，以及等效模型在分析和设计中的作用。
- 第四部分将概述常见的等效模型类型，并比较线性等效模型和非线性等效模型之间的差异。
- 第五部分将介绍等效模型建立方法和相应工具。
- 最后一部分将总结等效模型对于理解输电线路行为的重要性，并对未来研究方向提出展望和建议。
1.3 目的本文的目标是帮助读者全面了解输电线路的等效模型，并认识到等效模型在电力系统工程中的重要性和应用价值。
通过对等效模型的详细讨论和分析，读者将能够更好地理解并运用等效模型来解决实际问题，并为未来的研究和发展提供指导。
2. 正文输电线路是电力系统中重要的组成部分，用于传输高压电能。
为了对输电线路进行研究和分析，需要建立合适的数学模型来描述其行为和性能。
本文将详细介绍输电线路的等效模型。
等效模型是一种简化和抽象表示方法，旨在准确地描述输电线路的特性，同时保持适当的复杂度。
通过使用等效模型，可以更容易地进行计算和分析，并得出对实际线路行为的准确预测。
等效模型基于一些假设和近似，其中最常见的假设是将实际输电线路看作是由一系列串联的元件或单元组成。
这些元件可以包括电阻、电感和电容等，并且它们的数值参数可以由实际测量数据或理论计算获得。
在建立等效模型时，需要确定正确的元件连接方式以及各个元件之间的关系。
这通常涉及到使用网络理论和电路分析技术来推导出合适的方程式，并考虑到频率对于线路响应的影响。
高压直流输电系统的典型结构及可靠性评估摘要：近年来直流输电工程中普遍用到了新型半导体器件，有效地推动了直流输电技术的发展。
随着社会的进步、经济的高速持续发展以及技术的革新，对电力的需求越来越大，远距离、大功率、控制灵活的高压直流输电工程越来越多。
文章从高压直流输电系统的发展概况入手，介绍其主要优点、典型结构和可靠性评估方法，最后指出：随着计算机技术和可靠性评估方法的发展，高压直流输电系统的可靠性评估有新的进步。
关键词：高压直流;大功率输电;典型结构;可靠性1 高压直流输电系统发展概况直流发电机发出来的电直接供给直流负荷的方式是直流输电的第一次应用。
但因为无法直接升高直流电压，并且技术落后，限制了输电距离，直流输电的发展一度受到阻碍。
19世纪80年代和90年代，随着交流发输电技术的发展，交流电几乎完全替代了直流电，并发展成今日规模巨大的电力系统。
1954年瑞典采用海底直流电缆进行输电，从此直流输电开始了新时代。
20世纪70年代以后，随着电力电子技术的进步，高电压大容量的晶闸管令直流输电得到了大力发展。
1972年，晶闸管技术第一次应用在加拿大的伊尔河HVDC工程。
近年来，新型半导体器件在直流输电工程中得到了广泛应用，从而带动直流输电技术的发展。
伴随着社会经济、技术的持续进步与技术的革新，对电力的需求越来越大，远距离、大功率、控制灵活的高压直流输电工程越来越多。
与交流输电相比较，直流输电凭借它固有的技术特点和经济特点，在远距离大功率输电、大区联网、利用电缆跨海输电、限制短路电流以及向负荷密集的大城市供电等方面，均发挥着其独特的作用。
目前，高压直流输电系统的可靠性已逐步成为整个电力系统可靠性重要的组成部分，分析影响可靠性的各种因素具有重要的理论意义和工程实用价值。
我国的煤炭和水能等发电能源很丰富，但多数分布在中西部，而我国的大多数电力负荷却集中在东部沿海地区，这就需要远距离大功率的电能输送以满足生产生活的需求。
高压直流输电系统稳定性分析与建模随着电力需求的增加和远距离跨地区输电的需求，高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission，简称HVDC）系统作为一种可靠的高效率输电方式受到了越来越广泛的关注。
然而，HVDC系统的输电稳定性问题一直是研究的热点和难点。
本文从 HVDC 系统的稳定性入手，对 HVDC 系统的建模和稳定性分析进行探讨。
一、HVDC系统的基本结构HVDC系统由直流输电电源、两端换流阀、电缆或架空线路和两端的交流系统组成。
其中，直流输电电源可以是直流发电机组、直流电压源逆变器或者电压源换流器；两端换流阀则由大量的晶体管或者IGBT模块组成；电缆或架空线路则是用来进行高压输电的主要组成部分；交流系统主要是为了改变水平或垂直的交流电压，以符合整个直流系统的运行规格要求。
二、HVDC系统的稳定性问题HVDC系统的稳定性一直是研究的热点。
主要体现在两个方面：1、稳态稳定性HVDC系统在长期稳定性方面是非常重要的。
