可靠性分析:統計概率領域術語-中文百科頻道

基本介紹

電力系統可靠性是指該系統按規定的電能質量保證向用戶連續供電的概率。分析研究電力系統可靠性的目的在于,從電力系統各個環節和側面研究使系統喪失正常功能的因素，提出定量的評價準則，尋求提高電力系統可靠性的途徑和方法。提高電力系統可靠性的根本對策在于整個系統（包括發電、輸電、變電、配電各個環節）的正确規劃與設計，保證合理的冗餘度；精心的運行、操作與維護，減少發生故障的可能性，以求盡可能地提高設備的可用率。

研究分析電力系統可靠性有助于提高系統的安全運行水平，促進可靠性管理，求得管理目标定量化、綜合化和規律化，有利于提高電力系統的經濟效益。1990年中國大陸的發電量為6105億千瓦時。若能提高發電設備的可靠性，使這些設備的可用率提高1%,就可多發電61億千瓦時。

發展曆史

簡史可靠性理論源于20世紀50年代。1956年，穆爾和C.E.香農研究了可靠性系統和冗餘理論，奠定了可靠性理論的基礎。把可靠性理論運用到電力工業則始于60年代末。當時，由于電力系統規模擴大,聯網增多,單機容量越來越大，系統安全可靠的問題日益突出。加之在60年代，美、英、日本等國相繼發生多起大停電事故，造成極大的經濟損失，促使各國都高度重視電力系統的可靠性問題。

1968年美國成立了全國電力可靠性協會。以後，蘇、英、法、日等國相繼成立了專門機構，拟訂可靠性準則，陸續建立電力設備可靠性數據庫。中國于1985年1月由水利電力部頒布了《發電設備可靠性、可用率統計評價辦法》和《配電系統供電可靠性統計暫行規則》，同年成立中國電力可靠性管理中心，并初步建立起發電設備可靠性數據管理系統和配電系統可靠性數據管理系統，定期發布可靠性信息。

主要内容

1、研究内容和方法電力系統可靠性研究的主要内容包括發電容量可靠性估計。

2、互聯系統可靠性估計。

3、發電和輸電組合系統可靠性估計。

4、配電系統可靠性估計。

5、發電廠、變電所主接線可靠性估計及繼電保護可靠性估計等。

6、建立基本設備的可靠性數據庫也是研究的重要内容。

分析方法

分析方法有解析法和模拟法兩類。解析法的特點是，首先建立電力系統可靠性數學模型，并通過數值計算求解。在給定的簡化假設條件下,一般可得到正确結果,因此應用很廣泛。但解法有時過于複雜。模拟法是把系統分成許多元素，這些元素的特性可通過概率分布加以預測，然後将這些元素特性組合起來确定系統的可靠性。模拟法分析比較靈活，但結果不夠精确。

發電容量可靠性估計發電容量可靠性估計的任務是在不考慮輸電系統可靠性約束的條件下，研究電力系統容量的逾度。當電力系統的可用發電容量大于負荷容量，電力系統容量是充裕的；當電力系統的可用發電容量小于負荷容量，電力系統将發生電力不足。發電容量可靠性估計廣泛應用于電力系統規劃及運行管理。進行這種估計主要分3步:建立機組停運容量概率模型；建立負荷的概率模型；合并機組停運容量概率模型與負荷概率模型，得到電力系統容量适應性模型，求出系統的可靠性指标。

表示發電容量可靠性的指标有電力不足概率、電能不足期望值、停電頻率和持續時間。發電容量可靠性估計的方法主要有電力不足概率法、電能不足期望值法、頻率和持續時間法。

互聯系統可靠性估計互聯系統指用具有一定輸送能力的輸電線把兩個或多個彼此獨立的發電系統聯系起來的系統。研究互聯電力系統可靠性的任務是計算互聯系統的可靠性指标；研究合理的互聯結構；研究合理的互聯方針及提高互聯效益的措施。

