电力系统运行可靠性分析与评估.pdf

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1、电力系统运行可靠性分析与评估 左先旺;荣先钊【期刊名称】电子测试【年(卷),期】2019(000)014【总页数】3 页(P68-69,62)【关键词】电能质量;失负荷概率 LOLP;期望失电量 EENS;停电损失【作 者】左先旺;荣先钊【作者单位】三峡大学 湖北宜昌 443002【正文语种】中 文 0 引言 随着人们生活水平的提高，人们对电能质量越来越重视，而电网运行可靠性是一项十分重要的指标。随着用户负荷需求的波动和系统中设备的随即故障，使得电力系统的运行具有较强的随机性。电力系统运行可靠性评估便是为了在考虑电力系统设备随即故障特性下，对电力系统是否能为负荷提供合乎质量要求的供电能力进行综

2、合性定量概率评估。电力系统运行可靠性评估指数主要包括失负荷概率LOLP、期望失电量 EENS 以及停电损失等。本文针对 IEEE-RTS 系统，对其系统的失负荷概率 LOLP、期望失电量 EENS 以及停电损失进行了评估及计算，衡量系统的运行可靠性。IEEE-RTS 系统由 32 台发电机组构成，总装机容量 3405MW，峰值负荷2850MW。以 2019 年为基准年，假设 2030 年系统峰值负荷增长 30%。系统典型日负荷信息（相对于峰值负荷的标幺值）如下图所示，峰值负荷 2850MW。1 原理与设计 要计算现有系统的可靠性指标 LOLP、EENS 和停电损失。即在现有系统的 9 类发电机

3、组共 32 台发电机中计算可能的系统状态，忽略三阶以上系统故障状态，列出对应的 219 种可能的系统状态，以及其对应的状态概率和状态失符合。负荷水平选取典型日负荷的峰谷平三个负荷。即可求出现有系统的可靠性指标LOLP、EENS 和停电损失。表 1 IEEE-RTS 系统已有发电机参数机组类型 机组台数 机组容量(MW)最小机组出力（MW）最小出力时边际发电成本 1 4 20 10 49.28 2 76 15.2 43.43 3 3 100 40 46.24 4 4 197 69 40.97 5 5 12 4 39.62 3 6 155 54.3 44.88 7 2 400 150 35.3 4

4、 8 50 20 41.92 9 1 350 140 37.4 6机组类型 发电成本系数 a 满发时边际发电成本 1 0.064 48 401 50.56 2 0.014 43 212 45.13 3 0.053 42 781 52.6 4 0.007 40 832 42.76 5 0.328 37 86 44.87 6 0.008 44 382 46.48 7 0.001 35 595 35.8 8 0.023 41 284 43.3 9 0.005 36 665 39.5 发电成本系数 b 发电成本系数 c 1.1 系统可靠性指标 发电系统可靠性是发电系统按可接受的质量标准、数量需求不间断

5、地向用户提供电力和电能的能力的量度。故障率和修复时间是评估发电系统可靠性最主要的可靠性参数。1.1.1 故障率 元件(在可靠性统计、分析、评估中不需要再细化，且视为整体的一组器件或设备的通称，如:一台机组或一条线路)在单位暴露时间内因故障不能连续执行规定功能的次数，常用 表示。可以按单一元件或某类型元件、单位线路长度、同杆架设线路，或同一走廊线路等分类计算其故障率。如:某电厂发电机故障率 2.5 次/年。1.1.2 修复时间 对元件实施修复所用的实际矫正性维修时间，包括故障定位时间、故障矫正时间和核查时间，常用 r 表示。当修复时间已知时，修复率(常用 表示)为修复时间的倒数，即=1/r。如:

6、某电厂发电机修复时间为 87.6 小时/次，则修复率为:=8 760/r=1 00（次/年）根据元件的故障率 和修复率,即可计算元件处于正常运行状态的概率 PA 和处于故障状态的概率 PU:1.1.3 发电系统失负荷概率 LOLP 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率，即 式中，PS 表示系统处于状态 s 的概率，S 表示给定时间区内不能满足符合需求（或造成系统负荷削减）的系统状态全集。系统状态 s=(s1,.si,.,sM)概率：P s=P(s1,s2,.,sM)特别地，当 M 个元件状态相互独立时，P s=P(s1)P(s2).P(sM)。P(si)表示第 i 个元件处于状态 si 的

