（电气工程专业论文）变电站供电可靠性评估技术的应用研究.pdf

山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t s u b s t a t i o n sf o r mt h ef o c a lp o i n ti nap o w e rg r i df o re l e c t r i c a le n e r g yt r a n s m i s s i o na n d d i s t r i b u t i o n t h em a i ne l e c t r i c a lc o n n e c t i o no ft h es u b s t a t i o ni st h ei m p o r t a n tp a r to ft h e p o w e rs y s t e m i t sr e l i a b i l i t yp l a y sav i t a lr o l e i ne n e r g yt r a n s m i s s i o n ，b e c a u s ei td e c i d e s w e t h e ro rn o tp o w e re l e c t r i c i t yc a nb et r a n s m i t t e dt ot h ec u s t o m e r ss a f e l y t h e r e f o r e ，r e s e a r c h o nr e l i a b i l i t yo fs u b s t a t i o n si sv e r yi m p o r t a n tf o rr e a l i t y a n a l y s i so fr e l i a b i l i t yo fs u b s t a t i o n si n c l u d e st w oa s p e c t s 0 n er e f e r st oa b u n d a n c e l e t h e r t h e r ea r ee n o u g hg e n e r a t i n g ，t r a n s f o r m i n ga n d d i s t r i b u t i n ge q u i p m e n t st of u l f i l lt h ed e m a n d s o fc u s t o m e r s t h eo t h e rr e f e r st os a f e t y w h e t h e rt h ep o w e rg r i dh a sa b l i l t yt or e s i s tt h ef a u l t s o c c u r r e d a st h ek e yp a r to fp o w e rs y s t e m t h er e l i a b l el e v e lo fs u b s t a t i o no p e r a t i o ni s i n f l u e n c e d b yt h ew a yo fb u sc o n n e c t i o n ，h e a l t yl e v e lo fe q u i p m e n t s ，r e l a yp r o t e c t i o n c o n f i g u r a t i o na n dp o w e ri p a d s u b s t a t i o nf a u l t sc a r ll e a dt oo n eo rm o r et r a n s f o r r n e r sf a u l t s o n eo rm o r e sp o w e rl i n e sl a c ko fp o w e rs u p p l y f a u l t sr e s u l ti nt h es h o r t a g eo fc a p a c i t yo f p o w e rg i r da n dc a u s ep o w e ri n t e r r u p t i o nt oc u s t o m e r s i ns o m es e r i o u sc o n d i t i o n s ，f a u l t sm a y b r i n ga b o u ti n t e r l o c ko v e r l o a dr e a c t i o no re v e ns y s t e mo s c i l l a t i o na n dd a m a g et h es a f e t y o p e r a t i o no