稳定状态是指系统在一定运行电压和功率条件下的稳定运行能力，例如等效电阻和容性等，长时间的稳定运行需要良好的控制环节和维护措施。
2、动态稳定性HVDC系统在正常运行及外部故障条件下的动态稳定性也是非常关键的。
其中，动态稳定性指系统在内部或外部干扰下的稳定运行能力，如电源波动、故障断电等情况下，整个系统是否能够保持稳定的运行状态。
三、HVDC系统的稳定性分析方法基于上述稳定问题，针对 HVDC 系统的两种稳定性问题，我们需要采用一种可靠的方法来进行稳定性分析。
以下是常见的两个方法：1、线性化模型法线性化模型法是一种较为常用的 HVDC 系统稳定性分析方法。
该方法通过对系统相应模型的特征进行线性化，从而使系统在应变的同时能够稳定运行。
线性化模型一般可以在不同的电压和功率下运行，并且可适应各种干扰，如负载变化、故障关闭等。
2、非线性模型法非线性模型法作为另一种常用的 HVDC 系统稳定性分析方法，其所使用的模型具有更高的精度和逼真性。
特高压交直流输电系统的可靠性分析天津天大求实电力工程有限公司 300384摘要：本文对于1000kV/± 800kV直流输电系统结构的实际运行状况、可靠性指标和相关元件进行了阐述，并在此基础上设计了两种基于串联输电的系统可靠性评估方法，对强迫停运对电网运行稳定性的影响进行比较分析。
希望通过相关的分析，对业内该方向的研究提供一定的借鉴。
关键词：直流输电；可靠性指标；特高压。
引言智能网络是适应温室气体减排和低碳经济发展，鼓励可再生能源生产绿色能源，逐步取代传统石化能源，提供智能自动化、可靠性、安全性和经济性的现代网络，高可靠性和自给自足性是智能网络的重要特征和目标传输的可靠性意味着考虑到合理的计划停机时间，系统节点必须停止。
它可以抵抗断开连接。
它包括两个层次：传输充分性和工作稳定性。
一个国家未来的电力分配，特别是可再生能源和区域能源分配，需要高压远距离传输点或点数据。
分析了两种输电方式的可靠性，并采取经济合理的稳定措施提高运行的可靠性和稳定性，考虑到当地高压直流输电线路规划建设的特殊性，有利于实现“智能电网” 的目标。
利用1000kV/±800kV直流输电系统的结构，建立了基于确定性系统的串联系统可靠性评估模型和方法。
两个输电系统的可靠性均采用元件或子系统运行可靠性的统计数据。
分析了两个输电系统的可靠性，研究了两个输电系统强迫停运对电网运行稳定性和电网稳定措施经济性的影响，认为1000kV交流通信系统的可靠性将明显高于± 800kV直流系统；1000kV大容量交流远传采用±800kV双回输电系统，“单极调制”稳定、简单、高效，能明显提高网络安全水平和稳定运行；当与运行可靠性和稳定性兼容时，应建立交流系统，将1000kV MW功率传输至小于±800KW的双回路电路，并根据“实际可用传输容量”运行。
1 交直流输电系统的可靠性模型与评估方法交流/直流输电系统可靠性的定义。
关于交直流系统的可靠性评估陈野摘要：高压直流输电技术的创新应用与交直流混合输电工程的投运，促使交直流系统的可靠性评估成为当前的重点内容，本文从当前的双极直流系统的构成入手，深入进行分析，并结合实际情况构建等效模型，建立合理的可靠性评估体系，以供相关人员参考。
关键词：交直流系统；可靠性评估；多状态模型一、双极直流系统的构成分析现代高压直流输电系统主要是应用较为常见的双极双桥12脉波接线方式进行连接，其系统主要由换流变压器、换流桥、交流滤波器、断路器、直流输电线路以及极设备等几部分组成，通过各部分的相互配合，构成完整的系统。
以实际为例，在高压直流输电系统运行中，如果不考虑备用部件部分，则包括八个换流桥，并且每个换流桥包含六个晶闸管阀壁，在每一侧的每一级上均含有一组换流变压器，整个输电系统共包含四组换流变压器以及八个断路器，同时在每侧每级上设置一组交流滤波器，装设极设备，由直流滤波器与直流平波电抗器组成，在整个系统中总共包含有四个极设备，以保证系统稳定的运行[1]。
二、构建双极直流系统的等效模型整流器的交流测中，每极主要包含一组交流滤波器与一个电容器，在连接过程中主要通过并联的方式进行放置，并保证其容量合理[2]。
例如，下表是构建等效模型中整流器交流侧电容器与交流滤波器的等效电容，如表1所示。
