电力系统规划

确定性准则的基本缺点在于没有，而且也不 可能计及系统行为、负荷变化或元件失效等的随 机性行为。
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运用概率方法评估电力系统可靠性 始 于 2 0 世 纪 3 0 年 代 ， W. J . L y m a n 和 S.M.Dean等人对统计理论进行研究，并将 其运用于设备维修和备用容量确定等问题。 电力系统中典型的概率问题有如：
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1.2.7 数据统计 电力系统可靠性需要统计的基本数据 包括各级各类设备及其所构成系统的运行
和停运状态的原始记录，用于对元件性能
及其对系统的影响、现运行系统和规划系
统的可靠性进行分析评价或评估。
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统计数据基本类型有： (1)元件和系统的失效率和停电持续时间； (2)失效模式； (3)元件故障类型和原因； (4)修复方式； (5)恢复供电方式； (6)每次停电持续时间； (7)不影响用户生产的临界最大停电时间； (8)用户全停后的恢复生产时间； (9)每次停电的用户停电损失。
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第一章 概述
第一节 可靠性的基本概念 第二节 可靠性的发展状况 第三节 可靠性的使用范围

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第一章 概述
1 可靠性的基本概念 1.1 引言
电力系统的根本任务是尽可能经济而可 靠地将电力供给用户，安全、经济、优质、 可 靠 是 对 电 力 系 统 的 根 本 要 求 。
但是，在现代化电力系统功能日益完善 的过程中，系统结构日益复杂，系统所包含 的元件越来越多，这也使电力系统的安全可 靠问题逐渐突出。
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1.2.5 统计评价和预测评估
可靠性管理活动中，可以对电力系统
可靠性进行两方面的分析，一方面是对过
去的行为作出可靠性统计评价；另一方面
是根据过去的统计信息对未来的可靠性性
能进行预测（评估）。
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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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电力系统的安全性 (Security of an electric power system)：“电力系统在运 行中承受例如短路或系统中元件意外退出 运行等突然扰动的能力。” 电力系统可靠性研究必然涉及系统状 态的分析，一般区分为充裕、安全、警告、 紧急或不安全等状态。
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1.2.3
确定性和概率性分析
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典型的数据有如： (1) 机组、变压器或开关设备的铭牌参数； (2) 输电线路导线的型号、长度； (3) 以上设备的运行参数； (4) 各类元件的故障和停运记录； (5) 系统或供电点的停运纪录； (6) 系统或供电点的平均失效频率、停运时间； (7) 重大停电事件的原始记录。
学。
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1.2.2 充裕性和安全性 针对电力系统的特点，国际上普遍 接受的电力系统可靠性定义是：“电力系 统按可接受的质量标准和所需数量不间断 地向电力用户提供电力和电量的能力的量 度。
电力系统可靠性包括充裕性和安全性 两个方面。”
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电力系统的充裕性 (Adequacy of an electric power system)：“电力系统稳态 运行时，在系统元件额定容量，母线电压 和系统频率等的允许范围内，考虑系统中 元件的计划停运以及合理的非计划停运条 件下，向用户提供全部所需的电力和电量 的能力”；
UC 代表可靠性投资成 本（即增强性措施的 成本， 如：增装线路、 断路器等）曲线； CC 代表停电损失曲线； TC 为可靠性总费用曲 线。
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规划阶段或运行阶段增加投资都可减小 用户供电中断的概率。但是，过高的投资必 然导致过大的成本。因此，系统可能非常可 靠，但不经济。反之，如果投资不足，又会 发生严重的停电损失。
的灾难性事故接二连三地发生，理论和实际产生了
很大差距。 迫切需要考虑大电网事件随机性质和计及各种
不确定性影响的新思路与新方法，来补充、完善现
行的确定性准则，以提高现代电力系统的抗风险能 力，促进国家电网建设和市场化改革的健康发展。
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电力系统可靠性正是因此而从电力系统 规划、设计和运行等实践活动中提出的一项 具有巨大经济价值和重大社会意义的前沿性 课题。
拿大东部联合电网发生大停电，波及的地域
有美国的纽约州、新洋西州等 8 个州及加拿
大的安大略省。
受停电影响的人口约5000万。 地域约24000km2。 停电持续时间为29h，损失负荷6l800MW。
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大停电给人们的历史性警示：
这种事故很难用传统的、基于元件可靠性原 理进行合理的解释。根据可靠性基本原理，若忽略 元件故障间的相互影响，多重故障的发生满足一种 “串联”效应，其概率值很小。事实上，电力系统
现在电力系统大多数规划、设计 和运行领域仍然使用基于数十年沿用 的、已长期发挥作用的确定性准则。 典型的有如： (1) 发电容量规划。
(2) 运行容量。
(3) 电网规划容量。
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1.2.3 确定性和概率性分析
有4个发电系统（百分比备用）：
电厂编号 装机容量/MW 单机 FOR 负荷/MW 备用/% 1 2 3 4 24 台×10MW 12 台×20MW 12 台×20MW 22 台×10MW 0.01 0.01 0.03 0.01 200 200 200 183 20 20 20 20 风险度 0.000004 0.000206 0.004847 0.000063
两者的区别
1) 方法不同 3) 结果的含义不同 5) 作用不同 2) 理论基础不同 4) 技术范畴不同
两者的联系
1) 可靠性统计为可靠性评估奠定了坚实的基础
2) 评估结果应以一定概率与统计的结果相一致
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1.2.6 可靠性价值
可靠性价值最直接的体现就是系统可靠性 改善带来的停电损失减小。通过停电损失的计 算即可将风险和经济因素放在统一的价值尺度 上来衡量。但是停电费用损失的量化十分复杂 而且方法并不成熟。 总之，停电损失费用是一个同时受到许多 技术与非技术因素制约的复杂问题，非技术因 素包括管理体制、产权以及电费制等等。
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若按照最大机组备用，则负荷分别为： 230MW、220MW、220MW、210MW
电厂编号 装机容量/MW 单机 FOR 负荷/MW 备用/MW 风险度 1 2 3 4 24 台×10MW 12 台×20MW 12 台×20MW 22 台×10MW 0.01 0.01 0.03 0.01 230 220 220 210 10 20 20 10 0.02385 0.006175 0.04865 0.020229

