發(fā)電廠電氣主接線可靠性研究與實(shí)踐

董波,林明（華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠,山東棗莊277103）

發(fā)電廠電氣主接線可靠性研究與實(shí)踐

董波,林明
（華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠,山東棗莊277103）

摘要:電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠電氣主接線是其中一個(gè)重要的組成部分，電氣主接線的可靠運(yùn)行能夠保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。發(fā)電廠電氣主接線在可靠性得到了十分充裕的保障時(shí)，按照合理的方式對(duì)電氣主接線實(shí)施優(yōu)化會(huì)表現(xiàn)出極為重要的意義。本文對(duì)發(fā)電廠電氣主接線可靠性的概念進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，此外還研究了發(fā)電廠電氣主接線可靠性在分析與實(shí)踐上的具體方法。

關(guān)鍵詞:電氣主接線;發(fā)電廠;可靠性

研究電力系統(tǒng)在整個(gè)發(fā)電廠中的可靠性時(shí)，電氣主接線可靠性可以被看作是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。假使可靠性的指標(biāo)以及可靠性的準(zhǔn)則被給定了，那么進(jìn)行發(fā)電廠電氣主接線在可靠性上的評(píng)估，能夠直接影響電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及安全穩(wěn)定，這是對(duì)發(fā)電廠電氣主接線可靠性的定義。面對(duì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，應(yīng)當(dāng)提升電氣主接線的可靠性，以此來(lái)滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)電力行業(yè)供電可靠性的更高要求。

1發(fā)電廠電氣主接線可靠性概念

1.1可靠性的內(nèi)涵

早在二十世紀(jì)八十年代，我國(guó)頒布的一些同可靠性定義有關(guān)的文獻(xiàn)將可靠性定義為：“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力[1]。”然而只能是將此視為一個(gè)較為定性的說(shuō)法，并不應(yīng)該將其看作是明確的以及可執(zhí)行的目標(biāo)。以實(shí)際情況為依據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)故障才是可靠性真正核心的內(nèi)容，一般來(lái)說(shuō)發(fā)展故障的過(guò)程通常都是先實(shí)效、再出現(xiàn)故障、隨后進(jìn)行可靠性的檢測(cè)、最后得到可靠度，可見(jiàn)，產(chǎn)品以及系統(tǒng)出現(xiàn)故障才能引出所謂的可靠性。而產(chǎn)品以及系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)有故障發(fā)生，所以解決故障始終是可靠性工作的中心。

電力系統(tǒng)中引入可靠性這個(gè)概念的時(shí)間是上世紀(jì)三十年代，S.M.Dean與W.J.Lyman等人運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理把可靠性概念引入到了電力系統(tǒng)對(duì)備用容量的確定以及設(shè)備的維修上。在此之后，可靠性的研究都較為遲緩，而真正使可靠性的研究步伐得以推進(jìn)是因?yàn)榈搅?0年代，全球發(fā)生了幾次大規(guī)模停電事故。早電力系統(tǒng)中，一個(gè)必不可少的內(nèi)容就是發(fā)電廠的電力系統(tǒng)，所以在研究電力系統(tǒng)可靠性的過(guò)程中一個(gè)重要的內(nèi)容就是分析發(fā)電廠電氣主接線的可靠性。

1.2可靠性指標(biāo)

故障是可靠性研究的中心，在發(fā)電廠電氣主接線可靠性的研究上，不言而喻，故障依舊是中心，圖1所示為主接線出現(xiàn)故障后的結(jié)果。

圖1發(fā)電廠電氣主接線出現(xiàn)故障后的結(jié)果示意圖

根據(jù)上圖可以知曉，如果想要令發(fā)電廠的主接線實(shí)施可靠性的運(yùn)行，那么就必須使供電得到充裕性、連續(xù)性的保障，并且還需要保障運(yùn)行的安全性，因此，對(duì)電氣主接線可靠性進(jìn)行研究時(shí)，便可以將著手點(diǎn)放在供電充裕性、連續(xù)連續(xù)性以及運(yùn)行安全性這幾個(gè)方面。

供電連續(xù)性指標(biāo)：負(fù)荷節(jié)點(diǎn)以及輸電線路的供電連續(xù)性就是發(fā)電廠電氣主接線的供電連續(xù)性，而輸電線路的故障頻率f（次/年）和可用度A這兩個(gè)指標(biāo)是研究的主要內(nèi)容。

供電充裕性指標(biāo)：一般來(lái)說(shuō)，發(fā)電廠中電氣主接線對(duì)應(yīng)供電充裕性通常運(yùn)用發(fā)電廠的輸出容量的受阻概率以及故障造成的年發(fā)電量減低期望值指標(biāo)，有效實(shí)現(xiàn)表針。然而LOGP與EENG一般能夠有效反應(yīng)出總體的主接線安全與可靠性指標(biāo)，針對(duì)某一個(gè)故障的造成影響難以有效反應(yīng)。

