电力系统可靠性评估方法的分析
电力系统可靠性评估方法的分析
李朝顺
（沈阳电力勘测设计院辽宁沈阳 110003）
摘要：可靠性贯穿在产品和系统的整个开发过程，形成可靠性工程这门新兴学科。可靠性工程涉及原件失效数据的统计和处理、系统可靠性的定量评定、运行维护、可靠性和经济性的协调等各方面，是一门边缘科学，它具有实用性、科学性和实间性三大特点。其可靠性评估方法是可靠性研究领域一直探索的方向，本文对现有可靠性评估方法进行论述和分析，为可靠性工作者提供参考。
关键词：系统可靠性评估分析
1电力系统可靠性概述
可靠性（Reliability）是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。
现代社会对电力的依赖越来越大，电能的使用已遍及国民经济及人民生活的各个领域，成为现代社会的必需品。电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按规定的技术经济要求组成的一个统一系统。发电厂将一次能源转换为电能，经过输电网和配电网将电能输送和分配给电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统的基本结构如图1所示。
图1电力系统基本结构图
60年代中期以后，随着电力工业的发展，可靠性工程理论开始逐步引入电力工业，电力系统可靠性也应运而生，并逐步发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益
的一种重要手段。目前已渗透到电力系统规划、设计、制造、建设安装、运行和管理等各方面，并得到了广泛的应用，
如图2所示。
图2可靠性工程在电力系统中的应用
所谓电力系统可靠性，就是可靠性工程的一般原理和方法与电力系统工程问题相结合的应用科学。电力系统可靠性包括电力系统可靠性工程技术与电力工业可靠性管理两个方面。电力系统可靠性实质就是用最科学，经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。因此，一切为提高电力系统、设备健康水平和安全经济运行水平的活动都属于电力工业可靠性工作的范畴，都是为了提高电力工业可靠性水平所从事的服务活动。
通常，评价电力系统可靠性从以下两方面入手[2]。
(1) 充裕性(adequacy)—充裕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，同时考虑到系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运.又称为静态可靠性，即在静态条件下电力系统满足用户电力和电能量的能力。充裕性可以用确定性指标表示，如系统运行时要求的各种备用容量(检修备用、事故各用等)百分比，也可以用概率指标表示，如电力不足概率(LOLP)，电力不足时间期望值(LOLE)，电量不足期望值(EENS)等。
(2) 安全性(security)—安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力，也称为动态可靠性， 即在动态条件下电力系统经受住突然扰动且不间断地向用户提供电力和电能量的能力。安全性现在一般采用确定性指标表示，例如最常用的可靠
性工
程在
电力
系统
中的
应用 元件故障数据统计和处理
可靠性数学理论 电源可靠性 输电系统可靠性 配电系统可靠性 大电力系统可靠性
可靠性管理
电气主接线可靠性
负荷预测 可靠性设备预诊断 故障分析 可靠性指标预测 建设安装质量管理
最佳检修和更换周期的确定 运行方式可靠性定量评估 可靠性工程教育
N-1准则，以及在某一特定故障下能否维持稳定或正常供电等。
在电力系统发展规划和运行规划时，特别是电源规划中，评估可靠性经常使用充裕性指标。在电网规划和运行管理中，评估可靠性经常使用安全性指标。
电力系统可靠性是通过定量的可靠性指标来量度的。为了满足不同应用场合的需要和便于进行可靠性预测，已经提出大量的指标，其中应用较多的主要有以下几类。
(1)概率：如可靠度、可用率等。
(2)频率：如单位时间内的平均故障次数。
(3)平均持续时间：如首次故障的平均持续时间、两次故障间的平均持续时间、故障的平均持续时间等。
(4)期望值：如一年中系统发生故障的期望天数。
上述这几类指标各自从不同的角度描述了系统的可靠性状况，各自有其优点及局限性。在实际应用过程中往往是采用多种指标来描述同一个系统，使这些指标之间可以相互弥补其不足。比如，停电概率和频率指标不能给出停电的大小的量度，而期望值指标正可以弥补这一不足。在这些指标中，有的(如概率指标)既可用于不可修复元件和系统，又可用于可修复元件和系统，但频率和平均持续时间指标多用于可修复元件和系统。
2电力系统可靠性评估的发展
由于电力系统故障多是随机发生的，而且很多故障超出了系统工程人员的控制能力，因此一般说绝对的毫不中断地连续供电实际上是不可能的。为了尽量减少由于系统元件随机故障对系统供电造成的影响，在电力规划时，采用增加机组的办法，但是经济性和可靠性是相互制约的，增加投资可以提高可靠性，然而过高的投资违反了经济性的约束。
为了摆脱经济性和可靠性约束之间相抗衡的困境，几十年来，设计规划人员一直在探索确实可行的判据和分析技术。早期的判据和方法是以确定性为基础的。四十年代，应用概率理论来定量描述和计算工程系统的可靠性技术引入了电力工程领域，但是当时这种方法一直没有得到广泛应用，主要原因是缺乏数据、受到计算工具的限制，而且工程人员对这种方法存在偏见。六十年代中期，由于电网结构的不合理导致无法及时适应新的情况，许多国家的大电网相继发生了重大的事故，引起大面积长时间的停电，这些停电事件不但造成了巨大的经济损失，而且危及社会秩序，对整个社会的影响非常深刻，同时也给从事电力系统规划和运行的人员以极大的教训。规划过程中过多考虑经济性，而不相应提高安全可靠性要求，将可能造成更大的经济损失。
电力系统的根本任务是尽可能经济而可靠地将电能供给各种用户。用户对供电的要求，一是保证供电的连续性；二是保证电能的质量。由于系统内元件的随机故障，且这些故障又超出运行调度人员的控制能力，因此完全不间断的连续供电实际上是不可能的。随着人们对供电质量的要求越来越高，促使电力部门寻求提高供电可靠性的途径。
电力系统可靠性评估有两方面的目的：一是为电力系统的发展规划进行长期可靠性评估；二是为制定短期的运行调度计划进行短期可靠性预测。从国内外的总体发展水平来看，长期可靠性评估研究比较成熟，不仅取得了不少理论成果，并且达到实用阶段，而短期可靠性评估则正处于理论探索阶段，仍有大量问题需要解决。
3电力系统可靠性评估方法
在电力系统可靠性评估中，分析过程一般由以下三个步骤组成：状态选择、状态估计和计算指标。其可靠性评估常采用的有两种基本方法：一种是解析法；另一种是Monte Carlo 模拟法。
(1) 解析法[4]
解析法基于马尔可夫模型，用数学方法从数学模型中评估可靠性指标。该法是利用系统的结构和元件的功能以及两者之间的逻辑关系，建立可靠性概率模型，通过递推和迭代等过程对该模型精确求解，从而计算可靠性指标，其优点在于采用了精确的数学模型。
在实际工作中这种方法使用的最多，因为大多数的系统和子系统都可用数学模型描述，可以用来估计大规模系统的可靠性指标。解析法一般用于评估负荷点和系统可靠性指标的平均值或期望值，平均值在电力系统可靠性评估中是系统的基本指标，但在指标变化性上不提供任何信息。这种方法描述了存在于实际系统中的因果关系，在给定的假设条件下，一般可求得准确的结果。当系统复杂时数学方程式会变得十分复杂，因而需要进一步地简化或近似，许多的近似技术因此就发展起来以简化计算过程，得到近似结果。
