发输电系统可靠性中的充裕性评估课堂笔记3资料
电力系统有功和无功功率充裕度评估
V
EVNS, 87 6 0 QP P i i p j =∑ j EVNS, 87 6 0 QQ Q i i p j =∑ j
i=1 i=1 NC
( ) 3 ( ) 4
图 2 恒定功率因数下不同 P 的V Q 曲线 F i . 2 V u r v e s f o rd i f f e r e n t Pw i t h Qc g ac o n s t a n tp o w e r f a c t o r
1 3] 。 在系统实际运行中 , 段[ 为减轻 系 统 的 电 压 不 稳
定程度 , 可采用同时 切 除 有 功 和 无 功 负 荷 的 低 压 减
] 1 3 1 8 。 但按 现 有 可 靠 性 评 估 技 术 , 载方案 [ 很难如实
解决系统运行中电 压 问 题 的 关 键 , 因此应该在可靠 性评估中予以考虑 。 规模接入电力系统 。 由于可再生能源和系统负荷具 有波动性和不确定 性 等 特 点 , 使得系统电压稳定性 问题变得更加复杂 。 高渗透率的风力发电有可能改
收稿日期 : 2 0 1 3 0 5 2 9;修回日期 : 2 0 1 3 0 8 0 6。
, 无功功率对可靠性的影响还
短缺有关的负荷节点可靠性指标 。 用三级切负荷策 缺和网络参数越限 问 题 , 以此来说明无功功率对系 统可靠性评估的重 要 性 , 并试图找到最经济的方法 来缓解网络参数越限问题 。
32(tan φ1.0) 31(tan φ5.0)
提供足够的有功和无功功率储备以及在最恶劣情况 下切除部分有功和无功负荷来防止电压崩溃是一项 基本要求 。
0
Pmax
P
2 可靠性指标和评估技术
大部分可靠性评估技术提出的可靠性指标仅与 有功功率有关 , 例如 E E N S和 E L C。 这些指标隐 藏 了一些重要的与电压稳定性密切相关的系统可靠性 问题 。 为了给系统规划和运行人员提供不同方面的 综合信息 , 本文运用 了 文 献 [ 提出的与有功和无 1 9] 功功率短缺有关的 可 靠 性 指 标 , 这些指标详细描述 了与电力系统可靠性相关的不同方面 。 对于节点 j, 由于有功功率短缺引起的 E E N S 和由于无功功率短缺引起的 E E N S 分别定义如下 :
发电系统可靠性评价
2.1 概 述
? 发电系统可靠性指标 ——发电系统的充裕度
是在发电机组额定值和电压水平限度内，扣除 机组的计划和非计划停运造成的降低出力后，向 用户提供总的电力和电量需求的能力。
p0＝p(x＝0)＝C40(0.04)0(0.96)4＝0.8493466 p1＝p(x＝50)＝C41(0.04)(0.96)3＝0.1415578 p2＝p(x＝100)＝C42(0.04)2(0.96)2＝0.0088474 p3＝p(x＝150)＝C43(0.04)3(0.96)＝0.0002458 p4＝p(x＝200)＝C44(0.04)4(0.96)0＝0.0000026 f(x＝0)＝p(x＝0)×(0－4λ)＝－0.0037371
状态 0 1 2 3 4
表2.3 发电系统停运参数概率
xk/MW 0
yk/MW 200
确切概率 pk
0.8493466
累积概率 Pk
1
增量频率 f(xk)/d -1
-0.0037371
50
150 0.1415578 0.1506536 0.0032133
100
100 0.0088474 0.0090958 0.0004406
? 能源受限机组(limited energy unit) 。水电机组的停运可能是随机的机 组强迫停运或缺乏水能停运。一般可靠性计算均假定供给发电机组的 能源是完全充足的。
? 机组停运参数的不确定性。通常采用确定的停运参数的点估计值进行 分析计算；必要时再考虑机组停运参数的不确定性的影响。
2.2 停运容量概率模型的建立
输电网安全性评价
输电网安全性评价
输电网安全性评价是指对输电网整体安全性能的客观评估，包括系统稳定性、可靠性、网络结构及系统抗故障能力等。
输电网的安全性评价可以为网络维护和改进制定科学、合理的规划，为发电企业决策提供技术支持，保障系统的安全运行。
一、系统稳定性评估。