fw h o l es y s t e m t h e r e f o r e ，q u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fr e l i a b i l i t yo fm a i ne l e c t r i c a l c o n n e c t i o ni sa l li m p o r t a n tf i e l di nt h er e l i a b i l i t yr e s e a r c ho fp o w e rs y s t e m t h i sp a p e re v a l u a t e dt h er e l i a b i l i t yo fs u b s t a t i o n sm a i ne l e c t r i c a lc o n n e c t i o n ，l i s t e dd e v i c e m o d e i so fb r e a k e r s ，t r a n s m i s s i o n1 i n e s ，t r a n s f o r m e r s ，d i s c o n n e c t i o ns w i t c ha n db u sl i n e s ，a n d p r o p o s e da c c i d e n te n u m e r a t i v em e t h o db a s e do nm i n i m a lc u ts e t s a f t e re v a l u a t i n gt h e r e l i a b i l i t yo fm a i ne l e c t r i c a lc o n n e c t i o no f2 2 0 k vs u b s t a t i o ni nj i n a np o w e rg r i db yu s i n g s s i t h - t hp r o g r a m 2 2 0 k vz h o n g s u os u b s t a t i o nw a ss e l e c t e da sas a m p l ea n ds u m m a r i z e d f a c t o r sa f f e c t i n gs u b s t a t i o ns a f e t yo p e r a t i o n b yc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gt h e s er e s u l t s ，t h i s p r o g r a mp r o v e dt h ep r a c t i c a b i l i t ya n db ea p p l i e dt om a k ec o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sf o r2 2 0 k v s u b s t a t i o n si nj i n a np o w e rg r i d o nt h eb a s i so ft h e s er e s u l t s m e t h o d so fh o wt oi m p r o v et h e r e l i a b l eo p e r a r i o n a ll e v e lo fp o w e rg r i dh a v eb e e np r e s e n t e d k e yw o r d s ：r e l i a b i l i t ye v a l u a t i o n ，m o d e l ，s s r h - t hp r o g r a m i i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：丢逐一 e t 期：墨墨里：兰! 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：主主i 篓导师签名：拯塑垦一日期：啦l 山东大学硕士学位论文 1 1课题的意义及研究背景 第一章概述 现代电力系统规模越来越大，已进入了大电网、大机组、高电压的新时期，由于电 力系统故障而造成的经济损失及社会影响往往是十分巨大的。变电站作为电力系统的核 心组成部分，其故障或被迫停运均可能引起大范围停电甚至电网振荡、瓦解。随着电力 系统规模的不断扩大，电压等级的不断提高以及区域间联网的逐步形成，分析与评估变 电站运行可靠性变得越来越重要。 近年来发生的严重电网停电事故均是由系统中某一设备故障而引起一系列设备停 运，造成恶性连锁反应并迅速蔓延，最终导致电网崩溃、瓦解。