解析法可以采用严格的数学模型和算法，因而解析法在系统组合故障数目比较少时较有效。即当元件故障比较少但有重大影响时，且元件数目不太多时，解析法可以充分发挥其物理概念清楚、模型准确的优点。计算准确，结果理想。但随着元件数的增多，计算量呈指数增长，当系统规模大到一定程度时，采用此方法有一定的困难。因此，有许多学者提出了基于减少计算量的改进算法。在电力系统可靠性评估中，解析法发展的已经比较成熟了。解析法在美、加、英等国的应用比较广泛。
解析法可分为网络法、状态空间法、故障树法。
1) 网络法
网络法是建立在逻辑网络基础上的一种分析方法，是分析系统可靠性的一种最常用的分析方法。它可分析不可修复系统的可靠性，在一定条件下，也可用来分析可修复系统的可靠性[5]。
如果一个系统满足以下特点：
① 系统中每个元件只有两种状态：工作或失效；
② 由元件构成的系统本身也假定只有两种工作状态：工作或失效；
③ 如果全部元件都工作，系统即工作；
④ 如果全部元件都失效，系统即失效；
⑤ 在一个已经失效的系统中，再有一个元件失效也不能使系统恢复工作；在一 个工作的系统中再修复一个元件也不会造成系统失效。
满足这样五个条件的系统称为单调结构系统，若系统是单调结构，而且每个元件是有关的，则称为关联系统，单调结构的系统可用逻辑图表示，可用网络法估计系统的可靠性。
网络法的特点是比较简单，但是应用网络法时，建立起逻辑框图是不容易的，如果元件的故障是不独立的，那么建立逻辑图就更加复杂。
2) 状态空间法[6]
一个特定系统可能出现的全部状态的集合为状态空间Ω，状态空间分解法用系统所处的状态和这些状态之间可能发生的转移来表示系统，并由故障判据判定系统工作状态和故障状态，求得系统的可靠性指标。应用状态空间法分析电力系统可靠性的条件是由一种状态转移到另一种状态的概率与系统的历史无关，即无记忆性。
在电力系统的可靠性计算中，转移频率ij λ是重要的指标。转移频率ij λ可解释为单位时间里从状态i 向状态j 转移的期望次数。往往可以假定ij λ为常数，这时有以下关系存在：
()()[]()t t i t X j t t X P ij ?+?===?+0λ
式中()t X 为系统在时刻t 的状态；
()t t X ?+为系统在时刻t t ?+的状态；
()t ?0为在t ?期间发生两次以上转移的概率；
当t ?足够小时，则可得：
()()[]t i t X j t t X P ij ?≈==?+λ
如果使电力系统状态变化（故障、修复）的所有事件发生的时间服从指数分布，则可假定转移率为常数。发生的时间服从指数分布，这是分析电力系统可靠性的一个基本假定。
应用状态空间法分析电力系统可靠性的一般步骤为：
①定义系统的范围和每种状态的具体含义。
电力系统的范围很广，因此，一般在作可靠性分析之前，要具体规定系统的范围，还应规定每种状态的具体含义。系统的状态表示系统在特定时间里所处的特定状况，这些状况包括工作、维修、停运或其它状况。
②建立状态装移图。
在建立状态转移图时，一般假定转移频率为已知常数。建立状态转移图时，要注意修理工是否充足的问题，因为修理工充足与否直接影响状态转移图的结构。
③建立和求解方程组
如果要得到的是瞬时状态概率，则必须要列出和求解线性微分方程组；如果要得到的是平稳状态概率，则必须要列出和求解线性代数方程组。
线性微分方程组为：
dt
d P(t )= P(t )A A=????????????nn n n n n a a a a a a a a a 2
12222111211 元素∑-=≠=ij ij ij ij a j i a λλ),(
求解以上微分方程组，可求得瞬时状态概率p i (t)。如果要求解平稳状态概率，可解以下线性代数方程组：
???==P ∑
10Pi A ④在大多数情况下，我们要得到的是平稳状态概率，并可进一步求出其它的系统可靠性指标，如状态频率和平均持续时间等。
状态空间法能解决更广泛的课题，便于计算机计算，缺点则是比较复杂，多数情况下修复时间服从指数分布，即使修复时间服从非指数型分布也可化为指数型。当系统的元件增加时，计算工作量大大增加，这时就要采用近似方法。
3) 故障树法
故障树分析法，简称FTA （Fault Tree Analysis ）,此法在核电站的安全分析、宇航、电子等领域已广泛应用，取得良好效果，同时也被应用在在电力工业和电器设备制造业中[7]
。
故障树分析法把系统最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，把选定的系统故障状态作为顶端事件，其实质是事件之间的一张逻辑关系图。
应用FTA 的基本步骤包括：
①选取顶事件
顶事件就是最不希望发生的故障状态，它可以根据我们最关心的问题来选取，但是下列几点需共同遵守：
a.顶事件发生与否必须有明确定义；
b.顶事件必须能进一步分解，这样才能按顶事件发生的逻辑关系建立故障树；
c.顶事件能定量度量。
②建立故障树
这是故障树分析中最关键的一步，建立故障树实质上是找出系统故障和导致故障的诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用定量的图形——故障树表示出来。这就要去设计人员、生产现场人员、可靠性工作人员紧密合作。
③定性评定故障树
所谓定性评定故障树就是找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式，即求出故障树的所有最小割集。
④故障树的定量评定
若给定基本故障事件出现的概率，则可以定量地评定故障树顶事件T 出现的概率。若已求出故障树的最小割集B 1,B 2,…,Bm ,则当至少有一个割集出现时，顶事件出现的概率为{}?
?????==i m i B U P T P 1。 将故障树分析法应用于电力系统可靠性分析具有一些较显著的优点，它是一种使用图形演绎逻辑推理方法，清晰地用图说明了系统的失效原因，并对系统的影响程度做出评价，
把系统的故障与组成系统的部件的故障有机地联系在一起，可以找出系统全部可能的失效状态，也就是故障树的全部最小割集，或者称它们是系统的故障谱。
(2) 蒙特卡罗模拟法
解析法的特点是基于马尔科夫模型，准确度较高，适用于结构简单的小型电力系统的可靠性评估，但其计算工作量随系统规模呈指数关系增长，而且当系统变得越来越复杂时，其状态空间的状态数剧增，这必然会造成维数灾难。同时为了获得解析模型，常常需要对系统的实际条件作较多简化，所以其应用受到较大的限制。
蒙特卡罗方法[8]是一种以概率统计理论和方法为基础的数值计算方法，目前广泛应用于系统可靠性的评估中。它与故障树分析技术相结合，是对系统进行可靠性预测分析的有效的途径。它的优点是属于统计试验方法，比较直观，易于被工程技术人员掌握和理解，可以发现一些人们难以预料的事故，容易处理各种实际运行控制策略，采样次数与系统的规模无关，在进行复杂系统的可靠性评估时更具有优越性。据此，采用蒙特卡洛法可以用来分析自动化系统的可靠性。
直接蒙特卡罗法的基本思想为：用落入失效域的样本点数与总的投点数之比值作为失效概率的估计值。
蒙特卡罗模拟法是按一定的步骤在计算机上模拟随机出现的各种系统状态，即用数值计算方法模拟一个实际的过程，并从大量的模拟试验结果中统计出系统的可靠性指标。随机模拟的次数与系统规模无关，适应性强，算法及程序结构简单。相比解析法而言，模拟法更适合于以下问题的求解：
①需要模拟非指数型分布；
②需要某些输出指标的分布函数或统计数据；
③故障、检修、计划检修间存在比较复杂的关系；
④对于大系统，解析法难以建立有效的数学模型的。
模拟法不仅可以随机模拟系统运行的实际方式，不需要对实际问题作过多简化和假设，而且考虑更加全面，因此更适用于大型电力系统的可靠性评估。模拟法的计算程序结构简单，只需对N次独立的试验结果进行统计与计算即可完成，故此模拟法又称为统计试验法。
参考文献
[1] 郭永基.可靠性工程原理.北京：清华大学出版社,2001.