从系统的正常状态和可接受的状态划分，深入分析输电网的稳定能力，主要考察网络结构、系统运行模式、网站容量等设备数量及稳定性因素，为调整网络结构提供参考。
二、可靠性评估。
从输电网可靠性的立体层面考察输电网的可靠性，其目的是通过对系统可靠性、网络可靠性及削峰填谷能力的评估，为网络改造提供依据。
三、网络结构评估。
从输电网的复杂度、网络结构及系统抗故障能力方面考察输电网的网络结构，目的是为调整网络结构提供参考，使输电网的稳定性能提高到安全层次。
电力系统可靠性评估指标
电力系统可靠性评估指标1.1 大电网可靠性的测度指标1. (电力系统的)缺电概率 LOLP loss of load probability给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率，即∑∈=s i i PLOLP式中：i P 为系统处于状态i 的概率；S 为给定时间区间内不能满足负荷需求的系统状态全集。
2. 缺电时间期望 LOLE loss of load expectation给定时间区间内系统不能满足负荷需求的小时或天数的期望值。
即∑∈=si iT P LOLE 式中：i P 、S 含义同上；T 为给定的时间区间的小时数或天数。
缺电时间期望LOLE 通常用h/a 或d/a 表示。
3. 缺电频率 LOLF loss of load frequency给定时间区间内系统不能满足负荷需求的次数，其近似计算公式为∑∈=Si i F LOLF 式中：i F 为系统处于状态i 的频率；S 含义同上。
LOLF 通常用次/年表示。
4. 缺电持续时间 LOLD loss of load duration给定时间区间内系统不能满足负荷需求的平均每次持续时间，即LOLFLOLE LOLD = LOLD 通常用小时/次表示。
5. 期望缺供电力 EDNS expected demand not supplied系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电力削减的期望数。
即∑∈=Si ii P C EDNS 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；i C 为状态i 条件下削减的负荷功率；S 含义同上。
期望缺供电力EDNS 通常用MW 表示。
6. 期望缺供电量 EENS expected energy not supplied系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电量削减的期望数。
即∑∑∈∈==Si ii S i i i i T P C D F C EENS 式中：F i 为系统处于状态i 的频率；D i 为状态i 的持续时间；P i 、C i 、S 和T 含义同上。
电力系统规划与可靠性-发输电系统概述ppt(36张)
输电元件包括架空线路、电缆、变压器、电容器和电抗 器等，通常用两状态（运行和停运）模型来模拟这些元 件；
充裕性是对系统的静态特性进行概率评价；安全性则是对系统பைடு நூலகம் 动态特性进行评价。
发输电系统风险评估的系统分析并非是简单的连通性问题,它涉 及到潮流计算、故障分析以及诸如消除过载、发电重新调度、负荷削 减和切换操作等校正措施。
其系统状态选择中需要考虑的问题有：系统元件的独立停运，共 因、电站相关和其他相关停运，气候影响，母线负荷的不确定性和相 关性，降额状态模拟，以及系统的其他约束条件等。
重的故障排前面，对系统影响不大的排后面。校验故障时从前面 取。
怎样衡量什么故障对系统影响较大呢？
2.输电网规划中可靠性分析和故障排序
建立平价的标量指标：
PI
L l1
all
Pl Pl
2
Pl为线路有功潮流， 为P L线路传输功率。当系统中没有过负荷时，
小于1PP，ll PI 指标较小。当系统中有过负荷时，过负荷线路的 大于 1，P正l 的指数项将使PI指标变大。因此这个指数可以概括的反应系
当发电厂仅有一回送出线路时，送出线路故障可能导致失去一台以上 发电机组，此种情况也按N－1原则考虑。）
1. 输电网规划中的可靠性准则
严重故障校验：根据电网结构和特点进行校核。尤其不能造成大面积停电。
