电力系统规划与可靠性课件
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电力系统的规划及可靠性854310110PPT课件
2020/10/13
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（1）发电总容量安排 （2）电源合理安排 （3）新技术开发利用 4.电力网发展规划 （1）输电网发展规划 （2）配电网发展规划 5.环境及社会印象分析
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第二节 电力系统可靠性
一.电力系统可靠性的内容
电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面
（1）充裕度 ：指电力系统维持连续供给用户总的 电能量的能力，同时考虑到系统元件的计划停运 及合理的期望非计划停运。
电力系统的规划及可靠性
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第一节 电力系统规划
一.做电力系统规划时讨论的事项
1.电能质量 2.可靠性 3.经济性 4.发展观点 5.整体观念 6.积极采用新技术 7.环境保护
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二.电力系统中长期发展规划的主要内容
电力系统中、长期发展规划指的是5~20年的 发展规划。 1.电力需求预测 （1）最大负荷利用小时法 （2）同时率法 2.动力资源开发 3.电源发展规划
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日
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（2）安全性：指电力系统承受突然发生的扰动，例 如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力。
中期规划还要根据国家政策、规划方案、环境影响、 投融资需求及社会对电价的承受能力等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
二.电力系统可靠性的评估
1、目标和任务 2、可靠性准则 在各阶段都必须实现以下目标： （1）保证电力系统的充裕度； （2）保证电力系统的安全性 （3）保证电力系统的完整性 （4）保证停电后系统迅速恢复运行
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三.电力系统子系统及其评估
《电力系统规划》第5章PPT资料35页
5.2 电气设备可靠性分析方法
1.设备故障特性及有关指标 1）设备故障率λ(t )定义如下：
(t) lt i0 m 1 tP t T U t tT U t
设备偶发故障期的故障率λ，一般为常数
设备的故障次数
设备运行的总时间
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
• 期望值指标：如电力系统在单位时间内发生故障的天数
期望值，以及电力系统由于故障而减少供电量的期望值。
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
3.可靠性分析计算基础数据及来源
1）电力系统结构及设备电气参数。
2）可靠性参数统计数据
3）电力设备倒闸操作时间等
4）电力系统自动化配置情况
以上数据可向电力企业及管理相关部门获取。
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
第5章 电力系统规划的可靠性评价方法
概述 电力系统规划的可靠性评价方法 电气设备可靠性分析方法 发电系统规划的可靠性评价流程 电网规划的可靠性分析流程 电气主接线的可靠性分析流程
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
5.1 概述
1.电力系统可靠性概念
◎通过可靠性分析计算，不仅可以找出系统中存在 的薄弱环节，还可以知道可能将要采取的、提高 供电可靠性的措施实施的效果如何。通过对比措 施实施前后系统的可靠性程度，才能为最后的决 策提供更为科学的依据。
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
2.电力系统可靠性评价指标： 用数值大小来表示各方面
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
规划系统的可靠性评估主要工作任务： 1.对未来的电力系统和电能电量进行预测，收集 设备的技术经济数据；
电力系统规划与可靠性讲座9可靠性原理及其在电力规划中的应用090409