[2] 郭永基.电力系统可靠性原理和应用（上）.北京：清华大学出版社,1983.
[3] 郭永基.电力系统计电力设备的可靠性.电力系统自动化，2001,25(17):53-56.
[4] 张蔼蔷.故障树分析在电力系统可靠性研究中的应用.华东电力，2005,33(2):14-17.
[5] Singh C, Patton A D. Models and Concepts for Power System reliability Evaluation
Including Protection—System Failures. Electric Power ＆ Energy Systems.1981.
[6] Billinton R, Chen H,Zhou J Q. Generalized n+2 State System Markov Model for
Station-Oriented Reliability Evaluation. IEEE Transactions on Power Systems,Vol.12,1997:1799-1804.
作者简介
李朝顺，硕士、注册电气工程师、注册咨询工程师，高级工程师、沈阳电力勘测设计院院长、辽宁电网工程技术专家，该论文已发布于《电力勘测设计》 2009年第5期
（注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）
蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用
3 蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用 3.1电力系统可靠性评估的内容与意义 可靠性指的是处于某种运行条件下的元件、设备或系统在规定时间内完成预定功能的概率。电力系统可靠性是指电网在各种运行条件下，向用户持续提供符合一定质量要求的电能的能力。电力系统可靠性包括充裕度(Adequacy)和安全性(seeurity)两个方面。充裕度是指在考虑电力元件计划与非计划停运以及负荷波动的静态条件下，电力系统维持连续供应电能的能力，因此又被称为静态可靠性。安全性指的是电力系统能够承受如突然短路或未预料的失去元件等事件引起的扰动并不间断供应电能的能力，安全性又被称为动态可靠性。目前国内外学者对充裕度评估的算法和应用关注较多，且在理论和实践中取得了大量的研究成果，但随着研究的深入也出现了很多函待解决的新课题。电力系统的安全性评估以系统暂态稳定性的概率分析为基础，在原理、建模、算法和应用等方面都处于起步和探索阶段。由于电力系统的规模很大，通常根据功能特点将其分为不同层次的子系统，如发电、输电、发输电组合、配电等子系统，对电力系统的可靠性评估通常也是对上述子系统单独进行。不同层次的子系统的可靠性评估的任务、模型、算法都有较大区别。电力系统在正常运行情况下，系统能够正常供电，不会出现切负荷的事件。如果系统受到某些偶发事件的扰动，如元件停运(包括机组、线路、变压器等电力元件的计划停运与故障停运)、负荷水平变化等，可能会引起系统功率失衡、线路潮流越限和节点电压越限等故障状态，进而导致切负荷。电力系统可靠性研究的主要内容是基于系统偶发故障的概率分布及其后果分析，对系统持续供电能力进行快速和准确的评价，并找出影响系统可靠性水平的薄弱环节以寻求改善可靠性水平的措施，为电力系统规划和运行提供决策支持。 3.2电力系统可靠性评估的基本方法 电力系统可靠性评估方法可分为确定性方法和概率性方法两类。确定性方法主要是对几种确定的运行方式和故障状态进行分析，校验系统的可靠性水平。在电源规划中，典型的确定性的可靠性判据有百分备用指标和最大机组备用指标;电网规划
电力系统可靠性评估方法的分析
电力系统可靠性评估方法的分析 李朝顺 （沈阳电力勘测设计院辽宁沈阳 110003） 摘要：可靠性贯穿在产品和系统的整个开发过程，形成可靠性工程这门新兴学科。可靠性工程涉及原件失效数据的统计和处理、系统可靠性的定量评定、运行维护、可靠性和经济性的协调等各方面，是一门边缘科学，它具有实用性、科学性和实间性三大特点。其可靠性评估方法是可靠性研究领域一直探索的方向，本文对现有可靠性评估方法进行论述和分析，为可靠性工作者提供参考。 关键词：系统可靠性评估分析 1电力系统可靠性概述 可靠性（Reliability）是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。 现代社会对电力的依赖越来越大，电能的使用已遍及国民经济及人民生活的各个领域，成为现代社会的必需品。电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按规定的技术经济要求组成的一个统一系统。发电厂将一次能源转换为电能，经过输电网和配电网将电能输送和分配给电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统的基本结构如图1所示。 图1电力系统基本结构图 60年代中期以后，随着电力工业的发展，可靠性工程理论开始逐步引入电力工业，电力系统可靠性也应运而生，并逐步发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益
的一种重要手段。目前已渗透到电力系统规划、设计、制造、建设安装、运行和管理等各方面，并得到了广泛的应用，
如图2所示。 图2可靠性工程在电力系统中的应用 所谓电力系统可靠性，就是可靠性工程的一般原理和方法与电力系统工程问题相结合的应用科学。电力系统可靠性包括电力系统可靠性工程技术与电力工业可靠性管理两个方面。电力系统可靠性实质就是用最科学，经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。因此，一切为提高电力系统、设备健康水平和安全经济运行水平的活动都属于电力工业可靠性工作的范畴，都是为了提高电力工业可靠性水平所从事的服务活动。 通常，评价电力系统可靠性从以下两方面入手[2]。 (1) 充裕性(adequacy)—充裕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，同时考虑到系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运.又称为静态可靠性，即在静态条件下电力系统满足用户电力和电能量的能力。充裕性可以用确定性指标表示，如系统运行时要求的各种备用容量(检修备用、事故各用等)百分比，也可以用概率指标表示，如电力不足概率(LOLP)，电力不足时间期望值(LOLE)，电量不足期望值(EENS)等。 (2) 安全性(security)—安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力，也称为动态可靠性， 即在动态条件下电力系统经受住突然扰动且不间断地向用户提供电力和电能量的能力。安全性现在一般采用确定性指标表示，例如最常用的可靠 性工 程在 电力 系统 中的 应用 元件故障数据统计和处理 可靠性数学理论 电源可靠性 输电系统可靠性 配电系统可靠性 大电力系统可靠性 可靠性管理 电气主接线可靠性 负荷预测 可靠性设备预诊断 故障分析 可靠性指标预测 建设安装质量管理 最佳检修和更换周期的确定 运行方式可靠性定量评估 可靠性工程教育
电网可靠性分析
