发电系统可靠性研究(二)
摘 要
近些年来，电力系统不断向高电压、远距离、大容量方向发展，在提高经济性的同时，安全可靠性的问题也随之而来。随着电力系统规模的不断扩大，系统结构日趋复杂，电力系统的可靠性也受到人们越来越多的重视。发电系统作为电力系统的一个重要部分.在对发电系统进行可靠性分析时，通常假设电力系统的其余部分均完全可靠，也就是说在任何时刻，衡量系统是正常还是故障，要看系统发出的电力能否满足系统负荷的需要。
对发电系统尽行可靠性的定量分析，本文是建立发电容量模型。发电机组或系统在T时刻处于某种容量状态的概率叫做容量状态概率模型。它的概率分布是离散的。在实际应用中容量概率模型有两种表达式：一种是可用或有效容量概率模型；另一种是停运容量概率模型。本文使用的是有效容量概率模型。对发电系统进行容量模型的建立和降额、停运的相关计算。
关键词：发电系统；可靠性评估；容量模型
I
Abstract
In recent years, electric power system continued to high-voltage, long-distance and large-capacity direction of the development. At the same time improve the economy, the issue of safe and reliable follow. With the size of the electric power system continues to expand, the growing complexity of system architecture, the reliability of the electric power system has been the increasing importance. Power generation system as the electric power an important part, in the power generation system reliability analysis, the assumption is usually the remainder of the electric power system are totally reliable. That is, at any time measuring system is normal or fault, it is issued by the electricity system can meet the needs of system load.
The power generation system reliability of the firms do quantitative analysis, this paper is to establish generation capacity model. Generating units or systems on the T at a time when the capacity of state called the probability of capacity probability model. It is the probability distribution of discrete. In actual application capacity probabilistic model has two expressions : One is available or effective capacity probability model; Another is the capacity outage probability model. This paper is an effective capacity of a probability model.The power system model for capacity building and landing places, the outage is calculated.
Key words: reliability estimate，model of capacity，electric power system
II
目 录
摘要 .............................................................. I Absteact ......................................................... II 1.概述 ............................................................ 1 2.发电系统可靠性的基本概念 ........................................ 4 2.1 发电系统可靠性的基本概念.................................. 4
2.1.1 元件可靠性 .............................................. 4 2.1.2 元件状态的马尔科夫过程 .................................. 7 2.2 发电系统可靠性的评估指标.................................. 9 2.2.1 发电机组的强迫停运率 .................................... 9 2.2.2 发电系统可靠性的基本指标和标准 ......................... 10 3.发电系统可靠性评估的数学模型 ................................... 12 3.1 发电系统可靠性估计的应用及计算方法介绍....................... 12 3.1.1 发电系统可靠性估计的应用 ............................... 12 3.1.2 发电系统可靠性评估所使用的方法 ......................... 12 3.2 发电容量模型................................................. 15 3.2.1 一台机容量模型 ......................................... 16 3.2.2 两台机容量模型 ......................................... 18 3.2.3 三台机容量模型 ......................................... 22 3.3 容量模型的递推公式........................................... 24 3.4 机组降额运行和停运模型的运算................................. 26 3.4.1 减少机组时停运容量模型 ................................... 26 3.4.2 机组降额运行时的容量模型 ................................. 27 4. 实例计算 ...................................................... 28 4.0 数据........................................................ 28 4.1 四台发电机组全额运行时的可靠性分析.......................... 28 4.2 四台发电机组降额和停运运行时的可靠性分析.................... 32 4.2.1降额运行时的可靠性分析 ................................... 36 4.2.2计划检修情况下的可靠性分析 ............................... 36 5.电力系统可靠性仿真测试 ......................................... 38 5.1 VB的简介 .................................................... 38
5.1.1 VB的发展过程 ........................................... 38 5.1.2 VB的特点 ............................................... 38 5.2 流程图和程序界面............................................. 40 5.2.1 流程图 .................................................. 40 5.2.2 程序界面 ................................................ 40 5.2.3 程序代码 ................................................ 41
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5.2.4 仿真结果 ................................................ 46 结论 ............................................................. 47 参考文献 ......................................................... 48 致 谢 ......................................................... 49 附录1 英文原文 .................................................. 50 附录2 中文翻译 .................................................. 63
IV
1.概述
可靠性是指一个元件设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠度（Reliability)则用来作为可靠度的特性指标，表示元件可靠工作的概率。
电力系统包括的范围很大，研究可靠性时要根据发电、输电、配电等不同环节的要求，突出主要矛盾，构成不同环节的可靠性计算方法。60年代，人们开始研究可靠性时，主要侧重于发电系统或以发电和输电组成的组合电力系统的可靠性评估，而配电系统可靠性研究远未得到应有的重视。主要原因在于发电设备比配电设备集中，设备一次性投资大，建设周期长，且发电容量不足造成的停电给社会及环境可能带来严重和广泛后果。然而，配电系统不可靠造成的损失也是非常大的，据电力公司统计：大约80％的用户故障缘于配电系统故障。目前，在工业发达国家，可靠性已经成为配电系统规划决策中一种常规性工作。
在国内，对配电系统可靠性的研究始于80年代初期，由于缺乏必要的统计数据和有效的分析方法，发展较为缓慢，近年来，由于电力供需矛盾日益突出，人们对电能的质量的要求越来越高，电力系统可靠性在生产管理中的地位越来越重要，从上世纪七十年代初期以来，许多国家的大电网相继发生大的事故，引起大面积停电，不断造成巨大的经济损失，而且危机社会秩序。因此，定量评定和改善电力系统可靠性越来越受到人们的重视。以下举例几个国际大停电事故的事例：
（1）：美加大停电
2003年8月14日16时11分，美国和加拿大相邻的一个变电站发生了事故，眨眼之间，加拿大多伦多、渥太华断电，美国纽约、克利夫兰、底特律也同时停电，酿成北美历史上最为严重的大停电事故。美国东北部的密歇根、俄亥俄、纽约等6个州以及加拿大的安大略省也受到严重影响。停电波及9300平方英里，5000万人饱受断电之苦。估计整个经济损失在250亿～300亿美元之间。
北俄亥俄州的事故导致线路跳闸，从而引起200万千瓦潮流变化，巨大的电力环流冲击使电网联络线相继跳闸，最后造成各地区电压崩溃，引起了这次大停电。 （2）：伦敦大停电
2003年8月28日，英国伦敦和英格兰东南地区发生了大面积的停电事故，伦敦地铁等交通系统受到严重影响。
这次停电的主要原因是安装了一个错误规格的保险丝，致使自动保护设备被误启动，自动切断了赫斯特、新克劳斯和威姆别利顿电站与电力传输系统的联系，使伦敦电力供应量瞬间减少了五分之一。由于电力缺额过大造成了这次大停电。 （3）：莫斯科大停电
2005年5月25日10时许，俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南城区大面积停电，市内大约一半地区的工业、商业和交通陷入瘫痪。停电损失至少为10亿美元。
停电事故由恰吉诺变电站发生系列爆炸和火灾直接引起。该站建于1963年，设备均已老化。且电网处于超负荷运行状态，运行人员也未引起注意，缺乏严格的操作规程约束及协调手段。
发电系统是电力系统一个重要的组成部分。在对发电系统进行可靠性分析时，假设电力系统的其余部分均完全可靠，也就是说，如果发电容量充足，输电和配电系统可以将发电系统的电能传输到任何负荷点，而不致由于过负荷或母线电压偏移超过允许值等原因出现电力不足。因此，在任何时刻，衡量系统是正常或故障的判据，是发
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