電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估發(fā)輸電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估

由于輸電系統(tǒng)受發(fā)電系統(tǒng)的種種約束和限制，單獨(dú)評(píng)估輸電系統(tǒng)是不合理的.因此，輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估實(shí)際上往往是發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估，也是電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估中最復(fù)雜的一個(gè)問題。

發(fā)輸電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷位于不同地點(diǎn)，并通過輸電網(wǎng)連接。在這種系統(tǒng)中，即使發(fā)電機(jī)全部可用，仍有可能要削減負(fù)荷。其原因在于多重線路失效可能引起一個(gè)或多個(gè)母線從系統(tǒng)分離，并且一些失效事件還可能引起線路過載或電壓越限而強(qiáng)迫削減負(fù)荷.換句話說，發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的系統(tǒng)分析并非是簡(jiǎn)單的連通性問題，它涉及到潮流計(jì)算、故障分析以及諸如消除過載、發(fā)電重新調(diào)度、負(fù)荷削減和切換操作等校正措施。系統(tǒng)狀態(tài)選擇中許多問題的考慮也導(dǎo)致了評(píng)估更復(fù)雜。發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的方法大致可以分為解析法和蒙特卡羅模擬法。

發(fā)電一負(fù)荷需求系統(tǒng)(generation}}emand sys-tem)常常被稱為發(fā)電系統(tǒng).由于忽略發(fā)電與負(fù)荷之間的電網(wǎng)部分，發(fā)電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，專門針對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估文獻(xiàn)也相對(duì)較少，主要是針對(duì)發(fā)電系統(tǒng)備用容量的評(píng)估。

電力系統(tǒng)可靠性與備用容量緊密相關(guān)，可通過評(píng)估可靠性水平與調(diào)整備用容量以滿足可靠性的要求.評(píng)估發(fā)電系統(tǒng)備用容量的方法主要可分為確定性評(píng)估方法和概率性評(píng)估方法兩類。確定性備用容量評(píng)估方法，不能反映系統(tǒng)當(dāng)前機(jī)組的數(shù)量、性能、出力變化以及負(fù)荷的不確定性等因素，同時(shí)也沒有明確的指標(biāo)衡量備用水平.因此，近年來主要采用概率性評(píng)估方法.概率法能較全面地反映系統(tǒng)的狀況，而且在國(guó)外已經(jīng)有成熟的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

各國(guó)經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐，大都制訂了相對(duì)成熟的發(fā)電系統(tǒng)備用容量評(píng)估方法及標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)有PJM電力市場(chǎng)系統(tǒng)，澳大利亞有國(guó)家電力市場(chǎng)管理公司(NEMMCO)。在我國(guó)，關(guān)于發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估方面的研究相對(duì)較少，周家啟教授等人提出過一種多元件備用系統(tǒng)可靠性分析。該評(píng)估方法把多元件備用系統(tǒng)分為不可修復(fù)系統(tǒng)和可修復(fù)系統(tǒng)兩種，可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性分析采用泊松分布，不可修復(fù)系統(tǒng)采用馬爾可夫隨機(jī)模型。然而，元件失效概率采用泊松分布來描述尚缺統(tǒng)分的理論依據(jù)，因此，該文通過泊松隨機(jī)過程解決多元件可修復(fù)備用系統(tǒng)的可靠性問題還有待檢驗(yàn) 。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的研究由來已久，從上個(gè)世紀(jì)60年代起，大致經(jīng)歷了3個(gè)階段，分別為確定性評(píng)估、概率評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。確定性方法只重視最嚴(yán)重的事故如“N-1”事故檢測(cè)，其確定的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)顯得過于保守。概率評(píng)估方法考慮了事故發(fā)生的概率，但并未考慮事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，沒有很好地協(xié)調(diào)安全與經(jīng)濟(jì)二者的關(guān)系。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的優(yōu)勢(shì)在于將事故發(fā)生的概率與產(chǎn)生的后果(如經(jīng)濟(jì)損失等)相結(jié)合，將風(fēng)險(xiǎn)與效益聯(lián)系起來，定量地反映了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)安全指標(biāo)。