电网可靠性分析 随着社会经济的发展, 科学技术的进步及人民生活水平的不断提高, 人们对电力的需求和依赖性越来越大, 对安全稳定供电的要求越来越强。然而, 受到电力系统自身原因和外部干扰的影响, 电网事故时有发生, 这不但使电力经营企业的经济效益受到损失,而且对电力用户和整个社会都将造成严重的影响。 一、影响电力安全的因素 ⑴内部因素 内部因素主要可归纳为: ①电力系统主要元件故障:发电机、变压器、电线故障; ②控制和保护系统故障:保护继电器的隐性故障、断路器误动作、控制故障或误操作等; ③计算机软、硬件系统故障; ④信息、通信系统故障:与EMS系统失去通信、不能进行自动控制和保护、信息系统故障或拥塞、外部侵入信息通信系统; ⑤电力市场竞争环境的因素:电力市场中各参与者间的竞争与不协调、在更换旧的控制和保护系统或发电装置上缺少主动性; ⑥电力系统不稳定:静态、暂态、电压、振荡、频率不稳定等。 ⑵人为因素 不少大事故都与继电保护有关, 而这些保护的选型、整定和检查都与设计人员和运行人员的知识水平、敬业精神息息相关。常见的人为因素可概括为操作人员误操作, 控制和保护系统设置错误、蓄意破坏(包括战争或恐怖活动)等。 ⑶自然灾害 影响供电运行的自然灾害主要包括雨淞和雾淞、冻雨造成电线积冰, 或大雪积压在电线上, 厚度过大时会压断电线;大于7 ～ 8级的风会吹倒电杆, 龙卷风和风暴会刮倒线路杆塔;雷击危害高压线路和变压器,击破磁瓶, 造成跳闸,一有大风,有可能产生震动、跳跃和碰线引起速断保护跳闸;雾、毛毛雨、空气污染等造成“污闪”现象, 导致绝缘子绝缘水平降低, 出现短路事故;暴雨造成铁塔、电杆倾倒或浸泡电器, 引起停电事故;直径大于等于10毫米的冰雹能砸坏电器电线。 二、相应的技术措施 ⑴精心规划电网设计, 做好技术创新工作
第4章典型系统的可靠性分析
第四章典型系统的可靠性分析 4.1 系统及系统可靠性框图 4.1.1概述 所谓系统是指为了完成某一特定功能，由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体。 在可靠性研究中，按系统是否可以维修可以将系统分为不可修复系统和可修复系统。不可修复系统是指系统一但失效，不进行任何维修或更换的系统，例如日光灯管、导弹以及卫星推进器等一次性使用的系统。不可修复是指技术上不能修复、经济上不值得修复，或者一次性使用不必要再修复。可修复系统是指通过修复而恢复功能的系统。机械电子产品大多数都是可修复系统，但不可修复系统相对可修复系统来说简单得多，而且对不可修复系统的研究方法与结论也适用于可修复系统，同时是研究可修复系统的基础。 4.1.2系统可靠性框图 系统是由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体，因此各个单元之间必然存在一定的关系，为了分析系统的可靠性，就必须分析系统各单元之间的关系，首先要将所要分析的系统简化为合理的物理模型，然后在由物理模型进一步得到参数和设计变量的数学模型。 对于复杂产品，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图，称为可靠性框图。可靠性框图可以用来评价产品或系统的设计布置以及确定子系统或元件的可靠性水平；可靠性框图和数学模型是可靠性预测和可靠性分配的基础。 下面通过实例来说明如何建立可靠性框图。 例4.1 如图4.1所示是一个流体系统工程图，表示控制管中的流体的两个阀门通过管道串联而成。试确定系统类型。 图4.1两阀门串联流体系统示意图
解要确定系统类型，要从分析系统的功能及其失效模式入手。 1.如果其功能是为了使液体通过，那么系统失效就是液体不能流过，也就是阀门不能打开。若阀门1和阀门2这两个单元是相互独立的，只有这两个单元都打开，系统才能完成功能，因此，该系统的可靠性框图如图3.2a)所示。 2.如果该系统的功能是截流，那么系统失效就是不能截流，也就是阀门泄漏。那么可以看到，要是系统完成预定功能，要求两个阀门至少有一个正常，因此，该系统的可靠性框图如图 3.2b)所示。 a)功能是流体流通时的串联系统可靠性框图b)功能是截流时的并联系统可靠性框图 图4.2 系统可靠性框图 从上面的例子中可以看到：对于同样一个系统，如果它所完成的功能不同，或者定义它的失效状态不同时，其可靠性框图的形式可能时不同的。 例4.2 如图4.3所示是电路中经常使用的并联电容器电路图。从可靠性角度讨论该系统的类型。 图4.3 并联电容器系统图 解：如果所设计的系统在电容器短路时失效，显然，任何一个电容器的失效均会导致该电路的失效，因此，从功能关系来看，该电容器系统的可靠性框图是一个串联系统。如图4.4a)所示。 如果所设计的系统在电路开路时失效，显然，只有全部电容器均失效才会导致该电路的失效，因此，从功能关系来看，该电容器系统的可靠性框图是一个并联系统。如图4.4b)所示。 图4.4 电容系统可靠性框图 讨论题：一个系统由完全相同的三台设备组成，在工作期间系统的负载水平（功能）不同。可以将这项任务分为3个阶段，各个阶段的负载情况是第一阶段必须至少有一阀门阀门 输输 阀门 输 阀门 输 1 2 n a) 串联模型b) 并联模型 1 2 n
电力系统可靠性作业二
电力系统可靠性第二次作业 电卓1501 杨萌201554080101 1.什么是电力系统可靠性 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。 2.什么是充裕性 充裕度( 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 3.什么是安全性 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。 4.电力系统可靠性包括哪几大类 发电系统可靠性，发输电系统可靠性，输电系统可靠性，配电系统可靠性及发电厂变电所电气主接线可靠性。 5.可靠性的经典定义 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。 6.元件 是构成系统的基本单位 7.系统 是由元件组成的整体，有时,如果系统太大,又可分为若干子系统。 8.电力系统可靠性的评价 通过一套定量指标来量度电力供应企业向用户提供连续不断的、质量合格的电能的能力,包括对系统充裕性和安全性两方面的衡量。 9.不可修复元件的寿命 不可修复元件的寿命是指从使用起到失效为止所经历的时间。 10.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。 11.可靠度与不可靠度
可靠度：表示元件能执行规定功能的概率，通常用可靠度函数R（t）表示，在给定环境条件下时刻t前元件不失效的概率：R（t）=P[T>t]，R（t）=1-F(t) 不可靠度：F（t）只元件的损坏程度，称为元件的故障函数或不可靠函数。 R(t)=e^(-λt) F（t）=1- e^(-λt) 12.什么是可修复元件 指投入运行后，如损坏，能够通过修复恢复到原有功能而得以再投入使用。 13.元件描述修复特性指标有哪些？ 修复率、未修复率、修复度、平均修复时间 14.元件修复率 表明可修复元件故障后修复的难易程度及效果的量成为修复率。 通常用表示，其定义是：元件在t时刻以前未被修复，而在t时刻后的△t 微小时间内被修复的条件概率密度： 15.元件未修复率 元件为修复率定义式： 即实际修复时间大于预定修复时间的概率。 16.元件平均修复时间与修复率之间的关系 元件修复度： 元件平均修复时间MTTR:当元件的修复时间Tu呈指数分布时，其平均修复时间MMTR=
配电网可靠性评估算法的分类