發電和輸電組合系統可靠性估計發電廠以及把這些電廠發出的電能送到主要負荷點的輸電系統的總和稱為發電和輸電組合系統，其可靠性受發電系統及輸電系統兩方面的制約。它要求估計主要負荷點的可靠性指标，因此既要考慮輸電線的正常限制和臨時性限制，還要考慮輸電系統的某一部分受擾動而擴展為大範圍的系統故障。組合系統的可靠性包括兩個内容：逾度和安全性。

逾度按靜态或事故後停運狀況分析，一是分析電源的可用容量是否滿足負荷需要；二是分析輸電線是否能在發熱容限内承載負荷，某些中樞點電壓波動是否超限。安全性指分析系統是否能保持穩定，是否會産生過負荷連鎖反應和電壓崩潰。逾度不足可能引起局部電力不足，須對用戶削減電力供應或削減電量供應。安全性不足将導緻停電的蔓延或整個系統解列。在組合系統的逾度評估中，主要有事故枚舉法和蒙特卡羅法。

前者屬于解析法，其中網絡法用得最廣。它的基本思想是用線性網絡流作為模型，并利用圖論算法尋找網絡的臨界最小割集，以此把系統的故障狀态分離出來，再通過計算與臨界最小割集有關的各種事件的概率組合，求出系統的故障概率。蒙特卡羅法可用以詳細模拟事故前的條件，發電和輸電停運以及運行中的實際問題。描述系統運行狀态的參數，如負荷、發電元件和輸電元件的狀态，均服從一定的概率分布。計算時按參數的概率分布用随機抽樣來選擇參數。

對選定的運行狀态進行試驗時可以根據一種或多種準則判斷選定的運行狀态是否為故障。模拟法的主要優點是，把電力系統狀态的綜合統計數據引進計算，它對計算一段時間的可靠性較合适。它的缺點是費時且誤差較大。

配電系統的可靠性估計配電系統包括一次配電線路、配電站、二次配電線路等。研究配電系統可靠性的意義，一是它量大面廣，涉及大量資金（見配電規劃）；二是在評估電力系統各個組成部分(發電、輸電、配電)時需要協調；三是需要研究合理的運行策略、維修策略和管理方案，不斷提高經濟效益。

配電系統有3個主要可靠性指标:平均故障率、平均停運持續時間和年平均停運時間。它們是在某種概率分布下的期望值。為了進一步反映系統停運的嚴重程度和重要性,可由這3個指标計算出其他的可靠性指标：系統平均停電頻率指标,以(停電次數)/(年·用戶)表示；用戶平均停電頻率指标，以(停電次數)/(受停電影響的用戶·年)表示；系統平均停電持續時間指标，以(小時)/(用戶·年)表示；用戶平均停電持續時間指标；以(小時)/(受影響的用戶·年)表示；平均供電可用率指标；電量不足指标，以千瓦時表示；平均電量不足,以(千瓦時)/(用戶·年)表示；平均用戶削減指标，以(千瓦·時)/(受影響用戶·年)表示。

分析配電系統可靠性的基本方法是故障模式及後果分析，即查清每個基本故障事件及其後果，然後加以綜合。可靠性判據主要是供電的連續性。可以分析單一故障，也可分析雙重故障或故障與計劃檢修的重疊。必要時，還可考慮氣象條件的影響。

發電廠、變電所主接線可靠性估計發電廠和變電所的主接線包括：發電機、變壓器、斷路器、母線、互感器、隔離開關等。研究電氣主接線的可靠性時，一般假定電源為起點,以負荷母線為終點,然後分析計算由起點到終點的可靠性指标。

配電網是電力系統中直接面對用戶的環節，對用戶供電質量和供電可靠性的影響也最為直接，對配電網進行可靠性評估對提高配電網可靠性、保證電能質量、降低網絡線損、降低系統停電損失、促進和改善電力工業生産技術和管理、提高經濟和社會效益等都具有十分重要的意義。

估計電氣主接線的可靠性，有助于設計工程師選擇和比較不同主接線設計方案，計算不同方案的定量可靠性指标和投資，為技術經濟決策提供科學依據。一般電氣主接線的可靠性準則主要是供電連續性，即不停電為正常，停電為故障。對發電廠，還要求計算發出給定電力的概率。可靠性指标包括故障概率、頻率及平均無故障工作時間、平均停電時間等。