系統(tǒng)可靠性的評(píng)估通常分為充裕度和安全度的評(píng)估.充裕度是指電力系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)、輸、變電設(shè)施額定容量和電壓波動(dòng)容許限度內(nèi)，考慮元件的計(jì)劃和非計(jì)劃停運(yùn)以及運(yùn)行約束條件下連續(xù)地向用戶提供電力和電能量需求的能力。安全性是指電力系統(tǒng)經(jīng)受住突然擾動(dòng)并不間斷地向用戶提供電力的能力，突然擾動(dòng)包括突然短路和失去非計(jì)劃停運(yùn)的系統(tǒng)元件等情況。

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估是將充裕度與安全度分開進(jìn)行研究的，隨著分析方法的發(fā)展和對(duì)問題討論的深入，出現(xiàn)了將兩者結(jié)合起來趨勢(shì)。

電力系統(tǒng)正逐漸發(fā)展成為超大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)，具有容量上超大規(guī)模、空間上廣域分布、擾動(dòng)傳播范圍大等特征。電力系統(tǒng)越來越趨于復(fù)雜化，這種飛速發(fā)展給其穩(wěn)定運(yùn)行和控制帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。另外，隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)各供應(yīng)商更注重電網(wǎng)長(zhǎng)期效益，即在一定的可靠性下維持較低的運(yùn)行成本，而迄今為止，尚未在系統(tǒng)層次形成一整套完整的可靠性評(píng)估體系。

由于電力系統(tǒng)復(fù)雜性，在現(xiàn)有的計(jì)算能力和精度要求條件下，對(duì)包括發(fā)電、輸電和配電在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估是不現(xiàn)實(shí)的 。

配電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估起步較早、發(fā)展較快。由于配電系統(tǒng)直接面對(duì)用戶，研究范圍相對(duì)較小，研究方法也比較通用，已有大量的文獻(xiàn)針對(duì)配電系統(tǒng)(包括輻射狀配電系統(tǒng)和環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng))進(jìn)行了可靠性評(píng)估等方面的研究。

對(duì)于配電系統(tǒng)，可靠性評(píng)估常用的解析法和蒙特卡羅法是可以通用的.多年來，解析法已在配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中獲得廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外大部分文獻(xiàn)采用的是解析法，使用這種方法計(jì)算負(fù)荷點(diǎn)和系統(tǒng)的平均性能指標(biāo)十分方便.蒙特卡羅法與應(yīng)用于發(fā)輸電系統(tǒng)的可靠性評(píng)估相似，均是對(duì)系統(tǒng)每一元件出現(xiàn)的狀態(tài)的概率進(jìn)行抽樣來確定失效概率及頻率等風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

另外，由于蒙特卡羅法的抽樣復(fù)雜性等不可避免的缺點(diǎn)，也有學(xué)者提出將解析法與蒙特卡羅法結(jié)合起來應(yīng)用的混合法.例如，任震等人提出先用解析法將網(wǎng)絡(luò)等值簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單的主饋線系統(tǒng)，然后用蒙特卡羅法求解各可靠性指標(biāo)，解決了復(fù)雜配電網(wǎng)模擬過程中在故障點(diǎn)遍歷搜索麻煩的難題。其他學(xué)者也在簡(jiǎn)化故障遍歷狀態(tài)方面作出了努力，例如李志民等人提出故障模式與后果分析法(FMEA)，該算法根據(jù)配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將樹的先根優(yōu)先遍歷和后根優(yōu)先遍歷技術(shù)分別用于配電網(wǎng)潮流的功率前推和回代計(jì)算，充分利用了配電網(wǎng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使潮流計(jì)算很好地潛入到了可靠性評(píng)估算法中。別朝紅等人提出了一種將最小路徑法與等值法相結(jié)合的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估算法，該算法首先通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分層處理，應(yīng)用可靠性等值原理將復(fù)雜配電系統(tǒng)逐步等值為簡(jiǎn)單的輻射形配電網(wǎng)，再應(yīng)用最小路徑方法計(jì)算系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，從而提高了評(píng)估效率 。2100433B