配电网供电可靠性的评估算法 配电系统可靠性的评估方法是在系统可靠性评估方法的基础上,结合配电系统可靠性评估的特点而形成的。配电系统可靠性评估的大致思路是根据配电系统中元件运行的历史数据评价元件的可靠性指标，根据网络的拓扑结构、潮流分析、保护之间的配合关系以及元件的可靠性指标评价各个负荷点可靠指标，最后综合各个负荷点的可靠性指标，得出配电系统的可靠性指标。 目前研究电力系统可靠性有两种基本方法：一种是解析法，另一种是模拟法。 一：解析法：用抽样的方法进行状态选择，最后用解析的方法进行指标计算。 （1）故障模式影响分析法：通过对系统中各元件可靠性数据的搜索，建立故障模式后果表，然后根据所规定的可靠性判据对系统的所有状态进行检验分析，找出各个故障模式及后果，查清其对系统的影响，求得负荷点的可靠性指标。适用于简单的辐射型网络。。 （2）基于最小路的分析法：是先分别求取每个负荷点的最小路，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响，根据网络的实际情况，折算到相应的最小路的节点上，从而，对于每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算即可得到负荷点相应的可靠性指标。算法考虑了分支线保护、隔离开关、分段断路器的影响，考虑了计划检修的影响，并且能够处理有无备用电源和有无备用变压器的情况。 （3）网络等值法：利用一个等效元件来代替一部分配电网络，并将那部分网络的可靠性等效到这个元件上，考虑这个元件可靠性对上下级馈线的影响，从而将复杂结构的配电网逐步简化成简单辐射状主馈线系统。 （4）分层评估算法：利用系统元件的可靠性数据与系统网络拓扑结构建立了系统的可靠性数学模型，在基于故障扩散的分层算法来进行系统的可靠性评估。可快速算出可靠性指标并找出供电的薄弱环节。 （5）基于最小割集的分析法。最小割集是一些元件的集合，当它们完全失效时，会导致系统失效。最小割集法是将计算状态限制在最小割集内，避免计算系统的全部状态，大大节省了时间，并近似认为系统的失效度可以为各个最小割集的不可靠度的总和。当每条支路存在大量元件时，计算量显著降低；且效率高，编程思路清晰，易于实现。本方法的关键是最小割集的确定。 （6）递归算法：先将网络用树型（多叉树）数据结构表示，利用后序遍历和前序遍历将每一馈线都用一包含了此馈线的所有数据节点来表示，由负荷点所在的顶端依次往上递归，并保留原节点，这样不仅可以算出整体可靠性指标，还可以算出所有负荷点的可靠性指标。 （7）单向等值法：将下一层网络单向等值为上一层网络，将断路器/联络开关间的元件和负荷点等值为一节点，再由下而上削去断路器/联络开关，最终可等值一个节点，便可得出整体的可靠性。由于馈线中有熔断器、变压器等存在，因此在等值前后整个网络的可靠性指标
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 P LOLP 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 ∑∈=s i i T 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 ∑∈=S i 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 LOLF LOLE 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 ∑∈=S i i i 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。
配电网论文题目
配电网故障恢复与网络重构 [1]邹必昌.含分布式发电的配电网重构与故障恢复算法研究[D].武汉大学 2012 [2]潘淑文加权复杂网络抗毁性及其故障恢复技术研究[D].北京邮电大学 2011 [3]周永勇.配电网故障诊断、定位及恢复方法研究[D].重庆大学2010 [4]丁同奎.配电网故障定位、隔离及网络重构的研究[D].东南大学2006 [5]周睿.配电网故障定位与网络重构算法的研究[D].哈尔滨工业大学 2008 [6]姚玉海.基于网络重构和电容器投切的配电网综合优化研究[D].华北电力大学 2012 配电网脆弱性分析与可靠性评估 [1]汪隆君.电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D].华南理工大学 2010 [2]何禹清.配电网快速可靠性评估及重构方法研究[D].湖南大学2011 [3]王浩鸣.含分布式电源的配电系统可靠性评估方法研究[D].天津大学 2012
[4]任婷婷.改进网络等值法在配电网可靠性评估中的应用研究[D].太原理工大学 2012 [5]吴颖超.含分布式电源的配电网可靠性评估[D].华北电力大学2011 [6]王新智.电网可靠性评估模型及其在高压配电网中的应用[D].重庆大学 2005 [7]郑幸.基于蒙特卡洛法的配电网可靠性评估[D].华中科技大学2011 配电网快速仿真与模拟 [1]周博曦.基于IEC 61968标准的配电网潮流计算系统开发[D].山东大学 2012 [2]徐臣.配电快速仿真及其分布式智能系统关键问题研究[D].天津大学 2009 [3]马其燕.智能配电网运行方式优化和自愈控制研究[D].华北电力大学（北京）2010 [4]康文文.面向智能配电网的快速故障检测与隔离技术研究[D].山东大学 2011 [5]许琪.基于配电网的馈线自动化算法及仿真研究[D].江苏科技大学 2012
城市中压配电网的可靠性评估方法研究
城市中压配电网的可靠性评估方法研究 发表时间：2019-01-08T10:45:19.233Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：李壁辉 [导读] 摘要：配电网是一个综合性的系统，文章第一步对中压配电网可靠性进行了相关论述，重点放在了可靠性的评估标准以及这些标准的特性上，针对现有的配电网可靠性评估方法展开论述，运用对比分析的手法解析了现有中压配电网可靠性评估的方法，其中最有代表性的就是网络等值法和分块算法，深入解析了配电网自愈控制的必要性，及其对配电网可靠性影响，文末对今后配电网的走向进行了展望。 （广东电网揭阳揭西供电局有限责任公司广东省揭阳市 515400） 摘要：配电网是一个综合性的系统，文章第一步对中压配电网可靠性进行了相关论述，重点放在了可靠性的评估标准以及这些标准的特性上，针对现有的配电网可靠性评估方法展开论述，运用对比分析的手法解析了现有中压配电网可靠性评估的方法，其中最有代表性的就是网络等值法和分块算法，深入解析了配电网自愈控制的必要性，及其对配电网可靠性影响，文末对今后配电网的走向进行了展望。 关键词：配电网；可靠性评估；网络等值法；分块算法 在现有的配电网可靠性分析方法中，最为有效的就是模拟法和解析法两种。在网络等值法和分块算法之上的混合算法有着很大的可行性，其在计算速度上有着很明显的提高，不过其要对复杂配电网展开等值或者分块是比较复杂的，必须要借助先进的拓扑分析理念，这就需要大量的时间成本，故而，在实际条件下不是很合适，一般使用的是解析法。现在运行的配电网可靠性方法都有其独特的优势，但是同时也有各自的技术难题和不足之处。 1配电网可靠性评估的指标和各个指标的特点 所谓的配电网可靠性，详细来说就是两点，一是其自身的可靠性，二是其向用户供电能力的可靠性。配电系统可靠性的评估标准一般是：平均故障率、故障状态下的断电时间、年平均持续断电时长。配电网技术在近年来得到了极大的提升，通常配电网都是具有很大规模的，内部结构极为复杂，有兼具开环和闭环的环网，有联络断路器等。