可靠性贯穿于产品和系统的整个生命周期。 可靠性技术也在电力系统的规划、运行等领域的具体应用大 致有： 1.准则和标准的制定； 2.规划和现运行系统的可靠性评估； 3.可靠性成本收益分析； 4.发电容量和电网最优规划； 5.备用容量和位置分布； 6.电力设备备用规划； 7.运行方式和薄弱环节识别和优化调度； 8.以可靠性为中心的维修（状态检修）； 9.电力市场营运策略； 10.资产全寿命周期成本分析。
i
n
n
对每一个事件 B ，i 有计算式： P(ABi) P(A/Bi)P(Bi)
i1
i1
即可得到全概率公式 ：
n
P(A) P(A/Bi) P(Bi) i1
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评估系统失效(或运行)的概率，如果能够知道系统状态(失效或运行)与系统中某 个元件X正常与故障两个互斥事件的相关信息，就可以按照全概率计算公式,得：
P(A) m n
当试验次数n足够大时，事件A出现的频率渐趋于一个稳定
值，则称这一稳定值为事件A发生的概率，记为
P(A) lim( f ) n n
Hale Waihona Puke 三、概率的基本运算规则1.事件的分类:
①独立事件：一件事件的发生并不影响另一事件发生的概率。
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②互斥事件 ：两个事件不可能同时发生。
的学术论文； 工业可靠性研究始于20世纪40年代。 20世纪80年代，一些发达国家大都进行了可靠性立法，遵循国际标准，
制定了较为完善的国家标准，并设有国家级和行业级的可靠性中心和数 据交换网络。
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国内发展概况：
20世纪60年代，中国在通信、电子和航空等行业启动了可靠性 工程；
i
n
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对每一个事件 B ，i 有计算式： P(ABi) P(A/Bi)P(Bi)
i1
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即可得到全概率公式 ：
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P(A) P(A/Bi) P(Bi) i1
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评估系统失效(或运行)的概率，如果能够知道系统状态(失效或运行)与系统中某 个元件X正常与故障两个互斥事件的相关信息，就可以按照全概率计算公式,得：
P(A) m n
当试验次数n足够大时，事件A出现的频率渐趋于一个稳定
值，则称这一稳定值为事件A发生的概率，记为
P(A) lim( f ) n n
Hale Waihona Puke 三、概率的基本运算规则1.事件的分类:
①独立事件：一件事件的发生并不影响另一事件发生的概率。
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②互斥事件 ：两个事件不可能同时发生。
的学术论文； 工业可靠性研究始于20世纪40年代。 20世纪80年代，一些发达国家大都进行了可靠性立法，遵循国际标准，
制定了较为完善的国家标准，并设有国家级和行业级的可靠性中心和数 据交换网络。
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国内发展概况：
20世纪60年代，中国在通信、电子和航空等行业启动了可靠性 工程；
电力系统规划与可靠性讲座4_电源规划(XXXX_06_01).pptx
水电厂装机容量选择
水电站的装机容量由其最大工作容量 PG 、备用容量 PB 和重复 容量 Pch 组成，即
P PG PB Pch
因此，确定水电站的装机容量，就是要合理确定其工作容量、 备用容量和重复容量。
1）最大工作容量的确定 设计水电站与现有电站一起担负系统最大负荷时该水电站 发出的有功功率即称为该设计水电站的最大工作容量。水电站 的调节性能对它的最大工作容量起决定性作用。
水电厂装机容量选择
（1）无调节水电站工作容量的确定 无调节水电站即径流式水电站，它只能承担电力负荷的基荷 部分。在设计枯水日，它以不变的保证出力工作，其最大工作 容量等于保证出力，计算式为
电厂容量的选择
【目的】确定每个拟建电厂的建设规模，是下 一步做系统电源规划方案的基础。 【主要内容】： ➢ 影响电厂容量的主要因素 ➢ 水电厂装机容量选择 ➢ 热电厂容量选择 ➢ 抽水蓄能式电站容量选择 ➢ 凝汽式电厂容量选择
影响电厂容量的主要因素
规划地区（即电厂供电地区）负荷的影响 动力资源条件的影响 厂址条件的影响 系统规模的影响 设备规模及供应条件的影响
