電力系統(tǒng)運行可靠性分析與評價理論研究

賈奇龍 時娟娟

(國網(wǎng)河南省電力公司南陽供電公司，河南南陽 473000）

電力系統(tǒng)運行可靠性分析與評價理論研究

賈奇龍 時娟娟

(國網(wǎng)河南省電力公司南陽供電公司，河南南陽 473000）

首先闡述了電力系統(tǒng)運行可靠性分析包含的主要內(nèi)容，探討了各個因素對電力系統(tǒng)可靠性的影響，隨后介紹了電力系統(tǒng)運行可靠性評價指標體系，最后提出了提高電力系統(tǒng)運行可靠性應(yīng)采取的相關(guān)措施。

電力系統(tǒng)；可靠性；分析；評價

0 引言

在科技高速發(fā)展的今天，電力系統(tǒng)有著不可替代的地位，可以說，如果沒有電力系統(tǒng)，人們的生產(chǎn)、生活都寸步難行。電力系統(tǒng)是一個公共能源產(chǎn)業(yè)，其主要工作就是發(fā)電并將電能可靠高效地輸送給用戶，保證人們正常用電。電力系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定運行是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要保證。怎樣高效、持續(xù)、可靠地將發(fā)電站的電力能源傳輸給用電戶是該行業(yè)研究的熱門課題，越來越多的研究都把主要目標放在如何提高電力系統(tǒng)的可靠性方面，從而進一步節(jié)約運行成本，并保證發(fā)電、輸電、用電安全。目前，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)從傳統(tǒng)的簡單供電模式逐步向復(fù)雜化發(fā)展，且規(guī)模日益增長，如今電力系統(tǒng)發(fā)展的方向是大容量、遠距離和高電壓。無論是企業(yè)還是個人，都離不開電力，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，社會的各個層面都會產(chǎn)生直接或者間接的損失，所以人們越來越關(guān)注電力系統(tǒng)的可靠性。

1 電力系統(tǒng)可靠性分析主要內(nèi)容

電力系統(tǒng)的主要功能就是向所有用戶安全可靠持續(xù)地提供高質(zhì)量的電能。所以，對于電力系統(tǒng)可靠性的研究實質(zhì)就是綜合考慮電力系統(tǒng)各種運行方式，經(jīng)過概率計算對比，得到最后的分析結(jié)果，再制定出具體實施方案，從而保證電力系統(tǒng)中各個設(shè)備都工作在最佳狀態(tài)，必要時更改系統(tǒng)設(shè)備，最終使整個電力系統(tǒng)都運行在最佳狀態(tài)，保證用戶的負荷要求。電力系統(tǒng)可靠性分析主要是在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)借助可靠度指標對電力系統(tǒng)進行分析評價。在分析過程中，要保證電力系統(tǒng)始終在向各個負荷點供應(yīng)合格的電能，最終確定影響電力系統(tǒng)運行可靠性的關(guān)鍵因素。一般情況下，在對電力系統(tǒng)進行可靠性分析的過程中側(cè)重點不同，則所采用的可靠性指標也不一樣，但最終都可以表示為某個測度函數(shù)的期望值。在對電力系統(tǒng)運行可靠性進行分析和評估時，不同的運行環(huán)境會有不同的評測結(jié)果，“在一定的條件下”對電力系統(tǒng)的可靠性分析有著重要影響。一般電力系統(tǒng)的可靠性分析主要包括兩方面:充裕度和安全性。

1.1 充裕度

電力系統(tǒng)的靜態(tài)可靠性稱為充裕度，即電力系統(tǒng)連續(xù)不斷向用戶供給電能的能力，通常是當電力系統(tǒng)在設(shè)定條件下忽略系統(tǒng)運行狀態(tài)變化的暫態(tài)過程，只要求分析電力系統(tǒng)在進入新的場景后的穩(wěn)定運行過程，觀測系統(tǒng)在不同運行方式下是否能夠滿足用電戶的負荷要求，但也要考慮輸送系統(tǒng)能夠承受的傳輸電壓。總體而言，充裕度主要是研究在不同的運行條件下電力系統(tǒng)是否有充足的發(fā)電量滿足用電戶的負荷要求，還研究輸電系統(tǒng)的變電設(shè)備能否達到負荷要求，保證正常輸送電能。如果充裕度不達標，就是電量不足期望；如果達到備用容量百分比概率指標，表示在保證功率前提下有足夠的時間預(yù)期值。

1.2 安全性

電力系統(tǒng)的動態(tài)可靠性稱為系統(tǒng)運行的安全性，主要是指在對電力系統(tǒng)切換場景后其是否還能承受外界干擾的能力。比如，當電力系統(tǒng)發(fā)生短路或系統(tǒng)中某個設(shè)備突然發(fā)生故障時，系統(tǒng)是否能夠自動恢復(fù)原來的運行狀態(tài)或轉(zhuǎn)換到其他不影響正常供電的運行模式，從而保證在發(fā)生突發(fā)事故后，系統(tǒng)還可以向用電戶提供持續(xù)且質(zhì)量合格的電能。電力系統(tǒng)運行安全性的好壞，反映了該系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。目前最常用的是N-1準則，還有一些常見的故障是否能夠影響電力系統(tǒng)的正常運行，如果電力系統(tǒng)在遇到這些故障時可以保持穩(wěn)定或者改變模式正常工作，表明該系統(tǒng)安全，自適應(yīng)能力強。

2 電力系統(tǒng)可靠性評價指標

電力系統(tǒng)可靠性評價體系主要是從靜態(tài)和動態(tài)2個方面出發(fā)，對系統(tǒng)進行可量化分析評價。本文主要介紹了系統(tǒng)、負荷點以及元件3個層次的可靠性評價指標。