在线路的布置上也不一而足，同时还需要借助开关进行分割。不过，对于配电网可靠性指标而言，高阶失效事件一般也不会带来多大的影响，它的辐射式乃至弱环网的特性，使得配电原件出现损坏的概率大大减小，同时断电的时间也变得极低。 2常用的配电网可靠性评估研究方法 2.1网络等值法 2.1.1网络等值法的实现 配电网中一般都有着很多的馈线，其又可以再分为主馈线和分支馈线。后者的分支还可以继续延伸，分支馈线内有各种原件和相关联的负荷支路，借助配电网的这个特点，就很容易对配电网进行层次划分了。馈线及其含有的部件可以构成一个级，然后它的分支就可以划分在下一级了，不过需要强调的是分支馈线需要列在同一层。所谓的区域网络，就是将馈线作为基础的各个区域的集成，在这里面的原件及负荷点具有相似的性能指标，比如同样的断电时间和可靠性指标，如此一来，在进行可靠性评估时，网络节点数和负荷点数就可以大大的降低了，进而也能够保证评估时的计算量。 2.1.2网络等值法的缺点 再繁杂的配电网都能够借助馈线分层来简化，但是这个过程的工作量是极大的，对于各个子系统需要不断地进行等效，节点需要不断地合并分解，在结果上就是将呈现一个连续的系统，同时还有负荷的可靠性，但是并不是单个的负荷可靠性指标，要得到这个结果还需要进一步的计算，这又是一个庞大的计算量。 2.2分块计算 2.2.1分块计算的实现 把系统列为很多块，其间含有多个元素，故障节点能够在块的基础上进行检索，运用的手段为故障扩散法，由此就能够得出负荷点，乃至于馈线和系统的可靠性指标也就有了。块是在邻接矩阵的基础上产生的，在存储方式上使用的是稀疏技术，如此一来就不用对元素逐一列举了，在时间上就有了很大的余量，进而也就减少了对系统的评估时间。分块算法自身的劣势也很大，当面对节点和开关数目较多的网络时，分块需要的时间是很长的，这在实际环境下并不具有可行性。 2.2.2分块计算的缺点 运用稀疏技术的好处就是节省了大量对元素的列举时间，但是在节点和开关数目较多时，时间也会比较长，这样一来优势就会丧失。 2.3失负荷分析 2.3.1失负荷分析的实现 失负荷一般有两种情况，一种是全部失负荷，还有一种就是部分失负荷。如果故障点位于供电的最小割集中，负荷供电就会彻底瘫痪，转换为全部失负荷。但是当其出现在有容量约束的电力原件时，其他原件负载就会变大，进而变成部分负荷被割离，就是部分失负荷。实际情况下，配电网中多含有环状网和有容量约束的原件，因此在进行可靠性评估时，必须要注意部分失负荷对其的影响。在辐射型配电网中，如果具有能够进行负荷转移的联络开关，那么容量约束的作用就要重点关注了。笔者建议运用树状网二次潮流估计法来进行失负荷解析，其优势在于能够极大的简化计算。 2.3.2失负荷分析的缺点 使用此种方法来解析失负荷时，尽管可以在一定程度上简化计算，但是其花费在对故障潮流计算上的时间就已经很多了。 3未来研究方向展望 至于为何要进行配电网评估方法的研究，为的就是找到一种合适的方法去加强配电网的可靠性，就目前来看，发展智能配电网自愈控制技术极有必要，其不但能够提升配电网的可靠性和安全性，同时还能够避免大规模停电事件的出现，处理大量DG 接入的难题。配电网可靠性提升的关键就在智能配电网自愈控制技术，在配电网出现问题时，能够缩短非故障段的断电时长，但是也有一些因素限制了配电网自愈控制功能的达成，比如智能剖析和决策能力等，在今后的时间里应该投入更多的精力，实现相关技术的突破。 在当前这个时期，不管是何种针对网络连通性的分析手段，都必须要对单个负荷点或失效事件展开一次全面的网络拓扑搜索，在特性上表现为规模巨大，同时花费时间也极长，这样一来其在实用性上也有一定的阻碍。有鉴于此，在以后的发展历程中，必须要加大研究的力度；从其他配电网可靠性评估方面展开剖析，当前的探究依旧处在前期阶段，各个方面都需要花费时间进行完善。除此之外，当前行业
电力系统可靠性评估发展
电力系统可靠性评估发展 发表时间：2019-07-15T11:39:19.827Z 来源：《河南电力》2018年23期作者：薛琦 [导读] 电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。 （国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司 050000） 摘要：电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。随着经济的增长，电网向远距离、超高压甚至特高压方向的发展也越来越快，网络的规模日益庞大，结构也日益复杂。本文在对电力系统可靠性评估的研究现状进行学习的基础上，介绍了可靠性分析中的两个准则即N-1准则和概率性指标或变量的准则，在概率、频率、平均持续时间、期望值等指标框架内，讨论了解析法和蒙特卡洛法的基本原理及其在电力系统可靠性评估中的应用。 关键词：系统可靠性解析法；蒙特卡洛模拟法 一、可靠性产生背景 20世纪50年代，可靠性概念的提出开始于工业，并首先在军用的电子设备中得到应用。到了60年代中期，美国、西欧和日本以及前苏联等国家电力系统陆续出现稳定性的破坏事故，导致了大面积的停电，因此可靠性技术引入了电力系统。 1968年成立了美国电力可靠性协会，在美国的12个区各自制定可靠性准则，保证电力系统能经受较大事故的冲击，避免由于连锁反应导致大面积停电。 1981 年随着加拿大和墨西哥的加入改名为北美电力可靠性协会。 20世纪90年代电力市场的出现和1996年美国西部发生的两次停电事故成为影响电力系统可靠性进一步发展的因素。 近些年来不断发生大范围的停电事故，事故发生的同时也给人们带来了一些启示：确定性准则在大电网的规划和运行中受到了诸多限制，因此需要一些新的方法和观点来全面反映电网的状态，如需要考虑电网的一些随机事件。 二、可靠性在电力系统中的应用 电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。随着电力系统规模的扩大，对电力系统可靠性的评估也要求更加准确，但是系统元件的不断增加，系统自动化程度不断提高，所以在可靠性评估中的难度也越来越大。发输电系统可靠性评估方法及发展单一的对发电系统或输电系统进行可靠性评估，结果在实际中就会有一定的局限性。 由于评估中要考虑元件的响应、网络结构、电压的质量等因素，所以计算量比较大计算也极其复杂。同时，回顾各大连锁停电故障，可以观察到的一个现象是电力系统的运行状态随着故障的连锁发生而不断恶化，系统内其他元件承受的负荷不断增加，系统趋近于某种临界状态，此时某些小概率故障（例如输电线路悬垂增加与树木接触，保护的隐性故障等）发生的概率显著增加，且一个小的事件可能会导致一个大事件乃至突变。而且，调度人员可能由于对当前系统的状态缺乏估计和了解，忽视了某些看起来平常的扰动，结果却可能导致无法估计的停电损失；或者出于对连锁大停电故障的过分担忧，实施相对保守但更加安全的控制方案，在一定程度上损害了运行经济性。因此针对上述出现的问题，如何利用新的方法更加准确和全面的反映电力系统的可靠性，并提高计算的速度，具有重要的理论研究意义和工程应用价值。 三、可靠性评估准则 电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按照规定的技术经济要求组成的统一系统。随着电力工业的发展，可靠性发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益的一种重要手段。电力系统可靠性实质就是用最科学、经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。 