➢ 未来发展方向
确定性校核（N-1，严重故障校验）+ 风险评价—效益成本分析
2.输电网规划中可靠性分析和故障排序
➢ N-1分析目的：全部线路中任意开断一跳线路后，系统的各项 运行指标仍能满足给定的要求。规划初期，主要使网络不出现过 负荷，既满足安全输送电力的要求。N-1主要用于过负荷检验。 暂态校核通过故障帅选。
8 发输电组合系统的可靠性评估--14
0.195938 -------0.051675 -----------0.195938 0.051675 0.051675 -----------0.051675 0.051675 -----------0.004674 0.863003 1.713866
200 -------400 -----------200 200 200 -----------200 200 -----------400 200 --
L7
BUS4
L5
L8
BUS5
的相关设施。注：运行电压一
般为220kV及其以上的系统。
L9
BUS6
RBTS系统单线图
4
发输电组合系统可靠性评估(状态解析法计算步骤-指标计算)
某系统状态的概率计算：
P ( s ) U i
i 1 Nf N N f i 1
A
i
某类系统 状态的总 概率(求和)
发输电组合系统可靠性评估(算例2)
元件的可用率和不可用率如下表
元件名称 元件容量 （MW） 故障率 （次/年） 修复率 （次/年） 可用率 不可用率
发电机G1
发电机G2 发电机G3 线路L1 线路L2
200
200 200 300 500
2
2 2 1 1
36.5
36.5 36.5 365 365
0.94805
4458.227 0 445.4372 0 4458.227 222.723 222.723 0 222.723 222.723 0 22.2504 4064.465 18797.72
LOLP=0.010596; LOLE=0.01059*8760=92.7684(小时); LOLF=1.713866次/年；EENS=18797.72(MW.h)
新型电力系统安全充裕指标
新型电力系统安全充裕指标随着社会的发展和人们对能源需求的不断增长，电力系统的安全充裕性成为了一个重要的指标。
安全充裕指标是指电力系统在面对各种异常情况时，仍能保持正常运行并满足用户需求的能力。
本文将从电力系统的安全充裕性的概念、影响因素以及提高安全充裕指标的方法等方面进行探讨。
电力系统的安全充裕性是指在各种异常情况下，电力系统能够保持正常运行并满足用户需求的能力。
这些异常情况包括设备故障、自然灾害、能源供应中断等。
安全充裕指标可以用来评估电力系统的可靠性和稳定性，为电力系统的规划和运营提供重要依据。
影响电力系统安全充裕指标的因素有很多，其中包括供电可靠性、负荷变化、能源供应可靠性以及系统运行管理等。
供电可靠性是指电力系统提供稳定电力供应的能力，包括电源的可靠性、输电线路的可靠性以及配电设备的可靠性等。
负荷变化是指电力系统在面对用户负荷变化时，能够及时调整供电能力以满足用户需求的能力。
能源供应可靠性是指电力系统能够保证能源供应的可靠性，包括燃煤、燃气、水力等各种能源的供应可靠性。
系统运行管理是指电力系统的运行管理水平，包括设备运行状态的监测、故障处理以及运行策略的制定等。
为了提高电力系统的安全充裕指标，可以采取一系列的措施。
首先，加强电力系统的规划和设计，充分考虑各种异常情况的可能性，合理配置电力设备和电力网络，提高电力系统的可靠性和稳定性。
其次，加强电力系统的监测和管理，及时发现和处理潜在故障，防止故障扩大影响。
同时，建立完善的应急预案和故障处理机制，提高电力系统在异常情况下的应对能力。
此外，加强电力系统的维护和检修，定期对设备进行检查和维护，确保设备的正常运行和性能稳定。
最后，加强电力系统的培训和人员素质提升，提高运维人员的技术水平和应对能力，为电力系统的安全充裕提供有力保障。
电力系统的安全充裕指标是衡量电力系统可靠性和稳定性的重要指标。
影响安全充裕指标的因素有供电可靠性、负荷变化、能源供应可靠性以及系统运行管理等。
电力系统可靠性知识点总结
Ppt41发输电系统可靠性主要内容：包括充裕性 (adequacy) 和安全性 (security)两方面。
