《电力系统规划》第5章38945.pptx
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1、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 5.1 概述概述1.1.电力系统可靠性概念电力系统可靠性概念 可靠性理论是可靠性理论是以产品的寿命特征作为主要研究对象以产品的寿命特征作为主要研究对象的一门新兴的边缘学科,它涉及到基础科学、技术科学的一门新兴的边缘学科,它涉及到基础科学、技术科学和管理科学的许多领域。和管理科学的许多领域。其产生和发展的背景
2、其产生和发展的背景是社会的需要,与科学技术的是社会的需要,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。的经济效益。经典定义:经典定义:一个元件,一台设备或一个系统在预定一个元件,一台设备或一个系统在预定时间内和规定条件下完成规定功能的能力。时间内和规定条件下完成规定功能的能力。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院电力系统可靠性:电力系统可靠性:电力系统按可接受的电力系统按可接受的质量标准质量标准和所需的和所需的数量数量不间断地向用户提供电能的能力度量。不间断地向用户提供电能的能力度量。电力系统的可靠性
3、评价:电力系统的可靠性评价:通过一套定量指标,来度量电通过一套定量指标,来度量电力供应企业向用户提供连续不断的、质量合格的电力的能力供应企业向用户提供连续不断的、质量合格的电力的能力,包括对系统充裕性和安全性两方面的衡量。力,包括对系统充裕性和安全性两方面的衡量。充裕性充裕性 是指电力系统在同时考虑到设备计划检修停运及非是指电力系统在同时考虑到设备计划检修停运及非计划停运情况下,能够保证供给用户总的电能需求量的能计划停运情况下,能够保证供给用户总的电能需求量的能力。也称为力。也称为静态可靠性静态可靠性。安全性安全性 是指电力系统经受住突然扰动并且不间断地向用户是指电力系统经受住突然扰动并且不间
4、断地向用户供电的能力,也称为供电的能力,也称为动态可靠性。动态可靠性。在电力系统规划阶段对规划方案通常是作静态可靠在电力系统规划阶段对规划方案通常是作静态可靠性评估。性评估。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院在电力系统规划和改造建设过程中,通过对系统在电力系统规划和改造建设过程中,通过对系统规划设计方案的供电可靠性进行定量评估分析,规划设计方案的供电可靠性进行定量评估分析,并以此作为并以此作为规划方案之间的比较依据规划方案之间的比较依据,可以有效,可以有效地指导电力系统规划工作。地指导电力系统规划工作。通过可靠性分析计算,不仅可以找出系统中存在通过可靠性分析计算,不仅可以找
5、出系统中存在的的薄弱环节薄弱环节,还可以知道可能将要采取的、提高,还可以知道可能将要采取的、提高供电可靠性的措施供电可靠性的措施实施的效果实施的效果如何。通过对比措如何。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。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2.2.电力系统可靠性评价指标:电力系统可靠性评价指标:用数值大小来表示各方面用数值大小来表示各方面性质的量性质的量。可以从成功的观点也可以从失败的观点出发。可以从成功的观点也可以从失败的观点出发。概率指标:概率指标:主要指系统正常工作或
6、发生故障的概率。如:主要指系统正常工作或发生故障的概率。如:系统可用度,电力不足概率等。系统可用度,电力不足概率等。频率指标:频率指标:主要指系统在单位时间内发生故障的平均次数。主要指系统在单位时间内发生故障的平均次数。时间指标:时间指标:主要指电力系统发生故障的平均持续时间。主要指电力系统发生故障的平均持续时间。如如系统首次故障的平均持续时间、两次故障之间的平均持续时系统首次故障的平均持续时间、两次故障之间的平均持续时间、故障平均持续时间等。间、故障平均持续时间等。期望值指标:期望值指标:如电力系统在单位时间内发生故障的天数期如电力系统在单位时间内发生故障的天数期望值,望值,以及电力系统由于
7、故障而减少供电量的期望值。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3.3.可靠性分析计算基础数据及来源可靠性分析计算基础数据及来源1 1)电力系统结构及设备电气参数)电力系统结构及设备电气参数。2 2)可靠性参数统计数据)可靠性参数统计数据3 3)电力设备倒闸操作时间等)电力设备倒闸操作时间等4 4)电力系统自动化配置情况)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。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按照数据的性质可以分为:按照数据的性质可以分为:确定性数据和随
8、机性确定性数据和随机性数据。数据。确定性数据包括:确定性数据包括:线路阻抗和导纳、载流容量、发线路阻抗和导纳、载流容量、发电机组参数、系统矫正措施、负荷重要性等;电机组参数、系统矫正措施、负荷重要性等;随机型数据包括随机型数据包括:各种装置的故障和维修参数等。:各种装置的故障和维修参数等。按照数据的类型可以分为:按照数据的类型可以分为:电气参数、可靠性参电气参数、可靠性参数、系统运行性参数和经济性参数等。数、系统运行性参数和经济性参数等。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4.4.可靠性分析计算基础方法可靠性分析计算基础方法解析法:解析法:将各种约束条件进行简化,建立数将各种
9、约束条件进行简化,建立数学模型数值求解。学模型数值求解。模拟法:模拟法:用统计学规律研究系统行为,利用用统计学规律研究系统行为,利用采样实验等方法进行研究。采样实验等方法进行研究。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院电力系统可靠性评估:电力系统可靠性评估:目的:目的:对系统可能出现的故障进行分析,采取措对系统可能出现的故障进行分析,采取措施减少故障造成的影响。对可靠性投资与响应带施减少故障造成的影响。对可靠性投资与响应带来的经济效益进行综合分析,以确定合理的可靠来的经济效益进行综合分析,以确定合理的可靠性水平,并使电力系统的综合效益达到最佳。性水平,并使电力系统的综合效益达到