其中，变电站母线故障、 断路器故障、继电保护装置误动和拒动以及突然的大负荷转移造成的连锁反应是电力系 统发生严重停电事故的主要原因。系统故障除了与设备本身故障有关外，还与电网结构、 运行方式和变电站主接线方式等因素密切相关。因此，定量分析发电厂或变电站主接线 可靠性并对其进行改善，是电力系统可靠性研究的一个重要领域。通过对变电站供电可 靠性进行研究，便于规划或运行人员选择可靠性更高的接线形势及运行方式，并为提高 设备利用率、优化检修安排、改进系统薄弱环节提供科学依据。通过对变电站设备进行 灵敏度分析，可以使运行人员及时掌握对供电可靠性影响较大的设备，以便提前采取措 施、制定应急预案，保证电网安全、稳定运行。 对于已经投运的变电站，为了保障其运行可靠性，需要综合考虑变电站电气主接线 形式、运行方式、一次设备计划检修、一次设备故障等等因素的影响。量化的变电站可 靠性分析可以提供以下信息： ( 1 ) 一次电气设备( 如主变压器、母线、进出线、断路器、隔离开关等) 故障和 计划检修对变电站供电可靠性的影响； ( 2 ) 继电保护配置( 如主变压器失灵保护是否配置) 动作正确性对变电站供电可靠 性的影响； ( 3 ) 变电站电气主接线形式( 如单母线分段、双母线不分段、双母线单分段、双母 线双分段、双母线带旁路母线等) 和运行方式变化( 如母联开关和分段开关的分合) 对 供电可靠性的影响； 山东大学硕士学位论文 ( 4 ) 在设备故障状态下，变电站负荷转移后潮流重新分布的影响； ( 5 ) 搜索变电站供电可靠性的薄弱环节； ( 6 ) 提出提高变电站供电可靠性的措施。 本课题来源于济南供电公司供电可靠性评估技术应用与研究科技项目，主要对 济南供电公司下辖的2 2 0 k v 变电站进行可靠性评估，研究一次设备、继电保护配置、主 接线形式及运行方式变化等因素对供电可靠性的影响，搜索变电站供电可靠性的薄弱环 节，并提出提高变电站供电可靠性的措施，从而更好的为改善电力系统运行可靠性提供 科学、实用的依据。 1 2 国内外研究现状 电力系统可靠性是指电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用 户供应电力和电能能力的度量。电力系统可靠性评估的目的是在电力系统的规划、设计 运行的全过程中，坚持系统的全面的可靠性定量评估机制，以提高电力系统的效能，对 可能出现的故障进行故障分析，采取措施减少故障造成的影响，对可靠性投资与相应带 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 最优。电力系统可靠性评估主要包括两个方面，一是充足性，一是安全性。充足性表 示电网内有足够的发、输、配电设备来满足用户负荷需求( 不仅是发电功率与供电负荷 的平衡) ，它是表达静态情况的，一般来说是指元件是否过负荷，电压波动是否越限等。 安全性则反映了电网的动态情况，即电网发生扰动时的承受能力，亦即对任意一种扰动 的反应能力，包括局部的和大面积的扰动及失去主要电源和输电设备的情况。 对电力系统可靠性的研究，一般是将电力系统分成若干子系统分别进行。这是因为 近代电力系统规模十分庞大，把电力系统作为一个整体来进行可靠性分析和计算，即使 有大型计算机装置，仍然是不现实的。另一方面是因为各子系统有不同的特点，其接线 方式、故障模式、可靠性指标以及分析方法各有不同。通常在研究可靠性问题时把电力 系统划分为发电系统、输电系统、配电系统、电气主接线系统、发输电组合系统、继电 保护系统等。这些主要子系统中使用的评估方法及其完善程度均存在很大的差异。变电 站电气主接线可靠性是在组成主接线系统的元件( 断路器、变压器、隔离开关、母线、 线路、发电机等) 可靠性指标已知和可靠性准则给定的条件下，评估整个主接线系统可 靠性是否满足供电点电力持续供应及期望电能质量的要求。对变电站可靠性评估的研究 2 山东大学硕士学位论文 主要包括可靠性模型的研究和可靠性评估方法的研究。 1 2 1 变电站可靠性模型 电力系统可靠性研究大约始于2 0 世纪3 0 年代，研究方法大致分为蒙特卡洛模拟法 和参数解析法两大类。近4 0 年来，通过将近代数学中的概率论方法运用于电力系统可 靠性的计算分析，逐步形成了随机生产模拟的原理与方法。由于在模拟计算中考虑了发 电机随机强迫停运和负荷随机变动等因素，因此可更加具体和真实地反映出电力系统运 行情况，并给出电力系统运行的可靠性指标。1 9 7 0 年，在电力可靠性研究中引入了开关 操作过程对输电系统可靠性的影响。1 9 7 1 年，e n d r e n y i 等人【2 】正式提出了断路器的三状 态模型，从而使得主接线可靠性研究正式成为电力系统可靠性研究的一个独立分支发展 起来。