（发电输电变电）充裕性:是考虑元件的计划和非计划停运以及运行约束条件下，又称静态可靠性。
安全性:是突然扰动是指突然短路或失去非计划停运的系统元件。
又称动态可靠性2充裕性和安全性评估的不同点不同点：研究的特性不同。
研究的故障不同。
可靠性指标不同共同点：计算量巨大，相互完善互相补充。
3充裕性评估的基本原理充裕性评估的四大步骤：元件可靠性建模，系统状态选择：系统状态分析：可靠性指标计算充裕性评估的（系统状态选择）两大方法：状态枚举法（解析法）；蒙特卡洛法（模拟法）计算环节不同，分析环节相同。
充裕性评估只统计不满足运行约束的系统状态；4元件停运按是否独立分为：独立重叠停运和非独立的重叠停运。
元件停运按停运原因分为强迫停运和计划停运。
强迫停运分为单元件停运事件、共同模式停运事件（不独立重叠停运）、相关的变电站停运事件（不独立重叠停运）5元件强迫停运模型：单元件停运事件：只有一个元件停运，只影响自身。
共同模式停运事件：不独立的重叠停运。
是指由于单一原因引起多个元件停运，而且不按继电保护依次动作。
相关的变电站停运事件：不独立的重叠停运。
是指变电站内的元件停运，与继电保护对元件故障的反应有关联6系统状态选择基本原理：由元件的状态组合构成系统的状态。
蒙特卡洛法：包括时序蒙特卡洛法和非时序蒙特卡洛法。
7系统状态分析包括潮流计算和切负荷计算。
潮流计算：交流潮流、直流潮流、快速开断潮流计算。
切负荷计算：基于交流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流灵敏度分析的最优切负荷模型。
8交流潮流方程进行简化：高压输电线路的电阻一般远小于其电抗。
输电线路两端电压相角差一般不大(θij＜10%)，。
假定系统中各节点电压的标么值都等于1。
不考虑接地支路及变压器非标准变比的影响9P = Bθ和Pl=BlΦ均为线性方程式，它们是直流潮流方程的基本形式。
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电力系统可靠性分析课堂笔记第三章发输电系统可靠性中的充裕性评估一、总述二、内容简要1、概述发输电系统可靠性(composite generation and transmission system reliability)是指由统一并网运行的发电系统和输电系统综合组成的发输电系统，按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和电能量的能力的度量。
其可靠性包括充裕性和安全性两个方面。
充裕性是指发输电系统在系统内发、输、变电设备额定容量和电压波动允许限度内，考虑元件的计划和非计划停运及运行约束条件下连续地向用户提供电力和电能量需求的能力。
充裕性指标反映在研究时间段内发输电系统在静态条件下系统容量满足负荷电力和电能量需求的程度。
1.负荷供应能力负荷供应能力是发输电系统的发电容量通过输电设施后可能提供给负荷的最大功率。
负荷供应能力提供了一个涉及网络影响的容量尺度。
发输电系统充裕度研究的内容是计算出各种偶发事故中系统的负荷供应能力值，并与负荷需求比较，当负荷供应能力值小于负荷需求时，便可确定此偶发事故属于系统故障，导致系统电力不足，并在此基础上，计算系统的可能性指标。
2.分析原理发输电系统充裕度研究的目的是从元件的可靠性数据来计算系统的可靠性指标。
在此以前，必须选定可靠性准则，然后，将系统状态划分为完好和故障两大状态类型，这种检验方法称为事故模式和影响分析。
事故模式和影响分析包括定义选用事件、确定研究事件、计算潮流、确定系统故障事件、计算事件概率、计算可靠性指标等步骤。
一般要考虑两类故障事件:输电线故障与发电设备故障重叠;输电线路同时故障停运。
故障影响分析方法与系统的规模有关，主要采用解析法和蒙特卡洛法。
解析法的主要特点是可以采用较严格的数学模型和有效算法进行系统的可靠性计算，准确度较高，但计算量随着元件数呈指数增加。
因此，系统规模大到一定程度时，采用解析法将有困难。
蒙特卡洛法利用计算机进行随机试验，重复K次，最后，对试验结果进行统计及计算。
该法的一个特点是计算结构简单，另一个特点是计算误差与KD 成正比，式中D 为常数，K 为试验次数。
