電力系統運行可靠性分析與評價理論研究

賈奇龍 時娟娟

(國網河南省電力公司南陽供電公司，河南南陽 473000）

電力系統運行可靠性分析與評價理論研究

賈奇龍 時娟娟

(國網河南省電力公司南陽供電公司，河南南陽 473000）

首先闡述了電力系統運行可靠性分析包含的主要內容，探討了各個因素對電力系統可靠性的影響，隨后介紹了電力系統運行可靠性評價指標體系，最后提出了提高電力系統運行可靠性應采取的相關措施。

電力系統；可靠性；分析；評價

0 引言

在科技高速發展的今天，電力系統有著不可替代的地位，可以說，如果沒有電力系統，人們的生產、生活都寸步難行。電力系統是一個公共能源產業，其主要工作就是發電并將電能可靠高效地輸送給用戶，保證人們正常用電。電力系統能夠可靠穩定運行是社會經濟發展的重要保證。怎樣高效、持續、可靠地將發電站的電力能源傳輸給用電戶是該行業研究的熱門課題，越來越多的研究都把主要目標放在如何提高電力系統的可靠性方面，從而進一步節約運行成本，并保證發電、輸電、用電安全。目前，電力系統的結構已經從傳統的簡單供電模式逐步向復雜化發展，且規模日益增長，如今電力系統發展的方向是大容量、遠距離和高電壓。無論是企業還是個人，都離不開電力，一旦電力系統出現故障，社會的各個層面都會產生直接或者間接的損失，所以人們越來越關注電力系統的可靠性。

1 電力系統可靠性分析主要內容

電力系統的主要功能就是向所有用戶安全可靠持續地提供高質量的電能。所以，對于電力系統可靠性的研究實質就是綜合考慮電力系統各種運行方式，經過概率計算對比，得到最后的分析結果，再制定出具體實施方案，從而保證電力系統中各個設備都工作在最佳狀態，必要時更改系統設備，最終使整個電力系統都運行在最佳狀態，保證用戶的負荷要求。電力系統可靠性分析主要是在規定的條件和規定的時間內借助可靠度指標對電力系統進行分析評價。在分析過程中，要保證電力系統始終在向各個負荷點供應合格的電能，最終確定影響電力系統運行可靠性的關鍵因素。一般情況下，在對電力系統進行可靠性分析的過程中側重點不同，則所采用的可靠性指標也不一樣，但最終都可以表示為某個測度函數的期望值。在對電力系統運行可靠性進行分析和評估時，不同的運行環境會有不同的評測結果，“在一定的條件下”對電力系統的可靠性分析有著重要影響。一般電力系統的可靠性分析主要包括兩方面:充裕度和安全性。

1.1 充裕度

電力系統的靜態可靠性稱為充裕度，即電力系統連續不斷向用戶供給電能的能力，通常是當電力系統在設定條件下忽略系統運行狀態變化的暫態過程，只要求分析電力系統在進入新的場景后的穩定運行過程，觀測系統在不同運行方式下是否能夠滿足用電戶的負荷要求，但也要考慮輸送系統能夠承受的傳輸電壓。總體而言，充裕度主要是研究在不同的運行條件下電力系統是否有充足的發電量滿足用電戶的負荷要求，還研究輸電系統的變電設備能否達到負荷要求，保證正常輸送電能。如果充裕度不達標，就是電量不足期望；如果達到備用容量百分比概率指標，表示在保證功率前提下有足夠的時間預期值。

1.2 安全性

電力系統的動態可靠性稱為系統運行的安全性，主要是指在對電力系統切換場景后其是否還能承受外界干擾的能力。比如，當電力系統發生短路或系統中某個設備突然發生故障時，系統是否能夠自動恢復原來的運行狀態或轉換到其他不影響正常供電的運行模式，從而保證在發生突發事故后，系統還可以向用電戶提供持續且質量合格的電能。電力系統運行安全性的好壞，反映了該系統的自適應能力。目前最常用的是N-1準則，還有一些常見的故障是否能夠影響電力系統的正常運行，如果電力系統在遇到這些故障時可以保持穩定或者改變模式正常工作，表明該系統安全，自適應能力強。