这里的三状态指的是正常运行状态、事故发生但尚未切除状态以及事故切除后的 修复状态。这种基于独立元件故障假设的三状态模型成为主接线可靠性研究的基础。随 后，g r o v e r 掣3 】引入了a c t i v e ( 活动故障) 和p a s s i v e ( 非扩展故障) 故障的概念，将元 件的故障模式分析得更为细致。g u e r t i n 等【4 1 考虑了常开元件的问题：s i n g h 等和 b i l l i n t o n 等引入了继电保护装置失效因素。b r a n d a o 考虑了变压器等过负荷的影响【5 】。 1 9 8 8 年顾克提出了用相关事件的概率理论研究电气主接线可靠性的思想，使得该 领域的研究不断深入。为了解决主接线开关操作中的相关性和独立元件故障假设之间的 矛盾，以及实现通用性的计算方法，新的模型和研究方法仍在不断出现。1 9 9 7 年，在 分析了传统的三状态模型的缺陷后，b i l l i n t o n 提出了一种广义的n + 2 模型 6 1 ，并在单独 的发电厂可靠性评估算法中得到应用r 7 1 。还出现了考虑计划检修的四状态模型【引。 1 2 2 变电站可靠性评估方法 电力系统可靠性评估方法主要有模拟法s m ( s i m u l a t i o nm e t h o d ) 和解析法 a m ( a n a l y t i c a lm e t h o d ) 两种 9 l b o 1 1 1 。 1 ) 模拟法 模拟法是将系统中每个元件的概率参数在计算机上用相应的随机数表示，在计算机 上模拟系统实际情况按照对比模拟过程进行若干时间观察，估计所要求的指标。模拟法 主要是蒙特卡洛( m o n t ec a r l o ) 模拟法，即称为随机模拟( r a n d o ms i m u l a t i o n ) 方法，它 的基本思想是，为了求解数学、物理、工程技术以及生产管理等方面的问题，首先建立 3 山东大学硕士学位论文 一个概率模型和随机过程，以其参数为问题所求的解，然后通过对模型或过程的观察或 抽样试验来计算所求参数的统计特征，最后给出所求解的近似值，而解的精确度可用估 计值的标准误差来表示。当系统的可靠性过于复杂，难以建立可靠性预计的精确数学模 型或模型太复杂而不便应用时，可用随机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值。其不 足之处在于计算时间与计算精度的紧密相关性，也就是说，为了获取精度较高的可靠性 指标，往往需要很长的计算时间，而且对于元件可靠性高、相互之间联系紧密的系统【i2 1 ， 模拟的精度不高。 2 ) 解析法 解析法是根据电力系统元件的参数，建立系统的可靠性数学模型，通过数学计算方 法获得系统的各项指标。由于解析法采用的是严格的数学手段，计算结果可信度高。解 析法作为变电站可靠性研究的主要方法【9 】还可以分为网络法和状态空间法。网络法认为 系统元件之间相互独立，元件可用( 0 ，1 ) 两状态模型来表示，将系统实物图按系统故障 判据和元件间的逻辑关系转换为逻辑方块图，然后根据方块图和系统可靠性判据，求出 由源点到汇点间的最小路集和最小割集，最后根据最小路集和最小割集计算出系统的可 靠性指标，它适合分析网络的连通性，其特点是计算效率高，通用性强。但变电站元件 的多状态模型难以简单地用两状态模型来表示【1 2 1 ，故而其准确度不高。状态空间法建立 在马尔可夫模型基础上，它通过具体分析元件各个状态对系统的影响，列出所有的系统 状态，确定状态间的转移模式和转移率，按照系统故障判据将各种系统状态进行分类， 然后针对某一类系统状态计算出系统的可靠性指标。状态空间法更具有一般性和灵活 性，适合于分析元件多状态系统。但是如果使用状态穷举法，当系统规模达到一定程度 的时候，其计算和实现都比较困难。如果状态空间法中应用最小割集状态，可以简化系 统故障概率和频率的计算，并大大简化故障后果分析的过程，目前较多使用这种方法对 变电站进行可靠性评估。 1 2 3目前研究存在的问题 目前国内对变电站主接线可靠性的研究已经比较多1 3 2 2 ，但是还存在一些不足。 在可靠性模型方面，一般采用三状态或四状态模型，即正常状态、事故发生但尚未 切除状态以及事故切除后修复状态。传统三状态模型以及四状态模型都是基于设备相互 独立的模型，不是基于系统状态转移的模型，因而没有考虑变电站设备之间的影响，而 4 山东大学硕士学位论文 且它们没有考虑p a s s i v e ( 非扩展故障) 故障经过隔离开关操作进入检修状态，这样就很 难考虑旁路母线等备用设备的影响。n + 2 马尔可夫状态模型中较好的克服了上述缺点， 但是其模型过于复杂，需对其进行简化，且与上述模型一样将开路故障状态和故障检修 状态做为相同的状态处理。