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电力系统可靠性评估应用的不同层面
电力系统可靠性评估应用的不同层面
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电力系统可靠性评估的3个层面
可靠性评估与可靠性统计的区别与联系
可靠性统计是从统计的角度对已经发生的故障进行记录，通常用数据库便能 简单解决。 可靠性评估是利用概率论、网络理论、电力系统等知识为基础，建立相应的 可靠性评估理论、模型和算法，对既有的运行或规划网络进行评估。
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图1 RBTS系统单线图
按功能层次的可靠性评估分类
发电系统可靠性 输电系统可靠性 发输电组合系统可靠性 高压配电网可靠性 中压配电网可靠性 电站主接线可靠性 直流输电系统可靠性 电力装备单元件系统可靠性 电力信息系统可靠性…
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电力系统可靠性评估应用的不同层面
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元件的可靠性指标
• 稳态可用度（steady state availability）：稳态条件下， 给定时间区间内的瞬时可用度的均值。 当失效率与修复率均为常数时，稳态可用度表示 为：A=μ/(μ+λ)。稳态可用度简称为“可用度”或“可 用率”。 • 稳态不可用度（steady-state unavailability）：稳态条件 下，给定时间区间内的瞬时不可用度的均值。 当失效率与修复率均为常数时，稳态不可用度可 表示为：U=λ/(μ+λ)。稳态不可用度简称“不可用度” 或“不可用率”。 • A+U=1.0
1248阎 槐线 1248阎 槐线 1125 户 南一线 1127 户 青线
110
10:11
13:46
3.58
小修
BUS5 L9 BUS6
110
07:00
21:00
14
受累停运备用 第三类非计划 停运 小修 架空线路 导线 钢芯 铝绞线 铝线 其它 架空线路 绝缘子 闪 络 自然灾害
110
08:18
元件可靠 性统计 系统可靠 性评估
线路名 称 1113 高 黄线 1117 渭 农线 1121 阎 红一线 1121 阎 红一线 1248阎 槐线 电压 等级 110 起始 时间 08:00 终止 时间 18:00 持续 时间 10 状态符说明 受累停运备用 第一类非计划 停运 受累停运备用 受累停运备用 第一类非计划 停运 架空线路 导线 钢芯 铝绞线 接地 外力损 坏 电讯影响 架空线路 导线 钢芯 铝绞线 铝线 架空线路 导线 钢芯 铝绞线 接地 外力损 坏 电讯影响 事件编码说明 2×40MW 备注 1×20MW 1×10MW 保护改定值 BUS1 L3 L1 L6 L4 BUS4 L2 L7 G1 G2 G3 G4 1×40MW 4×20MW 2×5MW BUS2
110
10:42
18:23
7.68
吊车碰线 进线刀闸消 缺 BUS3 穿墙套管清 扫 0.4KV线碰 线 阎槐线90＃ 搭接引流线 变电站清 扫、消缺
110 110
08:30 08:30
13:00 20:00
4.5 11.5
110
13:45
16:42
2.95
L5
L8
元件可靠性参数
负荷点、系统可靠性指标
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电力系统可靠性评估的内涵
Reliability evaluation of electric power systems
对电力系统设施或网架结构的静态或动态性能， 或各种性能改进措施的效果是否满足规定的可靠性准 则进行分析、预计和认定的系列工作。 电力系统可靠性评估的层面包括： 发电系统、发输电组合系统、高压配电网、中压 配电网、电站电气主接线、高压直流输电系统等的可 靠性评估。
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运行 状态
元件独立停运模型
• 可修复强迫停运
运行
停运 可修复元件运行和停运循环过程
λ μ
停运 状态
U=
λ MTTR = λ + μ MTTF + MTTR
可修复元件状态空间图
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元件独立停运模型
• 计划停运
运行 状态 λ μ 强迫停运 状态
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概述
电力系统可靠性工程评估的基本问题
可靠性水平的确定？ 网络薄弱环节的分析？ 可靠性水平的改善？ a) 如何确定投资的额度，增装设备类型、地点？ b) 投资价值估算，增装设备的可靠性价值？ c) 增加、保持还是允许降低可靠性水平？ 可靠性优化规划、运行？ 基于可靠性地不同方案比较？ 可靠性决策依据的准则？ 由哪些方面参与决策？ 可靠性评估的价值和应用？
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• • • • • •
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元件失效模型
• 元件停运模式通常可分为独立停运和相关停运两类。 • 独立停运按不同停运性质可分为强迫、半强迫和计划 停运等；按失效状态可分为完全失效和部分失效。对 于强迫停运一般分为可修复失效和不可修复失效。 • 相关停运包括共因停运、元件组停运、电站相关停 运、连锁停运、环境相依失效等模式。如：同塔双回 架空线路由于雷击同时失效、变电站终端设备的失效 可能导致多回线路停运等；前者属于共因停运，后者 属于元件组停运。