7、概率，可以用该元件的正常运行概率和故障概率获得，例如：P(si=1)=P Ai。1.1.4 期望失电量 EENS 系统在给定时间区间内因发电量短缺造成负荷需求电量削减的期望值，即 式中，sC 表示状态 s 条件下削减的负荷功率。sC 可通过比较状态 s 下的可用机组容量与负荷大小得到。1.2 系统可靠性指标求解 在现有系统的 9 类发电机组共 32 台发电机中计算可能的系统状态，由于发电机组数量较多，故仅考虑 3 阶及以下的故障状态，即系统存在0 台故障、1 台故障、2台故障、3 台故障共四种情况。分别列出四种情况的故障状态概率，共219 种可能的系统状态，并计算对应的状态失负荷及失电量求和。

8、即可得到系统的可靠性指标 LOLP、EENS 和停电损失。通过计算可求出每种类型发电机的修复率 u，正常运行状态概率 AiP 以及故障运行状态概率 UiP，结果如下表。表 2 IEEE-RTS 系统发电机修复率故障运行状态概率 Ui P 1 1 7 5.2 0.8 8 9 0.1 2 2 1 9 0.9 7 9 0.0 2 3 1 7 5.2 0.9 6 0.0 4 4 1 7 5.2 0.9 5 0.0 4 9 5 1 4 6 0.9 7 9 0.0 2 6 2 1 9 0.9 6 0.0 3 9 7 5 8.4 0.8 7 9 0.1 2 8 4 3 8 0.9 9 0.0 0 9 9 9

9、 8 7.6 0.9 2 0.0 7 9 机组类型 修复率 u 正常运行状态概率 Ai P 忽略大于三阶的系统故障，则系统存在 0 台故障、1 台故障、2 台故障、3 台故障共四种情况。下面分别讨论四种情况的故障状态。1.2.1 系统 0 台故障 系统状态概率：p s=PAi 系统状态失负荷：0 MW 1.2.2 系统 1 台故障 则故障的机组可能是 9 种类型中任意一种的其中一台 系统状态概率：=*ji,j=1,.,9，i 为 故障机组的类型 系统状态失负荷：=2 805-(3405-pmj)如果为负数，则 取 0.1.2.3 系统 2 台故障时（1）两台故障均为同一类型机组 则故障的机组可

10、能是除第九种机组外的 8 种类型中任意一种的其中一个机组中的两台 系统状态概率：p s=P U j*ji,j=1,.,8，i 为故障机组的类型 系统状态失负荷：=2 805-(3405-2*pmi)如果 为负数，则 取 0.（2）两台故障为不同类型机组 则故障的机组可能 9 种类型中任意两种的其中两个机组中的两台 系统状态概率：=*j i,j k,j=1,.,9，i，k 为故障机组的类型 系统状态失负荷：p f=2 805-(3405-p m i-p m k)如果 pf 为负数，则 p f取 0.1.2.4 系统 3 台故障时（1）三台故障均为同一类型机组 则故障的机组可能是除第七种和第九种机

11、组外的 7 种类型中任意一种的其中一个机组中的三台 系统状态概率：ji,j=1,.,7，i 为故障机组的类型 系统状态失负荷：p f=2 805-(3405-3*pmi)如果 p f 为负数，则 fp 取 0.（2）三台故障分别在两个类型机组 则故障的机组可能是两台和一台分配在 9 种类型中 系统状态概率：j i,j k,j=1,.,9，i，k 为故障机组的类型 系统状态失负荷：p f=2 805-(3405-p m i-2*p m k)如果 p f 为负数，则 p f 取 0.（3）三台故障分别在三个类型机组 则故障的机组可能是 9 种类型中任意三种的其中三台 系统状态概率：j o,j p,

12、j q,j=1,.,9，o,p,q 为故障机组的类型 系统状态失负荷：p f=2 805-(3405-p m o-p m p-p m q)如果 p f 为负数，则 p f 取 0.系统总的失负荷概率：系统总的期望失电量：系统总的停电损失费用:2 结论 本文对 IEEE-RTS 系统机组九种类型共 32 台发电机的可靠性进行了分析计算，通过分析不同情况下机组可能发生的故障情况及其概率，以及故障所带来的停电量和损失，分别求出其系统的失负荷概率 LOLP、期望失电量 EENS 和停电损失。对系统的可靠性进行了相对客观的评价，为电力系统的规划和运行具有指导性建议。参考文献 【相关文献】1王勇.电力系统运行可靠性分析与评价理论研究D.山东大学，2012.2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，2010.3赵渊，周家启，周念成，谢开贵，刘洋，况军.大电力系统可靠性评估的解析计算模型J.中国电机工程学报，2006(05)：19-25.4孙元章，程林，刘海涛.基于实时运行状态的电力系统运行可靠性评估 J.电网技术，2005(15)：6-12.5郭永基.电力系统及电力设备的可靠性J.电力系统自动化，2001(17)：53-56.