事实上在有备用设备的情况下，这两种状态是完全不同的， 有必要分开研究，并且需要模拟如何从故障状态切换到故障检修状态，以便求取故障持 续时间以及确定故障检修状态。 在可靠性计算方法方面，对于主接线可靠性分析，计算方法繁杂，有采用全概率公 式的【2 3 1 ，有采用关联矩阵法的【2 4 】，有应用逻辑表格法的【2 2 】或采用状态空间法【2 5 1 和f d 法 1 2 6 2 7 1 的，也有使用蒙特卡洛模拟法的1 2 8 t2 9 等等。这些方法或因数学工具制约，或因系 统规模过大，难以在计算机上实现通用化、程序化的算法，为可靠性分析的实际应用带 来一定的困难。 在考虑影响变电站可靠性的因素中，主要侧重于一次电气设备的故障影响，对于继 电保护配置和动作正确性的影响，特别是失灵保护、母差保护的影响研究不多。而对于 大型变电站，严重的故障事故往往都是保护故障引起的，故而不考虑保护的影响，很难 准确反映变电站整站运行的可靠性，在实际工程中不可避免的会造成失误。如2 0 0 2 年2 月在上海西郊以及南桥变电站发生的事故就与设备的保护配置有关。因此，研究变电站 供电可靠性时需要计及继电保护的影响。 此外，对于设备故障对变电站供电可靠性影响的研究还不多，通常取不同元件参数 值计算系统的可靠性指标，并做出曲线，然后分析系统指标随元件参数在一定范围内变 化的情况，这种方法的计算工作量非常大。 1 3 本文研究的主要内容 本文主要就变电站电气主接线的可靠性进行评估与分析，着重做了以下几方面工 作： ( 1 ) 给出了断路器、输电线路、变压器、隔离开关、母线等在主接线可靠性评估中 涉及的元件模型。 ( 2 ) 提出了基于最小割集算法的偶发事故枚举法，并针对利用最小割集获得故障割 集的变电站可靠性评估算法，推导出变电站可靠性对设备可靠性的灵敏度计算公式。 ( 3 ) 对济南电网2 2 0 k v 变电站主接线可靠性进行定性定量分析，分别从供电可靠、 5 山东大学硕士学位论文 调度灵活、扩展方便、加旁路母线可避免检修断路器时造成短时停电四个方面具体分析 了双母线接线形式的特点。 ( 4 ) 应用s s r e - t h 软件对济南供电公司所辖的2 2 0 k v 变电站的电气主接线进行可靠 性评估，并对济南地区2 2 0 k v 变电站中内桥接线和单母线分段接线形式特点作了介绍。 并选取代表济南电网2 2 0 k v 变电站典型接线方式的中索变电站为例，总结出影响变电站 运行可靠性的因素，对计算结果进行比较分析，验证了软件的实用性。 ( 5 ) 对济南供电公司所辖的2 2 0 k v 变电站进行了综合分析，并提出了提高变电站供 电可靠性的措旅，从而更好的为改善电力系统运行可靠性提供科学、实用的依据。 1 4 小结 本章论述了对变电站供电可靠性进行研究的重要意义，对国内外研究现状、常用方 法及存在问题进行了简要介绍，并总结了本文的主要研究内容及所做工作。 6 山东大学硕士学位论文 第二章变电站电气主接线可靠性评估计算模型 2 1电力系统可靠性评价指标 目前公认的可靠性定量定义为：“元件、设备、系统等在规定条件下和预定时间内， 完成其规定功能的概率。但在不同应用场合，就“完成规定功能”的涵义不同，可靠 性的具体定义也不同，可靠性的判别准则也就不同。电力系统要完成的功能是向用户提 供连续不断的合乎质量要求的电能。因此，电力系统主要是以其供电的负荷能否在预定 时间内得到充分的电力供应作为可靠性水平判别准则。 可靠性指标是用数值大小来衡量可靠性各个方面性质的量。在可靠性工程中，一般 采用以下四类可靠性指标： ( 1 ) 概率指标，如设备或系统完成规定功能的概率； ( 2 ) 频率指标，如系统单位时间内发生故障的平均次数； ( 3 ) 时间指标，如系统发生故障的平均持续时间： ( 4 ) 期望值指标，如一年中系统发生故障的期望天数。 以下为几个常用的系统可靠性指标： ( 1 ) 电力不足概率( l o l p ) l o l p ：y 只 ( 2 1 ) _ l 址 其中，只是指系统处于状态f 的概率；上三是指所有倒至系统电力不足的事件，此处 的电力不足是指系统的总发电量( 包括调整发电机出力后的状态) 小于系统总负荷需求。 ( 2 ) 电量不足概率( e e n s ) e e n s ：y 只z ； ( 2 2 ) - 一 l e 上上 其中，z ，是指系统处于电力不足状态f 时所削减的负荷量。 如果需要求得一年中系统处于各种负荷水平下的电量不足期望值，则可采取以下公 式计算： 8 7 6 0 e e n s = yyz ，只 ( 2 3 ) 一_ 一 k = l1 女e 上 式中，k 表示每单位时间，8 7 6 0 指年的小时数。 