何时、何地扩建新发电机组。 扩建什么类型及多大容量的发电机组。 现有发电机组的退役及更新计划。 燃料的需求量及解决燃料问题的策略。 采用新发电技术（如太阳能发电）的可能性。 采用负荷管理系统对系统电力、电量平衡的影响。 与相邻电力系统进行电力交换的可能性。
电源规划的投资决策原则
电源规划与系统负荷预测、电力电量平衡、发电厂厂址选 择、发电机组类型和规模、燃料来源及其运输条件、水库调 节、系统运行、电力网络规划和各种技术经济指标的选择等 一系列问题密切相关，这就决定了其决策过程必须与多个部 门配合，因此是一项繁琐而艰巨的任务。由于电源规划的投 资规模大、周期长，对国民经济的发展影响大，因此在制定 电源规划方案时，必须遵循一定的原则：
电力系统规划与可靠性讲座9_可靠性原理及其在电力规划中的应用090409
(2)可靠性计算中常用的分布函数应用举例 概率分布的定义：用概率的方法来研究随机变量这种函数取值范 围的分布规律。
应用：研究工程中通过试验或观察取得的数据，根据可靠性评估 要求来研究对它们进行处理和估计的方法。
2019年9月15日11时32分
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【基本可靠性函数（连续随机变量）】 1 (不可修复元件)的可靠度:在规定条件下和规定的时间区(t1 , t2 ) 内无故障持续完成规定功能的概率，常用R(t)表示。
2019年9月15日11时32分
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可靠性基本概念与分析方法
可靠性的基本概念 基本可靠性指标及其计算 不可修复和可修复系统的可靠性分析 马尔可夫随机过程概念与分析方法
2019年9月15日11时32分
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11y)的一个工程定义： 指一个元件、设备或系统在预定的时间内，在规定的
四个主要领域 ①可靠性数学： ②可靠性物理 ； ③可靠性工程； ④可靠性教育与管理。 产生和发展的背景
是社会的需要，与科学技术的发展，尤其与电子技术的发展 是分不开的。能带来巨大的经济效益。
2019年9月15日11时32分
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可靠性理论的发展概况
国外发展概况： 1882年IEE出版了第一个电气设备安全条例涉及到可靠性概念； 20世纪30年代在《电世界》等国外杂志上开始发表有关电容量概率分析
①对多个独立事件 A1 、 A2 、 An ，其同时发生的概率 n
P(A1
A
…
2
An )=
P(Ai )
②对相关事件 ，
i=1
P(A B) P(B / A) P(A) P(A / B) P(B)
(2)事件的并 ：几个事件中至少有一个事件发生 。 ①对两个独立而不互斥事件A和B，有
应用：研究工程中通过试验或观察取得的数据，根据可靠性评估 要求来研究对它们进行处理和估计的方法。
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【基本可靠性函数（连续随机变量）】 1 (不可修复元件)的可靠度:在规定条件下和规定的时间区(t1 , t2 ) 内无故障持续完成规定功能的概率，常用R(t)表示。
2019年9月15日11时32分
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可靠性基本概念与分析方法
可靠性的基本概念 基本可靠性指标及其计算 不可修复和可修复系统的可靠性分析 马尔可夫随机过程概念与分析方法
2019年9月15日11时32分
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11y)的一个工程定义： 指一个元件、设备或系统在预定的时间内，在规定的
四个主要领域 ①可靠性数学： ②可靠性物理 ； ③可靠性工程； ④可靠性教育与管理。 产生和发展的背景
是社会的需要，与科学技术的发展，尤其与电子技术的发展 是分不开的。能带来巨大的经济效益。
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可靠性理论的发展概况
国外发展概况： 1882年IEE出版了第一个电气设备安全条例涉及到可靠性概念； 20世纪30年代在《电世界》等国外杂志上开始发表有关电容量概率分析
①对多个独立事件 A1 、 A2 、 An ，其同时发生的概率 n
P(A1
A
…
2
An )=
P(Ai )
②对相关事件 ，
i=1
P(A B) P(B / A) P(A) P(A / B) P(B)
(2)事件的并 ：几个事件中至少有一个事件发生 。 ①对两个独立而不互斥事件A和B，有
电力系统规划与可靠性-7输电网规划与可靠性(-11)
❖ 变电站的容量是变电站各台主变压器容量之和。
