电力工程概论 (14)资料

第十章 电力系统可靠性评估
10-电气-2班 葛峻臣 1067130232
主要内容
10.1 10.2 10.3 10.4
概述 电力系统可靠性评估数学基础 发输电系统可靠性评估 配电系统可靠性评估
10.1 概述
10.1.1基本概念 ➢ 电力系统可靠性是对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供应电力和电能能 力的度量。包括充裕度和安全性两个方面。
电力系统可靠性评估
➢ 任务： ✓规划阶段：对未来电力系统和电能需求进行预测；收集设备 的技术经济数据；制定可靠性准则和设计标准，依据准则评估 系统性能，识别系统的薄弱环节；选择优化方案。 ✓设计阶段：当遭受超过设计规程规定的大扰动时，不利影响 扩散的风险最小；应使系统有足够备用容量来限制扰动后果的 蔓延，避免停电范围扩大，保护运行人员免遭伤害，保护设备 免遭损坏。 ✓运行阶段：以便在可接受的风险度下建立和实施各种运行方 式，确定运行备用容量，安排计划检修，确定购入和售出电量， 确定互联系统的输送电力和电能量。
p X Xi pi
pY Yk pk
(i 1, , n)
(k 1, ,m)
则随机变量 Z X Y 的均值由下式计算：
nm
Z
X i Yk pi pk
i1 k 1
此即数学上的离散卷积概念
简单系统——概率卷积（续）
对发电系统可靠性评估,风险指标通常是在给定 条件下的Z的均值。例如，如果X代表负荷需求，Y代 表发电容量，则期望缺供电力为在给定X大于Y的条 件下的Z的均值。
对离散卷积，公式为：
nm
Z
max0, X i Yk pi pk
i1 k 1
即使X和Y是连续随机变量，他们的概率密度函 数也可离散化，以便于使用上式。
10.2.3 复杂系统
对于大规模系统的可靠评估，主要有两类方法： 状态枚举和蒙特卡罗仿真，后者可分成序贯和非序 贯抽样方法。
对于复杂系统使用的方法，其基本思路是通过 包括以下四个步（adequancy，也称静态可靠性），是指 电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电 能量的能力，同时考虑系统元件的计划停运及合理 的期望非计划停运。
➢ 安全性（security，也称动态可靠性），是指电力 系统承受突然发生的扰动的能力。
10.1.2发展过程
➢ 国外： ✓ 20世纪50年代，可靠性概念开始用于工业； ✓ 1968年美国电力可靠性协会（National Electric Reliability Council, NERC）成立； ✓ 1981年加上加拿大和墨西哥，北美电力可靠性协会 （NERC）成立； ✓ 1997、1998年NERC推出《规划标准》和《执行细则》 （电力系统可靠性执行标准）； ✓ 西欧和俄罗斯也相继制定各自标准。
2) 评估手段 主要有4种：
➢ 建立可靠性评估模型 目前主要有解析法和蒙特卡罗法（模拟法）
➢ 建立可靠性信息管理系统 ➢ 建立重大事故监测装置 ➢ 区间分析
10.2 电力系统可靠性评估数学基础
10.2.1概述 可靠性评估需要两个关键过程： 第一是选择系统状态并计算状态概率； 第二是针对选择的状态所引起的系统问题及其校
EENS
8760 T
iS
Citi
10.3.3 评估方法
➢ 1)基本步骤 ➢ 2)元件失效模型 ➢ 3)负荷曲线模型 ➢ 4)故障分析 ➢ 5)负荷削减的最优化模型 ➢ )6状态枚举 ➢ )7状态抽样法——非序贯蒙特卡罗仿真
间，T为总模拟时间。
➢切负荷频率EFLC
EFLC
8760 T Ni
Ni 是有切负荷的状态数。
充裕度评价的指标体系(续）
➢ 切负荷持续时间EDLC
EDLC PLC8760
➢ 每次切负荷持续时间ADLC
ADLC EDLC/ EFLC
➢ 负荷切除期望值ELC
ELC
8760 T
iS
Ci
➢ 电量不足期望值EENS
正措施进行分析。 系统选择主要有两种主要方法：状态枚举法和蒙
特卡罗模拟法。
10.2.2 简单系统
发电系统可靠性评估的本质是计算服从一定概 率分布的两个随机变量（即发电容量和负荷需求） 之间的差值。这就是数学上的卷积概念。
10.2.2 简单系统
➢概率卷积
设两个随机变量X和Y具有下述离散概率密度函数：
1. 选择一个系统状态； 2. 分析系统状态，判断其是否是失效状态； 3. 计算失效状态的风险指标； 4. 修改累计指标。
复杂系统（续）
状态枚举法和蒙特卡罗模拟法是两种不同的选择系 统状态的主要方法。
两种方法的指标计算公式有不同的表达式，但这两 种方法中的系统分析是相同的，而且不依赖于系统状态 的选择方法。
➢ 国内： ✓ 1981年中国水利电力部颁布《电力系统安全稳定导则》； ✓ 1983年成立中国电机工程学会可靠性专业委员会； ✓ 1996年成立电力行业可靠性管理委员会。
10.1.3 电力系统可靠性评估
1) 目标和任务
➢ 目标： ✓ 保证电力系统的充裕度； ✓ 保证电力系统的安全性； ✓ 保证电力系统的完整性； ✓ 保证停电后系统迅速恢复运行。
发电、配电、变电站和输电系统的系统分析技术不 同。
通常用于发电和配电系统的分析技术相对简单明了， 用于变电站电气接线的分析技术则更复杂一些，而最复 杂的是用于输电网的分析技术。
以下将结合算例详细介绍。
10.3 发输电系统可靠性评估
10.3.1 概述 发输电系统可靠性是指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应点 供应电力和电能量的能力的度量。包括充裕性和安全性两个方 面。充裕性是对系统的静态特性进行概率评价；安全性则是对 系统的动态特性进行评价。
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。
10.3.2 充裕度评价的指标体系
充裕度指标分成负荷点指标和系统指标两类。
➢切负荷概率PLC
PLC ti iS T
S是有切负荷的系统状态集合；ti 是系统状态i的持续时