7 山东大学硕士学位论文 ( 3 ) 系统缺电时间期望值( l o l e ) 8 7 6 0 l o l e = t o t e , = i ( 2 4 ) ( 4 ) 电力不足频率( f l o l ) f l o l = 乃 ( 2 5 ) j e l l j e s 式中，s 指所有系统正常状态的集合；乃是指从故障状态f 到正常状态，的转移率。 2 2 基本理论与算法 电力系统可靠性的解析理论是沿着两个方向发展的，一个是网络方法，一个是状态 空间方法。网络方法偏重于研究系统是否连通，分析的效率较高，但其计算结果中不包 含连通的具体状态。状态空间法详细地分析系统各种可能的状态，但计算比较复杂，随 着系统元件数量的增加，系统复杂性增大，可计算性大大降低。 当前国内外对主接线进行可靠性研究的方法主要是按网络方法进行的。这样对于包 括大量元件的主接线来说，分析计算比较简单，但分析结果可信度有限。前面所述的各 项研究都是沿着这条思路进行的。其共同特点是以出线的连通性作为可靠性指标，其计 算结果主要是出线连通( 或断开) 的概率和频率。而这样的指标只能在一定程度上反映 主接线的可靠性，不能全面地反映变电站的特性及其对系统的影响。上述研究都是在网 络连通性基本模型的基础上，考虑各种变电站的特性，对模型进行单项修正，希望逐步 提高可靠性评估结果的可信度，使之达到实际系统满意的程度。这种思路和方法在本研 究中被采用，本研究正是在济南电网所辖2 2 0 k v 变电站电气主接线可靠性评估和山东与 华北地区联网可靠性评估研究的基础上进行深入分析的。 下面就变电所电气主接线可靠性评估中的几个关键环节及问题进行说明及分析。 2 2 1 元件的可靠性模型 在进行主接线可靠性评估时，会涉及到很多种类的元件，例如变压器、断路器、隔 离开关、母线、电压互感器及电流互感器、发电机等。要精确地模拟这些元件有一定的 困难，其中又以断路器的结构最为复杂，需要考虑的因素最多。以下给出各类元件的可 靠性模型。 8 山东大学硕士学位论文 2 2 1 1 断路器的模型 一个正常闭合的断路器可能有7 种状态，分别为： n 正常工作状态； m 计划检修状态； m 强迫检修状态； f 误动状态； i 接地或绝缘故障状态； s t 拒动状态； r 故障后修复状态。 其空间状态图如图2 1 所示。 在实际应用中，这种复杂模型是不实用的，考虑到因素太多，使问题的复杂性大大 增加，因此，有必要将模型进行简化。 从故障后果的观点来看，可以把s t 状态( 拒动状态) 和i 状态( 接地或绝缘故障状 态) 等效为s 状态，m ( 强迫检修状态) 、f ( 误动状态) 和r 状态( 故障后修复状态) 合并为r 状态。前者( s 状态) 将导致保护区内所有断路器跳闸，这是一种相关故障； 而后者( r 状态) 只有故障断路器自己跳闸。当需要考虑继电保护的误动影响时，还必 须进行修正。继电保护失效主要有两种情况： 误动：即其保护区内无故障，保护动作； 拒动：当保护区内有故障时，保护没有动作。 继电保护误动的效果与被保护断路器处于s 状态后果一样，因此可以归到一种状态 中。继电保护拒动会引起变电站、开关站很多设备退出运行，导致严重后果，这也是一 种相关故障，其后果相当于在故障断路器的保护区内的断路器都处于s 状态，从而导致 下一级断路器跳闸，这种状态单独列出来，称为f 状态。 当s 状态和f 状态度操作时间可以忽略时，这两个状态可以合并入r 状态。这样， 最终得到三状态可靠性模型如图2 2 所示。其中为正常运行状态；r 为故障修复状态； m 为计划检修状态；a 矗为故障率；口尺为故障修复率；a 材为计划检修率；肘为计划 检修修复率。 9 山东大学硕士学位论文 圈2 1 断路嚣的空间状态圈( 7 状态)圈2 2 断路器的简化空间状态圈( 3 状态) 令简化后的断路器状态中的正常运行状态、故障修复状态、计划检修状态的状态概 率分别为尸、尸r 、，根据状态空间法，则可得出： ir + 匕+ 最= 1 f 弋r 厶一只心= 0 ( 2 6 ) l lr 钆一匕心2 0 求解该模型，则得到设备各种状态概率如下： 卜妖l + - - 争叠z m ) 4 2 8 8 e 600 0 0 oo 0 0 互感1 l o3 4 l3 3 9 50 0 0 0 1 0 0 0 0 2 9 7 4 e 60 0 o o0o 0 0 器2 2 01 5 01 5 0 00 0 0 01 0 0 0 0 1 3 1 4 e 600 o o0o 0 0 电压综合 2 4 72 4 6 20 0 0 09 9 9 9 8 3 5 9 4 e 5 6o 1 7o0 0 0 互感l l o1 5 71 5 7 00 0 0 01 0 0 0 0 1 3 7 5 e 60o 0 0o0 0 0 器 2 2 09 00 8 9 20 0 0 09 9 9 9 51 3 0 2 e 56o 4 7o0 o o 隔离 综合5 3 65 3 4 00 