电力系统可靠性基础知识PPT

使用单一负荷曲线； 某些母线上的负荷可能在全部研究时间内保持恒定； 将各个母线负荷按其遵循的不同负荷曲线分类为相应
的母线组；
4) 故障分析
发电机组的预想故障分析简单直观。如果在每个 发电机母线上余下的发电容量可以弥补同一母线上由 于失去发电机而引起的不可用容量，则无需削减负荷； 否则，就应当使用最优化潮流模型来研究发电容量的 重新调度。
1) 基本步骤
发输电系统风险评估主要包括四个方面：
确定元件失效模型和负荷模型； 选择系统状态； 识别并分析系统问题； 进行可靠性指标计算。
方法：状态枚举和蒙特卡罗仿真
2) 元件失效模型
发电机组使用两态（运行和停运）或多态（计入 降额状态）模型来模拟。当使用蒙特卡罗模拟法 时，所有发电机的状态或状态转移都可直接抽样 而无需简化；当使用状态枚举法时，系统状态数 随发电机台数及其降额状态数呈指数增长；
对于复杂系统使用的方法，其基本思路是通过 包括以下四个步骤的迭代过程实现可靠性评估：
选择一个系统状态； 分析系统状态，判断其是否是失效状态； 计算失效状态的风险指标； 修改累计指标。
复杂系统（续）
状态枚举法和蒙特卡罗模拟法是两种不同的选择系 统状态的主要方法。
两种方法的指标计算公式有不同的表达式，但这两 种方法中的系统分析是相同的，而且不依赖于系统状态 的选择方法。
输电元件包括架空线路、电缆、变压器、电容器 和电抗器等，通常用两状态（运行和停运）模型 来模拟这些元件；
高压直流输电（HVDC）线路有时要求用多态模型 来计入一个或多个降额状态；
3) 负荷曲线模型
当使用序贯蒙特卡罗仿真时，直接利用时序负荷 曲线作为负荷模型；对于状态枚举法或状态抽样 法，则利用非时序负荷曲线。

标幺值
当选定三相功率和线电压基准值为 和 时，阻抗和电流的基 准值如下
IB
SB 3VB
网络元件的电压降落
纵分量
横分量
V1
I2
功率损耗
等值串联阻抗产生的功率损耗
S
I
2 2
(
R
jX ) ( S2 )2 (R
V2
jX )
线路对地分布电容产生的无功功率损耗
QB1
1 2
BV12
变压器的励磁损耗
S0
P0
jQ0
P0
j
I0% 100
SN
电力系统的频率特性
在额定频率附件，系统负荷与频率呈线性关系。当系统频率略有下 降时，负荷成比例自动减小。
负荷的频率调节效应系数
P
KD
tg
PD f
O
机组的单位调节功率
机组静态调差系数
调差系数标幺值
f P
fN PGN
f P
f
机组的单位调节功率
KG
1
PG f
• 安规中的高压电气设备： 电压等级在1000V及以上者 • 低压电气设备： 电压等级在1000V以下者
电气设备的四种状态
• 运行：
指连接设备（不包括带串补装置的线路和串补装置）的刀闸（不 包括接地刀闸）及开关在合上位置，将电源至受电端的电路接通 （包括辅助设备如PT，避雷器等），设备的保护按规定投入运行。
电力系统五防
• 防止误分、合断路器。 • 防止带负荷分、合隔离开关。 • 防止带电挂（合）接地线（接地开关）。 • 防止带接地线（接地开关）合断路器
（隔离开关）。 • 防止误入带电间隔。
并列与合环
• 并列：

[例 2-25]
• 设计某一串联系统需要200个相同的元件。
如果要求系统整体可靠性不小于0.99，则
每个元件可靠度的最低0.9值9 应R2该00 是多少？
•
解 按题意可知，
即ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R 0.991 200 0.9995
•
第20页/共106页
可靠性串联系统
对系统可靠性的认识误区：在特定的时间内，已知系统所有单 元的可靠度为90%，则系统可靠度为90%。
0.004516
• 备用相同，概率风险度差1200倍
第29页/共106页
4. 串—并联系统
上两节中所讨论的串联和并联系统是分析更复杂系统的基础。 一般原则是把复杂系统可靠性模型中相应的串，并联支路归并起来从而使系统逐步得到简化，直到简化为一个
等效元件。 这个等效元件的参数也就代表了原始网络的可靠度（或不可靠度）。这种方法通常称为网络简化法。
•
•
第21页/共106页
（2）可靠性并联系统
当系统中任一元件运行， 系 统即能完成规定的功能，则称 这 种系统为并联系统。由代表元 件 的框全部并联构成的网络即为 原 系 统 并 联 等 效 的 可 靠 性 框第图22页。/共106页
此时，系统可靠度可由系统不可靠度的补数求得，即
(2-66)
RP=1-QAQB
第41页/共106页
由表2-1中每个割集包含的元件，根据事件独立性的假设， 按照集合和概率的基本计算规则，将上式进行相应的处理 可得
QS QAQB QCQD QAQDQE QBQCQE QAQBQCQD QAQBQDQE QAQBQCQE QAQCQDQE QBQCQDQE 2QAQBQCQDQE
第4页/共106页

2. 电力系统可靠性评估的目的
各阶段可靠性评估的任务是： 规划阶段--规划系统的可靠性评估有以下几个任务：对未来的电力系统和 电能量需求进行预测；收集设备的技术经济数据；制定可靠性准则和设计标 准，依据准则评估系统性能，识别系统的薄弱环节；选择最优方案。 设计阶段---重点是发输电系统的可靠性评估，其可靠性设计原则是：当 遭受超过设计规程规定的大扰动时，不利影响扩散的风险最小；应使系统有 足够备用容量来限制扰动后果的蔓延，避免停电范围扩大，保护运行人员免 遭伤害，保护设备免遭损坏。 运行阶段---对运行系统进行可靠性评估，以便在可接受的风险度下建立 和实施各种运行方式，确定运行备用容量，安排计划检修，以确定购入和售 出电量，确定互联系统的输送电力和电能量。
se 1 2
Ase A1 A2
式中， A为可用率；U为不可用率； 为失效率。
4. 电力系统可靠性评估方法
4.1.2 并联模型
U pe U1U 2
pe 1 2
Ape A1 A2 A1 A2
式中，A为可用率；U为不可用率 为修复率。
4.1.3
概率卷积模型
发电系统可靠性评估的本质是计算服从一定概率分布的两个随机变量 （即发电容量和负荷需求）之间的差值。这就是数学上的卷积概念。
设两个随机变量X和Y具有下述离散概率密度函数：
p X X i pi
(i 1,, n)
p Y Yk pk
则随机变量
(k 1,, m)
3. 电力系统可靠性指标与准则
1）一般的可靠性指标：
概率：不可修复-----可靠度(Reliability)；可修复系统—可靠度、可用度Availability 频率：单位时间里发生故障的平均次数。 平均持续时间：首次故障的平均时间，故障的平均持续时间。 期望值： 如一年中电力系统发生故障的期望天数。 2）电力系统可靠性指标分类（规划） 为在电力系统中达到所需可靠性水平应满足的条件，可靠性评估应以相应的可靠性准 则为基础。可靠性准则分为： 概率性和确定性指标。 举例：概率性的：电力期望不足；确定性的：N-1 概率性指标分类： 设备类可靠性指标：发（火电、水电、风电）、输电（交流、直流） 系统可靠性指标分为发输电和配电 ---系统可靠性指标（110以上）----发输电模型 ---配电系统用户供电可靠性指标（定义了系统和设备可靠性）； 如：供电可考虑99.99%