为了降低误差，将显著增加计算时间，这也使其应用受到一定的限制。
有机地把解析法和蒙特卡洛法结合起来，能提高计算精度、减小计算工作量和计算机存储量。
3.表示充裕度的可靠性指标充裕度指标一般用年值表示，分为负荷点指标和系统指标两类。
负荷点充裕度指标是对系统中每一个负荷点而言，表明事故的局部影响，并可作为分析下一级系统充裕度的依据。
负荷点充裕度又可分为基本值、最大值和平均值3种，它们分别反映某种系统故障时供电点基本可靠性特征量、故障严重程度和充裕度平均水平。
系统的充裕度指标反映系统的严重程度和充裕度平均水平，反映系统事故对整个发输电系统的影响，表明事故的全局影响。
它包括系统停电指标、系统削减电量指标、严重性指标、每次扰动造成的平均削减负荷量、每个负荷点平均值、事故时的削减负荷与少供电量的最大值共6个指标。
4.电力市场条件下对发输电系统可靠性的新要求(1)降低需求预测的不确定性。
需求(demand)是指一个系统或系统的一部分在给定瞬间或任一设计的平均时间间隔中释放电能的速率，单位为kW 或GW 。
需求与负荷(load)是不一样的。
在电力市场的条件下，需求的类型包括以下8种:①瞬时需求(instantaneous demand)，指给定瞬间能量释放的速率;②平均需求，指在任一时间段内释放的电能，它由总电能除以该时间段内的平均瞬时需求;③集成需求(integrated demand)，指在需求时段时的平均瞬时需求;④需求时段(demand interval )，指电能被量测的时段，通常是15 min, 30 min 或60 min ;⑤峰值需求(peak demand)，指在一给定时段(即一小时，一天，一月，一季或一年)的最高电力需求，对一个电力系统来说，它等于在系统内全部量测到的发电机净输出和流入系统的线路潮流之和，减去量测到的流出系统的线路潮流;⑥合同需求(contract demand)，指一个供应商同意送电到一个特定单位并且该单位同意购买的容量额度;⑦固定需求(firm demand)，指一个电力供应商除了当系统可靠性受威胁或在紧急条件下应该提供的合同需求部分;⑧定单需求(billing demand)，指基于电价计划或合同中规定的用户定单的需求。
电力交易计划是要事先做出的，需求预测是电力交易计划的核心。
为此要使需要预测(forecast)尽可能准确，要求把不确定性降到最低程度。
(2)可靠性要面对多种电力公司。
电力公司(electricutility)可以是拥有或运行发电、输电、配电设施的公司、个人、代办处授权或其他合法单位，或媒介，或出售电能的公司。
电力公司的多样性对电力系统可靠性评估和管理带来新的挑战和机遇。
(3)要考虑多种传输能力。
频繁的商业活动使电力系统的运行方式大范围的变化，因此需要考虑多种形式的传输能力。
①总传输能力（total transfer capability ，TTC ），是指能从互联输电系统的一个区域可靠地通过区域间的输电线(或通路)，在规定条件下调用或传输到另一个区域的电力额度。
②输电可靠性裕度( transmission reliability margin,TRM)，是指在系统条件存在大范围不确定性的情况下，为保证互联输电网络安全所需的输电传输能力的额度。
③容量效益裕度( capacity benefit margin, CBM)，是指电力部门为保证互联系统对发电开放，以满足发电可靠性要求所预留的传输容量备用额度。
④可用传输容量(available transfer capacity,ATC)，是指为未来商业活动考虑超过己承诺用途条件下实际输电网络的传输能力。
可用传输容量定义为总传输能力减去当前输电承诺容量(包括零售用户所需容量和容量效益裕度)，再减去输电可靠性裕度。
⑤不可撤销的可用输电能力(non-recallable available transmission capability,NATC)，指总输电能力减去输电可靠性裕度，再减去不可撤销的输电服务备用(包括容量效益裕度)。
⑥可撤销的可用输电能力(recallable available transmission capability,RATC)，指总输电能力减去输电可靠性裕度，减去可撤销的输电服务备用(包括容量效益裕度)。