0 0 09 9 9 9 43 1 1 8 e 50o o o1 50 5 5 l l o 3 2 43 2 2 00 0 0 09 9 9 9 99 4 0 3 e 5o0 o o3 o 1 0 开关 2 2 02 1 22 1 2 00 0 0 0 9 9 9 8 6 1 5 4 7 e 50o o o1 21 2 3 避雷 综合 2 9 62 9 6 00 0 0 01 0 0 0 0 2 5 9 3 e 60o o ooo o o l l o1 9 31 9 3 00 0 0 01 0 0 0 0 1 6 9 1 e 60o o o0o 0 0 器 2 2 01 0 31 0 3 00 0 0 01 0 0 0 0 9 0 2 3 e 5oo 0 0oo o o 耦合综合6 40 6 4 00 0 0 01 0 0 0 0 5 6 0 6 e 5oo o ooo o o 电容 1 1 0 3 1o 3 1 00 0 0 01 0 0 0 0 2 7 1 6 e 5oo 0 0o0 0 0 器 2 2 03 30 3 3 00 0 0 01 0 0 0 0 2 8 9 i e 5oo o o00 0 0 阻波 综合9 30 9 3 00 0 0 01 0 0 0 0 8 1 4 7 e 5o0 o oo0 0 0 1 1 0 2 9 0 2 9 00 0 0 0 1 0 0 0 0 2 5 4 0 e 500 o oo0 0 0 器 2 2 06 40 6 4 00 0 0 0 1 0 0 0 0 5 6 0 6 e 500 0 0o0 0 0 电缆 综合 0 8 9 70 8 4 10 0 0 09 9 9 5 83 2 9 5 1 1oo 0 063 7 2 1 1 00 8 2 l0 7 6 60 0 0 09 9 9 5 33 0 0 3 1 100 o o64 0 9 线路 2 2 00 0 7 60 0 7 60 0 0 01 0 0 0 0 t 7 5 2 0 0oo 0 00o 0 0 组合 综合2 10 1 5 80 1 9 69 9 9 9 31 8 6 1 e 5lo 0 32 30 5 8 1 1 01 90 1 4 70 2 0 79 9 。9 9 31 7 5 9 e 5lo 0 32 30 6 2 电器 2 2 0 20 0 1 l0 0 0 01 0 0 0 0 2 4 3 5 e 5oo 0 0o 0 0 0 综合9 3 0 9 3 00 0 0 01 0 0 0 0 8 1 4 7 e 500 0 0 o 0 o o 3 51 80 1 8 00 0 0 0 1 0 0 0 0 1 5 7 7 e 5o0 o oo0 o o 母线 1 1 04 90 4 9 00 0 0 01 0 0 o o 4 2 9 2 e 5oo 0 00o 0 0 2 2 02 60 2 6 00 0 0 01 0 0 0 0 2 2 7 8 e 5oo 0 000 o o 注：l - 台( 段、百公里) ；2 - 按年度统计：次百台( 段、公里) 年，按其它时段统计：次百台( 段、公里) 统计时段；3 - 年度统计：小时台( 段、百公里) 年，其它时段：小时台( 段、百公里) 统计时段。 根据表4 2 中的统计数据，可以加工得到计算用的可靠性参数，如表4 3 所示。 衰4 3 计算用设备可靠性参数 设备电压 主动故被动故修复时 检修率 检修时 类型等级 设备名称障率( 跚 障率( 次间( 小 ( 次年) 间( 小 年1年1时) 时) 3 5 k v 3 5 k v 架空线路 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 00 0 0 0 0 00 0 0 线路1 1 0 k v1 l o k v 架空线路0 9 7 5 0 00 0 0 0 0 03 0 77 4 0 7 4 14 1 3 2 2 0 k v 2 2 0 k v 架空线路 0 1 2 9 0 00 0 0 0 0 00 3 l2 3 2 2 2 84 5 0 1 1 0 k v 1 1 0 k v 电缆线路 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 07 8 3 2 9 0o 5 2 电缆 2 2 0 k v 2 2 0 k v 电缆线路 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 00 0 0 0 0 00 0 0 3 5 k v 3 5 k v 变压器0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 8 0 0 0 0 5 1 4 变压器 1 1 0 k v l l o