2×40MW 1×20MW 1×10MW BUS1 G1 G2 G3 G4 1×40MW 4×20MW 2×5MW L3
概述
BUS2
系统可靠性水平？ 网络薄弱环节？
L1
L6 L4
L2
L7
BUS3
BUS4
可靠性经济分析？ 方案的技术性/经济 性分析？ 增强性措施？ ……
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L5
L8
BUS5
L9 BUS6
19 20
元件的可靠性参数
可靠性评估过程
元件可靠性参数是描述元件可靠性基本性能的重要指 标，也是进行系统可靠性评估的基础。元件的可靠性参数 主要有：
可靠性 统计 可靠性 评估
• 故障率（failure rate）：元件在单位暴露时间内因故障不能 执行规定的连续功能的次数
故障率 = 故障次数 暴露时间
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谢开贵 023-65112729, 138 8300 8030 Email: kaiguixie@
八 电力系统可靠性新进展
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概述
电力系统的复杂性
时变性(负荷、水文等) 非线性 动态特性 上世纪40年代、 50年代
概述
电力系统可靠性的发展
1968年美国NERC(National Electric Reliability Council) 1981年北美NERC(North American Electric Reliability Council) R. Billinton, R.N.Allan教授等编著专著 上世纪90年代至今，电力市场、1996年美国西部2次 大停电、美加“8.14”大停电，促进可靠性发展 1985年成立电力可靠性管理中心
元件可靠 性参数
元件可靠性 模型
系统可靠性 模型
负荷、系统 可靠性指标来自故障率常用λ表示，可按单一元件或某类元件、单位 线路长度、同杆架设线路，或同一走廊线路等分类对其进 行计算。如：我国2004年220kV变压器故障率为1.68次/(百 台年)、220kV架空线路故障率为0.243次/(百公里年)。 22
16:41
56.38
配合330kV 线路施工跨 越 更换闪络绝 缘子
图1 RBTS系统单线图
110
10:02
12:50
2.8
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3
可靠性评估与可靠性统计的区别与联系
名称 广州_棠下 佛山_藤沙 佛山_汾江 广州_吉山 香港_元朗 香港_大埔 深圳_长湖 深圳_深圳 深圳_梅林 鹏城220kV侧 东莞220kV侧 广州_花地 广州_罗涌 广州_泮塘 LOLP 0.003107 0.002904 0.002604 0.002301 0.001995 0.001971 0.001963 0.001947 0.001929 0.001929 0.001835 0.001509 0.001394 0.001394 FLOL 次/年 1.654 1.740 1.019 1.258 1.104 1.035 1.125 0.982 1.009 1.009 1.806 1.457 1.172 1.172 EENS MWh/年 3707.21 444.63 429.86 1743.81 173.84 526.70 73.68 525.77 95.59 243.77 3467.15 57.11 470.64 140.76 LOLE 小时/年 27.22 25.44 22.81 20.16 17.47 17.27 17.20 17.06 16.90 16.90 16.08 13.22 12.22 12.22 DLOL 小时/次 16.46 14.62 22.39 16.02 15.83 16.68 15.29 17.38 16.76 16.76 25.50 9.08 10.43 10.43
电力系统可靠性与规划
什么是电力系统可靠性？ 什么是电力系统规划？ 参考教材
周家启、黄雯莹等译. 工程系统可靠性评估，科技文献出版社重 庆分社，1988 周家启、任震译. 电力系统可靠性评估，科技文献出版社重庆分 社，1988 国家电力监管委员会电力可靠性管理中心. 电力系统可靠性技术 与管理培训教材，中国电力出版社，2007 王锡凡. 电力系统规划基础，水利电力出版社，1994 程浩忠. 电力系统规划，中国电力出版社，2008 范明天、张组平. 配电网络规划与设计，中国电力出版社，1999 2
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元件的可靠性参数
• 修复时间（repair time）：对元件实施修复所用的实际矫正 性维修时间，包括故障定位时间、故障矫正时间和核查时 间，即为元件故障导致停电到故障元件通过修复或更换设 备而恢复供电经历的时间。修复时间的倒数即为修复率， 常用μ表示。 平均停运持续时间(mean outage duration) 继电保护误动作率（protective system false operation rate） 拒分闸概率(probability of failure to open on command) 拒合闸概率（probability of failure to close on command） 拒动概率（probability of failure to operate on command） 误动概率（false operation probability）