可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。 可靠性评估准则，因为在电力系统中所需要的可靠性水平应达到一定的条件，所以可靠性评估应该对应相应的可靠性准则。在可靠性分析中有两个准则分别是N-1准则和概率性指标或变量的准则。在传统的可靠性评估中主要采用的是N-1准则。确定性的N-1准则已经在电力系统可靠性评估中广泛的使用了许多年，该准则概念清晰，可操作性好。N-1准则是指正常运行方式下电力系统中任意一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开后，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，并且其他元件不过负荷，电压和频率均在允许的范围内。 这一准则要求单个系统元件的停运不会造成任何损害或者负荷削减。但同时N-1准则有两个缺点：第一个是没有考虑多元件失效；第二是只分析了单一元件失效的后果，而没有考虑其发生的概率多大。如果选择的故障事件不是非常严重，但是发生的概率比较高，基于该类故障事件的确定性分析得出的结果仍然会使系统有较高的风险。相反，即使一个具有严重后果的故障事件发生但是它的的概率可忽略不计，基于这类事件的确定性分析就会导致规划评估中过分投资。 概率评估不仅可计及多重元件的失效事件，而且可以同时考虑事件的严重程度和事件发生的概率，将二者适当结合可以得到如实反映系统可靠性的指标。使用概率性指标评估的目的是在系统评估过程中增加新的考虑因素，而不是代替已经在可靠性评估中使用了多年的N-1准则，两者之间并无冲突，将二者结合起来可更加全面准确的反映系统的可靠性水平。 四、可靠性评估方法 电力系统可靠性是通过定量的可靠性指标来度量的。为了满足不同场合的需要和便于进行可靠性预测，已提出大量的指标，其中较多的主要有以下几类： （1）概率：如可靠度，可用率等； （2）频率：如单位时间内的平均故障次数； （3）平均持续时间：如首次故障的平均持续时间、两次故障间的平均持续时间、故障的平均持续时间等； （4）期望值：如一年中系统发生故障的期望天数。 上述几类指标各自从不同角度描述了系统的可靠性状况，各自有其优点及局限性。在实际应用过程中往往是采用多种指标来描述一个
电网可靠性
但由于数据收集的困难性和随机问题的复杂性尚不能得到妥善解决,长期以来,在电力系统的规划和运行中一般都是采用确定性方法进行系统电压稳定分析"确定性方法物理概念清晰,通过对特定运行条件和一些预想事故的分析来判断系统电压安全与否,以便决定采取哪些有针对性的恰当有效的预防控制措施"这类确定性方法不考虑各种系统状态的出现概率,通常只针对系统在最严重最可信的事故状态或负荷水平下的电压稳定性进行研究" 当前,电力市场的发展和远距离!跨大区域电网的互联在提高经济效益!优化资源配置的同时,也对电力系统的安全稳定运行提出了更加严峻的挑战[3]"虽然在紧急状态下,电力系统的经济运行处于次要地位,但在正常条件下经济运行仍是一个重要方面,特别是在电力市场改革不断深化推进的今天,更加强调系统运行的经济性和社会效益"在确定性稳定准则中,系统必须能承受极端的运行状况或紧急事故,尽管这种极端运行情况的出现概率很小,因而在这种条件下确定性分析的结果很有可能使得电网无法充分发挥其传输电能的潜力"另外,在电力市场环境下,系统各部分的所有权发生了变化,决策过程从单独的运行机构分散到了不同的利益实体之间,系统运行条件的不确定性大大增加,确定性分析方法对不确定性因素的考虑更显得力不从心,很有可能无法及时发现系统的安全隐患"也就是说,传统的确定性分析中所考虑的极端运行条件并不一定就是实际系统中最严重的情况"此外,确定性方法无法给出系统运行条件发生随机变化时系统保持电压稳定的可能性,不能满足电力部门根据系统运行风险为用户提供适当服务的需要"因此,加强电力系统电压稳定的概率性研究对系统的安全运行以及电力市场的发展具有重要意义" 电力系统可靠性评估研究的理论意义和实际应用价值越来越大：①电力系统不断向超高压、远距离、大机组、大容量方向发展,使得电力系统安全可靠性问题日益突出。随着电力系统规模大型化结构复杂化，多重故障或共同模式失效风险也增大。②电力是国民经济发展必不可少的能源，近几年许多国家在电力行业中引入了市场竞争机制，其竞争的焦点是电力的可靠性和经济性。为了适应市场的需要，各国电力公司将不得不进一步重点研究和发展可靠性。③随着电力系统的不断发展，新技术、新设备的不断开发，一些电力系统的可靠性指标将变差[4]。为了避免电力系统超高压、远距离、大机组、大容量的优越性被不利因素的影响所抵消，对可靠性的研究也日益迫切。④随着国民经济的发展，社会的高度信息化、城市功能现代化、人民生活多样化等，使得人们对电力的依赖性越来越深。任何短时间的停电、频率偏差、瞬时电压下降，都会对生产生活带来影响。因此，作为共用事业，政府从行政及立法上对供电质量、安全性、可靠性提出了越来越高的要求。 电力系统可靠性评估研究的基本目标是对电网的充裕度和安全度进行评估，即在各种电力系统运行中可能出现的状态下，综合评价电网对各负荷点提供合乎质量电能的供电能力。传统电网可靠性评估使用基于期望值的可靠性指标体系，期望值指标是基于概率平均意义的风险指标，它们可以从概率均值角度揭示电网的长期平均可靠性水平。但可靠性指标本质上是一种随机变量，受网络拓扑、运行方式、系统负荷和元件随机停运及随机修复等诸多不确定因素的影响[4-6] ，而期望值只是反映其概率属性的一种数字特征，其反馈的信息量有限，仅能描述可靠性指标分布范围的大致中心区域。在某些情况下虽然风险指标的期望值较小，但其概率密度分布的形状可能严重偏斜(即偏度较大)，如果期望值风险指标较小就认定系统非常可靠则可能对系统安全风险级别的认识过于乐观。可见仅靠期望值风险指标无法揭示系统可靠性指标的内在分布规律和结构特征。为了全面揭示电网的可靠性水平，实现对系统随机特征和风险水平的整体把握和完整认知，需从概率分布视角对系统风险进行深刻描述。概率密度分布能以图示化方式直观展示可靠性指标的随机变动范围、围绕均值的变动趋势、风险指标超过某一数值或位于某一数值范围内的概率，其尾部特征可给出系统遭遇严重风险的相关信息，虽然尾部范围的出现概率很小，但属于高风险的小概率事件，一旦出现将对系统安全造成重大影响。
浅谈电力系统可靠性
浅谈电力系统可靠性 随着电力工业引入市场机制，市场条件下的电力系统可靠性和系统运营经济性之间的矛盾便逐渐显现出来，如何在电力市场的运营过程中保证系统运行的可靠性已成为研究的热点。本文简单论述了电力系统的可靠性以及在电力市场环境下电力系统可靠性的发展、所面临的问题、挑战等。 标签：电力系统可靠性发展挑战 1 基本概念 1.1 可靠性可靠性是指元件、设备、系统等在规定的条件下和预定的时间内完成其额定功能的概率。 1.2 电力系统可靠性电力系统可靠性包括两方面的内容：即充裕度和安全性。前者是指电力系统有足够的发电容量和足够的输电容量，在任何时候都能满足用户的峰荷要求，表征了电网的稳态性能，后者是指电力系统在事故状态下的安全性和避免连锁反应而不会引起失控和大面积停电的能力，表征了电力系统的动态性能。 2 电力系统可靠性的重要性 向用户提供源源不断、质量合格的电能是电力系统的主要任务。因为电力系统设备很复杂，包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次设备，这些设备都可能发生不同类型的故障，从而影响电力系统正常运行和对用户的正常供电。如果电力系统发生故障，将对电力企业、用户和国民经济，都会造成不同程度的经济损失。社会现代化速度越来越快，生产和生活对电源的依赖性也越来越强，停电造成的损失以及给人们带来的不便也将日益显现。因此，要求电力系统应有很高的可靠性。 3 电力市场环境下的可靠性 现如今人们普遍思索的问题是怎样揭示电力系统可靠性背后所隐含的经济意义。一些新的研究成果有：怎样将客户的可靠性需求货币化、如何评价发输电系统的可靠性以及新的适应电力市场需求的可靠性指标怎样设定等。这些研究仍面临一个普遍问题：即使人们已经认识到可靠性是一种稀缺的资源，并感觉到其背后所蕴涵的经济意义，但在对可靠性的价值研究时，却往往摆脱不了对可靠性进行“收费”的思想。我们应当在市场的环境中使电力系统的可靠性发挥作用。为此就要去探索如何利用市场的供给需求机制实现统一可靠性和经济性的目的。有些资料中提到了可靠性价值的概念，但并没有就在市场条件下的可靠性的供给和需求关系以及这种关系对系统可靠性带来的影响展开讨论，而这些也正是电力市场环境下可靠性研究面临的新挑战。