2.1 系統(tǒng)可靠性評價指標

系統(tǒng)的可靠性指標可分為概率充分性指標和概率穩(wěn)定性指標。概率充分性指標反映的是電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下即暫不考慮暫態(tài)穩(wěn)定性時的運行情況，主要說明了系統(tǒng)對負荷供電的充分性。概率穩(wěn)定性指標反映了在發(fā)電機、變壓器、輸電線等設(shè)備發(fā)生故障后系統(tǒng)的暫態(tài)反應(yīng)以及在暫態(tài)行為中為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定而切除的負荷量。概率充分性指標主要包括靜態(tài)切負荷概率、靜態(tài)切負荷功率期望值等；概率穩(wěn)定性指標主要包括動態(tài)切負荷概率、失穩(wěn)概率和失穩(wěn)頻率等。

2.2 負荷點可靠性評價指標

負荷點可靠性評價指標一般指降壓變壓器低壓側(cè)負荷點的可靠性，該數(shù)據(jù)是電廠部門需要重點關(guān)注的參數(shù)。負荷點可靠性評價指標與前面所述系統(tǒng)可靠性評價指標類似，此處不再贅述。

2.3 電力系統(tǒng)元件可靠性評價指標

在設(shè)計電力系統(tǒng)的過程中，首先需要掌握發(fā)電機、主變壓器和輸電線等重要設(shè)備是否對系統(tǒng)和負荷點的可靠性有較大影響。通過分析電氣系統(tǒng)運行過程中各個元器件的工作情況并進行綜合評價，找出關(guān)鍵元件和瓶頸設(shè)備，從而對相關(guān)元器件進行更新改進，提高其性價比，在降低成本的基礎(chǔ)上提高可靠性。元件可靠性評價指標主要有每條線路的有功最大過負荷量和每條線路強迫停運導(dǎo)致的停電量等。

3 提高電力系統(tǒng)運行可靠性的措施

提高電力系統(tǒng)可靠性的方法很多，主要有技術(shù)措施和組織措施。

技術(shù)措施主要是加強電力系統(tǒng)的建設(shè)，減少人為操作造成的故障，從而提高電力系統(tǒng)的可靠性。具體包括:在操作安全的情況下，根據(jù)實際條件，及時對電力設(shè)備進行維護，減少設(shè)備停機時間。盡量保證每年都對電力系統(tǒng)進行全方位檢修，根據(jù)具體的技術(shù)要求，及時發(fā)現(xiàn)運行故障，采取措施，處理問題。通過綜合分析電力系統(tǒng)在各個時間段的工作情況，發(fā)現(xiàn)其運行方式存在的缺陷，并及時改正。在多個用戶的供電線路上，保證供電系統(tǒng)能靈活分配電量，從而滿足線路上每個用電戶的負荷要求。尤其是在多用戶10 k V高架線路輸電過程中，如果遇到污染比較嚴重或雷電多發(fā)地段，可考慮使用20 k V等級輸電。高壓臺區(qū)要加強改造，避免由于意外事故導(dǎo)致停電，在改造過程中，要嚴格按照設(shè)計標準，保證操作員安全。在低壓電纜改造方面，要盡量做到逐步用低壓電纜取代傳統(tǒng)的入戶線，從而解決用戶負載增加導(dǎo)致供電線路過載的問題。

提高電力系統(tǒng)可靠性的組織措施主要有3個方面:首先，要全面分析各個評價指標，從而確定在特定的時間、特定的情景下影響電力系統(tǒng)運行可靠性的根本原因是什么。提前做好防范措施，在沒發(fā)生故障之前，采取措施，更改運行方式或調(diào)整電力設(shè)備從而保證系統(tǒng)能夠可靠工作。其次，必須制定規(guī)范的管理制度，加強管理。通過規(guī)范的操作來提高電力系統(tǒng)的可靠性。必須制定行之有效的制度，使電力系統(tǒng)管理日趨完善，盡量減少大范圍停電事故，提高系統(tǒng)可靠性。最后，要加強對信息資料的收集和整理，不斷完善電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以便在發(fā)生故障時能精準定位故障源，迅速排除故障，提高電力系統(tǒng)可靠性。對于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整理，盡量保證數(shù)據(jù)同步和轉(zhuǎn)型，協(xié)調(diào)好供電部門、電力輸送部門和用戶的關(guān)系，并做好宣傳工作，盡量減少破壞性停電事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)是社會發(fā)展的重要動力，其運行情況直接影響國民生活質(zhì)量和社會經(jīng)濟發(fā)展。電力系統(tǒng)工作的基本要求就是要保證安全、可靠、高效地將電能由發(fā)電站輸送給用戶。雖然現(xiàn)在電力系統(tǒng)應(yīng)用了很多精密設(shè)備和安全控制裝置，但還是會發(fā)生電力故障，這不僅影響了社會經(jīng)濟的發(fā)展，也嚴重威脅了人們的人身財產(chǎn)安全。所以，電力系統(tǒng)能夠可靠運行不僅是電力行業(yè)的基本要求，也是人們正常生產(chǎn)生活和社會經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。

[1]郭永基.電力系統(tǒng)可靠性原理和應(yīng)用(上）[M].北京:清華大學(xué)出版社，1985

[2]謝開貴，董百強，趙霞，等.大型(變）電站電氣主接線可靠性綜合分析系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動化，2006(15）

2014-10-16

賈奇龍(1980—），男，河南鎮(zhèn)平人，工程師，研究方向:電力系統(tǒng)。