變電站接線對(duì)可靠性指標(biāo)的影響

摘 要 隨著我國(guó)對(duì)用電需求量越來越大，電力系統(tǒng)所須承擔(dān)的責(zé)任也越來越重。變電站作為電力系統(tǒng)的重要樞紐，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而變電站電氣接線是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的有力保障。但是，由于變電站接線對(duì)可靠性指標(biāo)有一定影響，在可靠性評(píng)估工作中會(huì)根據(jù)不同狀況出現(xiàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同的問題，因此，必須考慮各種因素，對(duì)可靠性進(jìn)行計(jì)算而采取整體評(píng)估。本文首先闡述了可靠性及可靠性指標(biāo)的內(nèi)涵，進(jìn)而分析了變電站接線對(duì)可靠性指標(biāo)的影響，以供廣大同行參考。

【關(guān)鍵詞】變電站 接線 可靠性指標(biāo) 影響

在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行過程中，變電站是將電能集中，再進(jìn)行分配的重要環(huán)節(jié)。變電站包括了變壓器、刀閘設(shè)備、線路開關(guān)、電力系統(tǒng)安全控制所需的二次設(shè)備等。而這些設(shè)備的接線方式對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有很大程度影響。電力供電可靠性直接體現(xiàn)了供電系統(tǒng)對(duì)用戶的供電能力，主要是指統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)對(duì)用戶有效供電時(shí)間的總計(jì)小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值。根據(jù)可靠性分析計(jì)算可以得出變電站主線的可靠性，從而得出提高變電站接線可靠性的方法措施，以此改善電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠提供科學(xué)、實(shí)用的依據(jù)。

1 可靠性及可靠性指標(biāo)

電力系統(tǒng)分為發(fā)電廠、變電站及輸配線路等，在其工作運(yùn)行中有很多相關(guān)設(shè)備及控制保護(hù)裝置，如果其中之一發(fā)生故障將會(huì)影響電力輸送，供電無法正常進(jìn)行?？煽啃灾笜?biāo)則是供電的關(guān)鍵指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)水平不相同的國(guó)家，對(duì)應(yīng)的供電可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)也不一樣。系統(tǒng)是由多個(gè)原件構(gòu)成，可靠性是指元件、設(shè)備和系統(tǒng)規(guī)定條件下和預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。可靠性指標(biāo)主要是指統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)對(duì)用戶有效供電時(shí)間的總計(jì)小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值。變電站作為電網(wǎng)整體運(yùn)行的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，其接線方式的可靠性往往影響著變電站的運(yùn)行效果。

2 變電站可靠性的測(cè)算方法

對(duì)于變電站可靠性測(cè)算通常采用解析法與模擬法，解析法以電力系統(tǒng)中原件配置為依據(jù)來建立數(shù)學(xué)模型，再通過模型的測(cè)算數(shù)據(jù)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)；解析法是采用嚴(yán)格數(shù)學(xué)計(jì)算手段來獲取相關(guān)變電站數(shù)據(jù)，其具有較高的準(zhǔn)確性與可信度。其次，在變電站接線可靠性評(píng)估中又可以采用網(wǎng)絡(luò)法和空間法。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法逐漸走入人們的視線，目前主接線的可靠性計(jì)算大多采用此法，主要目標(biāo)是在主接線方式當(dāng)中找到可用度最高的，空間法則是在馬爾可夫的基礎(chǔ)之上建立的一種分析方法，對(duì)所有元件之間的狀態(tài)展開分析，從而列出系統(tǒng)的使用狀態(tài)。

3 變電站接線對(duì)可靠性指標(biāo)影響

3.1 主接線可靠性模型類別

按照對(duì)變電站設(shè)備的功能及其故障可分為三種模型，即三狀態(tài)模型、四狀態(tài)模型、五狀態(tài)模型（如圖1所示）。三狀態(tài)模型主接線中設(shè)備主要包括發(fā)電機(jī)組、主變壓器、輸電線路、不存在刀閘的母線、無功補(bǔ)償設(shè)備等；斷路器的故障模型為四狀態(tài)模型；斷路器相應(yīng)反映繼電保護(hù)動(dòng)作，繼電保護(hù)命令由斷路器執(zhí)行為五狀態(tài)模型。

3.2 評(píng)估假設(shè)

在可靠性的分析計(jì)算中，元件是不可分解的，受限假設(shè)電氣元件的狀態(tài)，要么為正常工作，要么出現(xiàn)故障，但故障可以進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后可正常工作，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，就會(huì)自動(dòng)退出正常工作狀態(tài)。同時(shí)，假設(shè)元件故障時(shí)不會(huì)又連帶反映，若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可能會(huì)有二重或以上故障，但是仍然假設(shè)不會(huì)發(fā)生這些故障。

3.3 接線影響

對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)（圖2）、并聯(lián)系統(tǒng)及串—并聯(lián)系統(tǒng)（圖3）的計(jì)算來分析變電站接線對(duì)可靠性指標(biāo)的影響。

串聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命TUs和元件的平均壽命TUi（）有如下的關(guān)系。

串聯(lián)系統(tǒng)的壽命比最差元件壽命還要短，因此要想延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的壽命，首先要延長(zhǎng)最差元件的壽命，從延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命的觀點(diǎn)來看，串聯(lián)過多元件是不利的。

凡在一個(gè)系統(tǒng)中，若所有元件都發(fā)生故障時(shí)才構(gòu)成系統(tǒng)故障，這種系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)，由n個(gè)元件組成的并聯(lián)系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命為：

當(dāng)各種元件故障相等，即并等于常數(shù)時(shí)，經(jīng)數(shù)學(xué)運(yùn)算的

式（2）表明，并聯(lián)系統(tǒng)的壽命比單個(gè)元件的壽命長(zhǎng)，增加并聯(lián)系統(tǒng)的個(gè)數(shù)能增加系統(tǒng)的壽命，但隨著并聯(lián)元件的個(gè)數(shù)增加，系統(tǒng)壽命增加的程度變小。

串—并聯(lián)混合系統(tǒng)是由串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)綜合組成的系統(tǒng)。由于同一元件出現(xiàn)在多個(gè)最小割集中，不能直接應(yīng)用串聯(lián)系統(tǒng)的概率計(jì)算公式，而需應(yīng)用“并”集的原理處理。設(shè)第i個(gè)最小割集用Ci表示，它發(fā)生的概率用P（Ci）表示，則系統(tǒng)不可靠度為

（3）

4 結(jié)束語(yǔ)

變電站接線的安全可靠影響著用戶的可靠用電以及整個(gè)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。當(dāng)前傳統(tǒng)的可靠性評(píng)估方法已經(jīng)漸漸不能滿足人們的要求，因此，必須要加強(qiáng)對(duì)變電站接線方式可靠性評(píng)估，通過科學(xué)的計(jì)算綜合評(píng)價(jià)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)選最佳方案，從而給供電企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效果，為廣大電力用戶創(chuàng)造社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介

牛明莉（1989-），女，河南省永城市人。碩士研究生學(xué)歷。主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化。

作者單位

廣東水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力系 廣東省廣州市 510635endprint