在构建双直流系统的等效模型中，主要是以塔杆为基础，由断路器、平波电抗器、换流站以及变压器组成，将两个直流滤波器进行并联放置，在正常运行过程中，其容量为1pu,而如果其单独一个正常工作时其容量则为0.6pu，而其余的传输线、断路器、变压器、换流站以及平波电抗器等其等效容量均为0.5pu。
例如下图案例的等效模型，如图1所示。
三、直流系统的多状态模型以直流系统的等效模型为基础，明确其实际的系统组成元件，根据原始数据获得多状态模型，具体来说，主要包括以下几个步骤：第一，通过对直流系统的实际运行情况进行分析，将存在的故障结果划分，主要包含三类，一类单极停运；一类为双极停运；一类为容量降低。
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 7221998206225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 ∈8pij(∃t )=1-∑i ≠j ,j ∈8Αij∃t +o (∃t )(2)A =Α00Α01…Α0N 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)831999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 =0p 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∑Ni =0pi=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 =∑Ki =0piA =1-A =∑Ni =K +1pi(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∃tP r {X (t +∃t )=j ∩X (t )=i }=li m t →∞li m ∃t →01∃tP 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 ≠jf ij ,所以式(8)可化为:f i =p i∑j ≠iΑij(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:f1′=∑i ∈1′∑j 1′fij=∑i ∈1′p i∑j 1′Αij(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:f1′22′=∑i ∈1′∑j ∈2′fij=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)93・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 lvef3′22′=p 7Χv +2p 8Χv +3p 9ΧvΚ1=f1′22′p 1′=f 1′22′p 1+p 2=24ΚvΚ2=f2′23′p 2′=f2′23′p 3+p 4+p 5=12ΚvΛ1=f2′21′p 2′=Χv (p 4+2p 5)p 3+p 4+p 5Λ2=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 71941 1021720175 11 680换流变压器010072411636216611008 760直流线路412248186988161极设备0107111155758144交流滤波器0139614100625172控制及保护0120081001 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 m4 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 MW0备用两极运行01970 892 271502 0801035 306单极运行01028 892271742 5401001 041两极停运01000 12601240 45401000 526 1271654 1981541 17317701备用两极运行01986 722 191054 1101050 495单极运行01013 252191060 4201000 676两极停运01000 02401063 16601000 381581261 14991331 78810294 转移频率的性质,建立了高压直流输电系统的数学模型。