2 電力系統可靠性評價指標

電力系統可靠性評價體系主要是從靜態和動態2個方面出發，對系統進行可量化分析評價。本文主要介紹了系統、負荷點以及元件3個層次的可靠性評價指標。

2.1 系統可靠性評價指標

系統的可靠性指標可分為概率充分性指標和概率穩定性指標。概率充分性指標反映的是電力系統在穩態下即暫不考慮暫態穩定性時的運行情況，主要說明了系統對負荷供電的充分性。概率穩定性指標反映了在發電機、變壓器、輸電線等設備發生故障后系統的暫態反應以及在暫態行為中為了保持系統的穩定而切除的負荷量。概率充分性指標主要包括靜態切負荷概率、靜態切負荷功率期望值等；概率穩定性指標主要包括動態切負荷概率、失穩概率和失穩頻率等。

2.2 負荷點可靠性評價指標

負荷點可靠性評價指標一般指降壓變壓器低壓側負荷點的可靠性，該數據是電廠部門需要重點關注的參數。負荷點可靠性評價指標與前面所述系統可靠性評價指標類似，此處不再贅述。

2.3 電力系統元件可靠性評價指標

在設計電力系統的過程中，首先需要掌握發電機、主變壓器和輸電線等重要設備是否對系統和負荷點的可靠性有較大影響。通過分析電氣系統運行過程中各個元器件的工作情況并進行綜合評價，找出關鍵元件和瓶頸設備，從而對相關元器件進行更新改進，提高其性價比，在降低成本的基礎上提高可靠性。元件可靠性評價指標主要有每條線路的有功最大過負荷量和每條線路強迫停運導致的停電量等。

3 提高電力系統運行可靠性的措施

提高電力系統可靠性的方法很多，主要有技術措施和組織措施。

技術措施主要是加強電力系統的建設，減少人為操作造成的故障，從而提高電力系統的可靠性。具體包括:在操作安全的情況下，根據實際條件，及時對電力設備進行維護，減少設備停機時間。盡量保證每年都對電力系統進行全方位檢修，根據具體的技術要求，及時發現運行故障，采取措施，處理問題。通過綜合分析電力系統在各個時間段的工作情況，發現其運行方式存在的缺陷，并及時改正。在多個用戶的供電線路上，保證供電系統能靈活分配電量，從而滿足線路上每個用電戶的負荷要求。尤其是在多用戶10 k V高架線路輸電過程中，如果遇到污染比較嚴重或雷電多發地段，可考慮使用20 k V等級輸電。高壓臺區要加強改造，避免由于意外事故導致停電，在改造過程中，要嚴格按照設計標準，保證操作員安全。在低壓電纜改造方面，要盡量做到逐步用低壓電纜取代傳統的入戶線，從而解決用戶負載增加導致供電線路過載的問題。

提高電力系統可靠性的組織措施主要有3個方面:首先，要全面分析各個評價指標，從而確定在特定的時間、特定的情景下影響電力系統運行可靠性的根本原因是什么。提前做好防范措施，在沒發生故障之前，采取措施，更改運行方式或調整電力設備從而保證系統能夠可靠工作。其次，必須制定規范的管理制度，加強管理。通過規范的操作來提高電力系統的可靠性。必須制定行之有效的制度，使電力系統管理日趨完善，盡量減少大范圍停電事故，提高系統可靠性。最后，要加強對信息資料的收集和整理，不斷完善電力系統數據庫，以便在發生故障時能精準定位故障源，迅速排除故障，提高電力系統可靠性。對于電力系統數據的整理，盡量保證數據同步和轉型，協調好供電部門、電力輸送部門和用戶的關系，并做好宣傳工作，盡量減少破壞性停電事故的發生。

4 結語

電力系統是社會發展的重要動力，其運行情況直接影響國民生活質量和社會經濟發展。電力系統工作的基本要求就是要保證安全、可靠、高效地將電能由發電站輸送給用戶。雖然現在電力系統應用了很多精密設備和安全控制裝置，但還是會發生電力故障，這不僅影響了社會經濟的發展，也嚴重威脅了人們的人身財產安全。所以，電力系統能夠可靠運行不僅是電力行業的基本要求，也是人們正常生產生活和社會經濟發展的重要保障。

[1]郭永基.電力系統可靠性原理和應用(上）[M].北京:清華大學出版社，1985

[2]謝開貴，董百強，趙霞，等.大型(變）電站電氣主接線可靠性綜合分析系統[J].電力系統自動化，2006(15）

2014-10-16

賈奇龍(1980—），男，河南鎮平人，工程師，研究方向:電力系統。