10、最佳。手段:手段:确定可靠性目标,应用评估手段,确定故确定可靠性目标,应用评估手段,确定故障准则,并对电力系统故障严重性作出估计。障准则,并对电力系统故障严重性作出估计。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 在工程实际中按照电力生产过程及结构特性,在工程实际中按照电力生产过程及结构特性,一般将电力系统分为发电、输电、配电系统等主一般将电力系统分为发电、输电、配电系统等主要环节。要环节。相应地,对电力系统可靠性进行评估也可以相应地,对电力系统可靠性进行评估也可以分为分为发电系统可靠性发电系统可靠性、输电系统可靠性输电系统可靠性、配电系配电系统可靠性统可靠性、发电厂和变电站电气主
11、接线可靠性发电厂和变电站电气主接线可靠性等等方面。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规划系统的可靠性评估主要工作任务:工作任务:1.1.对未来的电力系统和电能电量进行预测,收集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;设备的技术经济数据;2.2.制定可靠性准则和设计标准,依据标准制定可靠性准则和设计标准,依据标准评估系评估系统性能统性能,识别识别系统的系统的薄弱环节薄弱环节;3.3.选择优化方案。选择优化方案。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院5.2 电气设备可靠性分析方法1.1.设备故障特性及有关指标设备
12、故障特性及有关指标1 1)设备故障率设备故障率(t)(t)定义如下:定义如下:设备设备偶发偶发故障期的故障期的故障率故障率,一般为常数,一般为常数电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2 2)设备可靠度定义如下:)设备可靠度定义如下:3 3)设备不可靠度及其概率密度函数定义如下)设备不可靠度及其概率密度函数定义如下:4 4)设备平均持续工作时间)设备平均持续工作时间MTTFMTTF电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.2.设备的修复特性及其指标设备的修复特性及其指标1 1)设备修复率)设备修复率(t t)2 2)设备未修复度)设备未修复度3 3)设备平均修复
13、时间)设备平均修复时间 设备修复度设备修复度电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3.3.设备的状态概率设备的状态概率 在可靠性评估中,人们往往更加关注设备在可靠性评估中,人们往往更加关注设备或系统在稳态时的可靠性状况。或系统在稳态时的可靠性状况。根据实际需要,建立的设备状态模型有根据实际需要,建立的设备状态模型有 二状态模型二状态模型:只考虑工作和故障两种状态。:只考虑工作和故障两种状态。三状态模型三状态模型:工作、故障和计划检修三种状态。:工作、故障和计划检修三种状态。举例:例举例:例5-15-1电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院马尔科夫过程马尔科夫过程
14、是一种典型的是一种典型的随机过程随机过程。该过程是研究一个。该过程是研究一个系统(如一个地区、一个工厂)的状态及其转移的理论。系统(如一个地区、一个工厂)的状态及其转移的理论。它是通过对不同状态的初始概率及状态之间的转移概率的它是通过对不同状态的初始概率及状态之间的转移概率的研究,来确定状态的变化趋势,从而达到对未来进行预测研究,来确定状态的变化趋势,从而达到对未来进行预测的目的。也称为的目的。也称为“无后效性随机过程无后效性随机过程”马尔科夫过程有马尔科夫过程有两个基本特征两个基本特征:一是一是“无后效性无后效性”,即事物将来的状态及其出现的概率的大,即事物将来的状态及其出现的概率的大小,只
15、取决于该事物现在所处的状态,而与以前时间的状小,只取决于该事物现在所处的状态,而与以前时间的状态无关;态无关;二是二是“遍历性遍历性”,是指不管事物现在处于什么状态,在较长,是指不管事物现在处于什么状态,在较长时间内,马尔科夫过程逐渐趋于稳定状况,而且与初始状时间内,马尔科夫过程逐渐趋于稳定状况,而且与初始状况无关。况无关。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院5.3 5.3 发电系统规划的可靠性评价流程发电系统规划的可靠性评价流程一一、基本概念、基本概念1.1.发电系统可靠性发电系统可靠性,是指评估统一并网运行的全部,是指评估统一并网运行的全部发电机组,按可接受的标准及期望数
16、量,满足电发电机组,按可接受的标准及期望数量,满足电力系统负荷需求的能力的度量。力系统负荷需求的能力的度量。2.2.研究发电系统可靠性的研究发电系统可靠性的主要目标主要目标 确定电力系统确定电力系统为保证充足的电力供应所需的为保证充足的电力供应所需的发电容量。发电容量。发电容量分为:发电容量分为:静态容量静态容量指对系统所需容量的长期估计,可考指对系统所需容量的长期估计,可考虑为装机容量。虑为装机容量。运行容量运行容量为满足一定负荷水平所需实际容量的为满足一定负荷水平所需实际容量的短期估计。短期估计。电力系统规划 第5章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3.3.孤立系统孤立系统 孤立系统又称孤
17、立系统又称单母线系统单母线系统或或单地区系统单地区系统。研究时采用单母线模型,即假定任一电源的可用发研究时采用单母线模型,即假定任一电源的可用发电容量都能够不受限制地供到任一负荷点上,线路是完全电容量都能够不受限制地供到任一负荷点上,线路是完全可靠的,如同所有发电机和所有负荷都接在同一母线上。可靠的,如同所有发电机和所有负荷都接在同一母线上。4.4.孤立系统的发电可靠性估计孤立系统的发电可靠性估计 基本步骤基本步骤 建立机组停运容量的概率模型建立机组停运容量的概率模型容量模型容量模型;建立负荷的概率模型建立负荷的概率模型负荷模型负荷模型;合并合并机组机组容量模型与负荷模型容量模型与负荷模型,(
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