電力系統(tǒng)可靠性涉及可靠性管理和可靠性評(píng)估兩個(gè)領(lǐng)域。電力可靠性管理主要是對(duì)已運(yùn)行的電力系統(tǒng)及主要設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與管理，包括擬定電力行業(yè)可靠性管理的標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)則；電力行業(yè)各項(xiàng)可靠性信息的采集、統(tǒng)計(jì)、分析；電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的監(jiān)督等。

可靠性評(píng)估主要是研究電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)的方法、模型，對(duì)電力系統(tǒng)擴(kuò)展的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性比較分析等。 2100433B

電力系統(tǒng)的可靠性是電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的一種屬性，而電力系統(tǒng)的可靠性水平則通過一系列可靠性指標(biāo)來評(píng)價(jià)，人們也把這些作為電網(wǎng)穩(wěn)定的判定依據(jù)。另外在電力系統(tǒng)規(guī)劃過程中，尤其是增設(shè)電廠、擴(kuò)建電網(wǎng)規(guī)劃過程中，可以通過使用可靠性指標(biāo)體系評(píng)估出的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，作為指導(dǎo)依據(jù)。

就我國(guó)現(xiàn)有的電力監(jiān)管體系，電力系統(tǒng)的可靠性是以供電企業(yè)的社會(huì)承諾的形式對(duì)外公布的，并且受政府的一些文件規(guī)定的制約。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)可靠性指標(biāo)，電力企業(yè)往往需要投入大量的人力和物力對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，以最大限度上保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，然而各個(gè)地區(qū)、各種用戶對(duì)可靠性要求的水平不一樣，可靠性承諾可能不滿足各個(gè)地區(qū)的實(shí)際需求，回在一定范圍和一定程度上造成社會(huì)資源的浪費(fèi)。

在完全市場(chǎng)化的情況下，各種電力企業(yè)將以追求自身利益最大化為目標(biāo)，而用戶消費(fèi)單位電能也將考慮減少費(fèi)用和獲取最優(yōu)的服務(wù)。政府部門也將不會(huì)強(qiáng)制電力企業(yè)在加強(qiáng)可靠性方面進(jìn)行投資，這種情況下，如何保證供電可靠性就需要一個(gè)合理的、完善的市場(chǎng)機(jī)制或者說是電價(jià)定價(jià)機(jī)制。

我認(rèn)為可以把電力系統(tǒng)的可靠性認(rèn)為是一種資源或者說產(chǎn)品，一種區(qū)別于傳統(tǒng)資源的特殊資源。通過市場(chǎng)來調(diào)節(jié)可靠性資源的供需關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值最大化。電力系統(tǒng)的可靠性資源供需關(guān)系還會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生較大的影響，如果供大于需，則是電力投資的浪費(fèi);如果供小于需，則可能對(duì)其他電力需求行業(yè)會(huì)造成較大影響;只有供需平衡才是最有型態(tài)。 2100433B

可靠性是指在預(yù)定條件下，一個(gè)組件、設(shè)備或系統(tǒng)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃缘奶匦灾笜?biāo)稱之為可靠度，可靠度越高，意味原件可靠運(yùn)行的概率越高，故障少，維修費(fèi)用低，工作壽命長(zhǎng)；可靠性低，意味著電力設(shè)備壽命短暫，出現(xiàn)過多的故障，維修成本高，直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。電力發(fā)展在整個(gè)開發(fā)過程中，可靠性貫穿于產(chǎn)品和系統(tǒng)每一個(gè)環(huán)節(jié)。可靠性工程涉及到故障統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)的可靠性定量評(píng)估對(duì)電力設(shè)備的操作和維護(hù)具有重要作用，下面從充裕性和安全性兩個(gè)方面來進(jìn)行闡述。