地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版)
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研 究(通用版) 摘要：随着社会的快速发展，地铁也渐渐的融入了人们的生活，为人们提供了便利的出行条件。地铁的供电系统是否安全和可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定性能。随着地铁线路不断增设，地铁的供电系统也越来越复杂化，出现故障的可能性也在不断提高。如果地铁的供电系统出现故障，会直接导致城市地铁运输功能的失灵，可能会危及乘客的生命和安全。因此，本文重点对地铁供电系统的可靠性和安全性进行分析，旨在提高地铁的运行效率和安全性能。 关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性；分析方法；研究 一、地铁供电系统的概述 随着社会和经济的迅速发展，我国的城市人口密度也在不断增
加，人们对地铁的需求也随之不断增强，地铁已经成为人们生活中不可或缺的交通工具，由于地铁具有运行速度快、旅客运送量大、车次多、方便舒适等优点，所以被众多国家所使用，缓解了城市大部分的交通压力。因此，我们对地铁可靠性、安全性的要求也越来越高。地铁供电系统的安全可靠运行，对地铁列车的安全可靠运行起着至关重要的作用。供电系统是地铁运行的重要组成部分，供电系统的安全可靠是地铁正常运行的前提和重要保障。 二、地铁供电系统的组成部分 地铁供电系统是为地铁车辆提供电能运行动力的系统。地铁供电系统是由两部分内容组成。第一部分是高压的供电系统，高压供电的系统的供电方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。集中式供电具有可靠性高、便于统一调度管理、施工方便、维护简单、计费便捷等优点，但投资比较大。分散式供电方式一般会受外部电网影响，可靠性相对差一些。混合供电方式集中了前两者共同的优点，但是增大了复杂性。所以，三种供电方式各有其自身的优点和缺点，需要根据地铁运行及管理的实际情况进行选择；而
电力通信网可靠性分析评估方法研究
电力通信网可靠性分析评估方法研究 发表时间：2020-04-08T08:24:06.037Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：路阳 [导读] 本文首先介绍了电力通信网可靠性的基本概念，并对通信网可靠性的分类进行了对比分析，之后对电力系统各类业务对通信网络可靠性的要求进行了分析，并对电力通信网络可靠性的几个方面进行分析，最后指出了通信网络可靠性管理中存在的问题。 国网太原供电公司山西太原 030000 摘要：本文首先介绍了电力通信网可靠性的基本概念，并对通信网可靠性的分类进行了对比分析，之后对电力系统各类业务对通信网络可靠性的要求进行了分析，并对电力通信网络可靠性的几个方面进行分析，最后指出了通信网络可靠性管理中存在的问题。 关键词：电力通信网；可靠性；分析；评估； 1电力通信网络可靠性的基本概念和分类 国标GB3187-1994对于产品可靠性的定义是：“产品在规定条件下的规定的时间内，完成规定功能的能力”。但是通信网不同于一般商品，对其可靠性没有统一的定义。有的学者认为通信网可靠性的定义是当遭受自然或者人为破坏力时，电力通信网在规定时间和规定条件下实现规定功能的能力；有的学者认为通信网可靠性的定义是系统在规定的时间内和满足规定实现的功能要求的前提下，运行过程中实现通信功能的概率；有的学者认为电力通信网可靠性的定义为以规定的业务需求和服务标准为前提，电力通信网对电力系统提供不间断通信连接能力的量度；还有的学者为通信网可靠性的定义应为当通信网持续运行过程时，实际完成规定的通信功能的能力。 电力通信网络的可靠性分类包括通信网的可用性、通信网的生存性以及通信网的抗毁性。 1.1通信网的可用性 可用的定义是无论何时需要通信系统工作时，系统均处于可使用的状态。可用性主要是说在通信网的某个网路部件无效的情况下可以实现既定功能要求的概率，综合了网络系统的维修性和可靠性，是基于业务性能的一种可靠性测度。在通信网的可用性方面的一些研究方法是将网络比作流程图，基于通信网的生存性和抗毁性，同时考虑通信业务的性能方面，将通信网在任何时候都可用的概率当做评价通信网可靠性的一个指标；还有一部分是以电力通信网运行的历史数据作为依据，对电力通信网络在实际运行过程中的可靠性进行评估。这两种方法都对通信网的可靠性方面以可用性的方式进行了描述。可用度是通信系统可用性常用的衡量方式，可以较好地对通信网的业务能力进行描述。 在业务性能方面，Barberis等还给出了网络吞吐量超过给定阈值L的概率，即通信网络的可用性指标。在可用性指标方面，还有基于电力通信网络的数据传输时延和路由选择策略对业务性能的影响等方面的研究，使得该项研究变得更有意义。 在电力通信网络可用性中，对于一年中停机时间的计算常用可用性的百分数来表示。对于一年中停机时间的定义是在一年之内，电力通信网络系统由于各类故障而进行维修导致的无法正常工作的时间总和。以分钟为计量单位，计算公式如下： 其中，T停为年停机时间，T为一年的总分钟数，λ为可用性百分比 还有一种是使用百万小时故障时间数来表示通信网络的可用性，其定义为以一百万个小时的运行时间为标准，统计在这段时间里通信网络发生故障的时间数。百万小时故障时间数主要应用于现成的通信网络系统，可以解决年停机时间方式无法查到的可用性问题，还可以测出整个通信网络的停机时间和在这一百万小时内通信网络的运行状态。 1.2 通信网的生存性 通信网络的生存性是指在考虑网络部件可靠性的同时，通信网络当遭受随机破坏导致网络链路或者网络节点存在一定概率失效时仍可完成预先设定的功能的概率，是一种考虑通信网络部件存在随机失效时的可靠性[19]，主要是以整体网络连通性为研究对象，分析网络拓扑结构和随机破坏对电力通信网络可靠性的影响。 1.3 通信网的抗毁性 通信网的抗毁性主要是体现当遭受人为外力破坏的情况下通信网络仍可完成预定功能的概率，表示通信网遭到破坏的困难程度，其定义为中断部分节点通信需要破坏的链路最小值。抗毁性概念源于图论，其测度指标用连通度和粘聚度来表示。 2 电力通信网络可靠性研究方法 对于可靠性的研究始终离不开对影响因素的研究，电力通信网络可靠性对于通信技术服务电网以提升电网可靠性有重要意义。电力通信网关系着电力公司生产调度、数据交换、行政管理、业务承载等各个部门的正常运行，一旦电力通信网络发生长时间故障或破坏，可能