对于规划，可用的数据只有可撤销的和不可撤销的输电服务备用，而对运行和输电计划是己知的。
可靠性评估中必须对以上6种输电能力做出定量评价。
(4)要求对风险进行预测、监视，事先提出防范措施。
电力市场中商业活动频繁使电力系统的运行方式经常大范围地变化，因此要求经常对风险进行预测以外，还要求以地区为基础安装扰动监视设备，如事件顺序监视设备，故障记录设备，动态扰动记录设备等。
可靠性评估还要求事先提出减轻和消除风险的措施，并提出书面报告。
2、充裕性评估的指标体系发输电系统可靠性是通过定量的可靠性指标来度量的。
本书提出了比较完整的充裕度评估指标体系，并给出了蒙特卡洛法中的计算公式。
充裕度指标分为负荷点指标和系统指标两类。
负荷点指标是对系统中的每个负荷点而言，表明故障的局部性影响，并可作为下一级系统可靠性评估的依据。
系统指标则是全局性的，表明故障对整个系统的影响。
系统指标包括基本指标(1 ~6)和导出指标(7~9)。
基本指标包括概率、频率、持续时间和期望值4类，导出指标是基本指标转换获得的，可以用于不同规模系统之间的比较，具有标么值意义。
指标定义及公式如下，其中公式是基于元件状态持续时间抽样蒙特卡洛模拟法的计算公式。
(1)切负荷概率PLC(probability of load curtailments)∑∈=S i i Tt PLC (3.1) 式中，S 是有切负荷的系统状态集合;间，两者单位一致。
工夸是系统状态的持续时间，T 是总模拟时(2)切负荷频率EFLC(expected frequency of load curtailments)(次/a)FFLC=(8760/T)N i (3.2)式中，N i 是有切负荷的状态数(如果系统状态序列中连续几个系统状态均有切负荷，将其视为一个有切负荷状态)。
(3)切负荷持续时EDLC(expected duration of load curtailments)(h/a)EDLC=PLCx8760 (3.3)(4)每次切负荷持续时ADLC(average duration of load curtailments)(h/次)ADLC=EDLC/EFLC (3.4)(5)负荷切除期望值ELC(expected load curtailments)(MW/a)∑∈=Si i C T ELC 8760 (3.5) 式中，Ci 是系统状态i 的切负荷量。
(6)电量不足期望值EENS （expected energy not supplied) (MW ·h/a)i Si i t C T EENS ∑∈=8760 (3.6) 由于EENS 是能量指标，对于进行可靠性经济评估、最优可靠性、系统规划等均具有重要意义，因此EENS 是充裕度评估中非常重要的指标。
(7)系统停电指标BPII(bulk power interruption index)(MW/MW ·a -1)，是指系统故障在供电点引起的削减负荷的总和与系统最大负荷之比，它表明在一年中每兆瓦的负荷平均停电的兆瓦数，公式为BPII=ELC/L （3.7）(8)系统削减电量指标BPECI （bulk power energy curtailment index)（MW ·h/MW ·a -1)，是指系统故障在供电点引起的削减电量的总和与系统年最大负荷之比BPECI=EENS/L （3.8）(9)严重程度指标SI(severity index)(系统分)SI=BPECI x 60 (3.9) 一个系统分相当于在最大负荷时全系统停电1 min ，是对系统故障的严重程度的一种度量。
1983年国际大电网会议(CICRE)第39委员会OS 工作组按照系统扰动对用户冲击的程度，将严重程度指标分为4个等级：0级，可接受的不可靠状态，严重程度指标小于1系统分；1级，对用户有明显冲击的不可靠状态，严重程度指标为1~9系统分；2级，对用户有严重冲击的不可靠状态，严重程度指标为10 ~ 99系统分；3级，对用户有很严重冲击的不可靠状态，严重程度指标为100~999系统分。
3、考虑多重故障的充裕性评估算法和软件目前发输电合成系统充裕度评估方法分为两大类：偶发事故枚举法即解析方法、Monte-Carlo 模拟法即模拟方法，一般均采用故障筛选技术。