❖ 一个变电站的主变压器台数最终规模不宜少于2台或多于 4台。
❖ 《城市电网规划设计导则》中推荐的单台变压器容量：
主变压器电压比 单台主变压器容 主变压器电压比 单台主变压器容
(kV/kV)
量(MVA)
(kV/kV)
量(MVA)
500/220 1500
110/20 80、63
330/110 360
110/10 63
220/110 240
66/10
63
220/66 240
35/10
31.5
220/35 240
❖ 在同一个城网中，同一级电压的主变压器单台容 量不宜超过2~3种，在同一变电站中同一级电压 的主变压器宜采用相同规格。
❖ 当变电站内变压器的台数和容量已达到规定的台 数和容量以后，如负荷继续增长，一般应采用增 建新的变电站的方式提高电网供电能力，而不宜 采用在原变电站内继续扩建增容的措施。
典型接线方式 • 大城市中心区的110kV电网
典型接线方式 • 一般市区的110kV电网
典型接线方式 • 县城（镇）区的110kV电网
典型接线方式 • 乡村的110kV电网
方案检验
❖ 对已形成的方案进行技术经济比较，包括： ❖ 潮流计算分析 ❖ 暂态稳定计算 ❖ 短路电流计算 ❖ 经济比较
❖ 工程选址根据规划中确定的地点或范围进行
❖ 结合一定的变电站模式及基本平面布置，充分考虑规划时 间的设备发展方向和变电站建设模式选定电气布置方案， 然后据此进行选址。
❖ 站址选址的一般要求： ❖ 站址靠近供电负荷区域中心 ❖ 使地区电源分布合理 ❖ 高低各侧进出线方便 ❖ 交通运输方便 ❖ 应贯彻节约用地的精神 ❖ 合理选择、充分利用地形，注意防洪地形要求 ❖ 考虑其邻近设施的相互影响
电力系统规划与可靠性-4-可靠性基础概要复习课程
t 0t
❖ 以上两个函数之间有如下关系
Ft
t
0
f
tdt
f t dF t
dt
密度函数曲线下的总面积等于1
f(t)
F ( t0 )
t0
x
Hale Waihona Puke 故障率❖ 假设元件已工作到t时刻，则把元件在t以后的△t 微小时间内发生故障的条件概率密度定义为该元 件的故障率。
t lit m 0 1tP在 t,tt 期 间 故 障t以 前 正 常
平均无故障工作时间
❖平均无故障工作时间（MTTF, Mean time to failure）
❖ 是寿命的数学期望值
M T T F 0 t f t d t 0 t d R t t R t 0 0 R t d t
MTTF0Rtdt
Rt et
MTTF etdt1
0
元件故障特性及有关指标
电力系统规划与可靠性-4-可靠 性基础概要
元件和系统
❖ 可靠性经典定义：指一个元件或一个系统在预定 时间内和规定条件下完成其规定功能的能力。
❖ 由这个定义可知，可靠性有四个要素： ❖ 1、对象 ❖ 2、功能 ❖ 3、时间 ❖ 4、使用条件
元件和系统
❖ 电力系统可靠性，一般将对象区分为元件和系统 ❖ 元件：是构成系统的基本单位 ❖ 在一个具体的系统里，元件不能再分割。
f (x)是随机变量X的概率密度。
概率密度函数
1. 设X为一连续型随机变量，x 为任意实数，X的 概率密度函数记为f(x)，它满足条件
(1) f (x) 0
(2) f (x)dx 1
2. f(x)不是概率，是频数
概率密度函数
密度函数 f(x)表示X 的所有取值 x 及其频数f(x)
❖ 以上两个函数之间有如下关系
Ft
t
0
f
tdt
f t dF t
dt
密度函数曲线下的总面积等于1
f(t)
F ( t0 )
t0
x
Hale Waihona Puke 故障率❖ 假设元件已工作到t时刻，则把元件在t以后的△t 微小时间内发生故障的条件概率密度定义为该元 件的故障率。
t lit m 0 1tP在 t,tt 期 间 故 障t以 前 正 常
平均无故障工作时间
❖平均无故障工作时间（MTTF, Mean time to failure）
❖ 是寿命的数学期望值
M T T F 0 t f t d t 0 t d R t t R t 0 0 R t d t
MTTF0Rtdt
Rt et
MTTF etdt1
0
元件故障特性及有关指标
电力系统规划与可靠性-4-可靠 性基础概要
元件和系统
❖ 可靠性经典定义：指一个元件或一个系统在预定 时间内和规定条件下完成其规定功能的能力。
❖ 由这个定义可知，可靠性有四个要素： ❖ 1、对象 ❖ 2、功能 ❖ 3、时间 ❖ 4、使用条件
元件和系统
❖ 电力系统可靠性，一般将对象区分为元件和系统 ❖ 元件：是构成系统的基本单位 ❖ 在一个具体的系统里，元件不能再分割。
f (x)是随机变量X的概率密度。
概率密度函数
1. 设X为一连续型随机变量，x 为任意实数，X的 概率密度函数记为f(x)，它满足条件
(1) f (x) 0
(2) f (x)dx 1
2. f(x)不是概率，是频数
概率密度函数
密度函数 f(x)表示X 的所有取值 x 及其频数f(x)