運(yùn)行安全性指標(biāo)：出線被迫停運(yùn)的頻率與概率、發(fā)電機(jī)被迫停運(yùn)的概率與頻率這四個(gè)指標(biāo)是發(fā)電廠電氣主接線安全性的重要指標(biāo)。這些指標(biāo)能夠?qū)⒂捎诔鼍€與機(jī)組被迫停運(yùn)使發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性反映出來(lái)。

2發(fā)電廠電氣主接線可靠性分析實(shí)踐的方法

2.1蒙特卡洛模擬法

二戰(zhàn)時(shí)期來(lái)自美國(guó)的著名物理學(xué)家Metropolis研究出了蒙特卡洛模擬法，該方法通過(guò)設(shè)定出一組隨機(jī)的過(guò)程，多次不斷地生成時(shí)間序列，將參數(shù)的統(tǒng)計(jì)和估計(jì)量計(jì)算出來(lái)，隨著對(duì)序列分布的特征加以研究[2]，這就是蒙特卡洛模擬法的原理。該方法中最為顯著的優(yōu)點(diǎn)就是可以將系統(tǒng)中按照時(shí)間順序進(jìn)行的操作進(jìn)行處理，同時(shí)，系統(tǒng)規(guī)模與采樣的次數(shù)之間不存在直接的關(guān)聯(lián)。但是，這種方法的一個(gè)缺陷就是需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樵撍惴ㄒ恢碧幱跁r(shí)間序列的反復(fù)生成狀態(tài)中，只有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)算過(guò)程，才能使其計(jì)算的精度達(dá)到較高的水平，并且對(duì)于心理比較緊密的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種方法并不適用，而發(fā)電廠電氣主接線需要有非常高的可靠性，同時(shí)主接線上的每個(gè)元件在彼此之間都有著緊密的相關(guān)性，利用蒙特卡洛模擬法來(lái)研究其可靠性，就會(huì)可能導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間處于循環(huán)狀態(tài)卻又得不到結(jié)果的狀況。所以，近些年來(lái)通常很少會(huì)用這種方法研究主接線的可靠性。

2.2解析法

利用解析法對(duì)主接線可靠性進(jìn)行分析時(shí)，首先對(duì)主線涉及到的各種元件擬定出理想化的壽命，并將其通過(guò)數(shù)學(xué)模型表示出來(lái)，通常使用狀態(tài)空間法以及故障模式與后果分析法（簡(jiǎn)稱(chēng)FMEA）。

其中狀態(tài)空間法是在馬爾科夫模型的基礎(chǔ)之上建立起來(lái)的，對(duì)每個(gè)元件能使系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，并對(duì)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移模式加以確定[3]。在二十世紀(jì)七十年代的時(shí)候，如圖2所示，Endrenyi等人研究出了主接線設(shè)備的三狀態(tài)元件模型。圖中U指的是發(fā)生故障之前的運(yùn)行狀態(tài)、S指的是發(fā)生故障后在隔離之前的狀態(tài)，R指的是隔離之后未進(jìn)行維修時(shí)的狀態(tài)。但是由于該模型針對(duì)的是獨(dú)立元件，因此在檢測(cè)由于系統(tǒng)狀態(tài)切換而產(chǎn)生的變化以及全廠的內(nèi)部聯(lián)系時(shí)便會(huì)出現(xiàn)無(wú)法反應(yīng)的情況。

而FMRA將主線上的各個(gè)線路元件作為對(duì)象，將發(fā)生的各個(gè)基本故障事件進(jìn)行分析與綜合，進(jìn)而對(duì)整個(gè)主接線得到一個(gè)可靠性的評(píng)估值。但是該方法卻存在一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，那就是當(dāng)主接線不斷地加大元件的數(shù)量之后，系統(tǒng)計(jì)算量便會(huì)以很快的速度增長(zhǎng)，致使產(chǎn)生一個(gè)龐大的計(jì)算冗余量。

圖2三狀態(tài)元件模型

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究時(shí)，一個(gè)最為重要的方面就是研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性。在研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的把握可靠性的內(nèi)涵與可靠性的指標(biāo)，并且針對(duì)不同的情況選擇合適的方法進(jìn)行可靠性的研究，以此來(lái)促進(jìn)發(fā)電廠供電的可靠性與安全性。

參考文獻(xiàn):

[1]張鵬,郭永基.電氣主接線可靠性評(píng)估的區(qū)間方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014(16):48-52.

[2]楊恩惠,張巖.關(guān)于簡(jiǎn)化發(fā)電廠電氣主接線的思考[J].中國(guó)電力,2013(04):59-61.