蒙特卡罗(Monte Carlo)方法，或称计算机随机
模拟方法，是一种基于"随机数"的计算方法。 这一方法源于美国在第二次世界大战进研制原 子弹的"曼哈顿计划"。该计划的主持人之一、 数学家冯 · 诺伊曼用驰名世界的赌城摩纳哥的
Monte Carlo来命名这种方法，为它蒙上了一层
神秘色彩。
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Monte Carlo模拟法
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Monte Carlo模拟法


考虑平面上的一个边长为1的正方形及其内部 的一个形状不规则的"图形"，如何求出这个" 图形"的面积呢？Monte Carlo方法是这样一种" 随机化"的方法：向该正方形"随机地"投掷N个 点,其中有M个点落于"图形"内，则该"图形"的 面积近似为M/N。 可用民意测验来作一个不严格的比喻。民意测 验的人不是征询每一个登记选民的意见，而是 通过对选民进行小规模的抽样调查来确定可能 的优胜者，其基本思想是一样的。
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20 世纪 60 年代以来，全球范围内重大 电网停电事故时有发生； 尤其是新世纪之初， 2003 年 8 月 14 日 的美加大停电; 随后，英国、澳大利亚、马来西亚、
芬兰、丹麦、瑞典和意大利等国又相
继发生了较大面积停电事故。
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资料：
2003 年 8 月 14 日，美国东北部、中西部和加
（ 1 ）发电机组的强迫停运 ( 概 ) 率； （2）架空线路失效率； （3）负荷预测。
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1.2.3 确定性和概率性比较 现在电力系统大多数规划、设计和运 行领域仍然采用确定性准则。确定性和概 率性准则大致有以下特点： (1) 确定性方法以条款规定的形式表述， 简单易行，便于实现，长期习惯；概率性 方法需要量化分析，对于大电网往往 比较复杂，并要求高新技术的支撑。
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(2) 确定性方法不能区分故障事件发 生的概率，同时，常常不区分实效事件对 风险影响的大小；概率方法则可考虑事件 发生的或然率和严重程度。 (3) 确定性评估只针对最严重故障和 相应的失效工况；概率性方法能够反映总 的综合风险，而不只是考虑单个最严重事 件。
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(4) 确定性方法不提供安全域以外的 风险概率信息；概率方法可提供各种等风 险线的图形显示 。 (5) 确定性方法不可能分析运行工况 的不确定性；概率方法可处理运行工况的 不确定性，从而适用于未来工况的评估。 (6) 确定性方法难以进行电网薄弱环 分析；概率方法可通过灵敏度分析提供改 善电网安全和决策水平的针对性信息。

Monte Carlo方法的基本思想很早以前就被人们所发现 和利用。早在17世纪，人们就知道用事件发生的“频 率”来决定事件的“概率”。19世纪人们用投针试验
的方法来决定圆周率π。

本世纪40年代电子计算机的出现，特别是近年来高速 电子计算机的出现，使得用数学方法在计算机上大量、 快速地模拟这样的试验成为可能。
电力系统规划与可靠性
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什么是电力系统可靠性？ 什么是电力系统规划？