k v 变压器 0 0 3 9 5 00 0 0 0 0 03 0 4 0 4 3 4 7 8 3 4 5 0 2 2 0 k v 2 2 0 k v 变压器 0 0 4 7 2 10 0 0 0 0 02 7 3 50 7 5 4 7 23 2 1 0 三绕组变 3 5 k v 3 5 k v = ：绕组蛮压器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 01 8 0 0 0 0 5 1 4 l l o k v11 0 k v = 绕组蛮乐器0 0 3 9 5 00 0 0 0 0 03 0 40 4 3 4 7 83 4 5 0 压器 2 2 0 k v2 2 0 k v = 绕组蛮压器0 0 4 7 2 10 0 0 0 0 02 7 3 50 7 5 4 7 23 2 1 0 3 5 k v3 5 k v 断路器o 0 3 1 6 9 0 0 0 0 0 0 1 7 0 50 2 8 5 l l 2 3 3 6 断路器1 1 0 k v 1 1 0 k v 断路器 0 0 4 2 4 70 0 0 0 0 08 3 2 0 4 3 1 7 1 2 8 5 1 2 2 0 k v2 2 0 k v 断路器o 0 6 1 6 70 0 0 0 0 02 2 3 90 2 7 7 3 5 2 8 8 l 3 9 山东大学硕士学位论文 电流互感 1 1 0 k v 1 l o k v 电流互感器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 器2 2 0 k v 2 2 0 k v 电流互感器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0o 0 0 电压互感 l l o k v 1 l o k v 电压互感器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o o o0 0 0 0 0 00 0 0 器2 2 0 k v 2 2 0 k v 电压互感器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 06 9 90 0 0 0 0 0 o 0 0 隔离 1 l o k v 1 l o k v 隔离开关 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 o o0 0 0 9 3 21 0 7 3 开关2 2 0 k v 2 2 0 k v 隔离开关 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 00 0 5 6 6 02 1 7 3 1 l o k v1 1 0 k v 避雷器0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 避雷器 2 2 0 k v 2 2 0 k v 避雷器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 00 0 0 0 0 0o 0 0 耦合电容 1 1 0 k v 1 l o k v 耦合电容器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 00 0 0 0 0 0o o o 器2 2 0 k v 2 2 0 k v 耦合电容器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 o o0 0 0 0 0 0 0 0 0 l l o k v 1 l o k v 阻波器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o o o0 0 0 0 0 0o 0 0 阻波器 2 2 0 k v 2 2 0 k v 阻波器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 00 0 0 0 0 00 0 0 组合1 1 0 k v 1 1 0 k v 组合电器 0 0 0 2 0 70 0 0 0 0 00 4 41 5 6 4 6 30 4 0 电器2 2 0 k v 2 2 0 k v 组合电器 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 00 0 0 0 0 0o o o 3 5 k v 3 5 k v 母线 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 00 0 00 0 0 0 0 00 0 0 母线l l o k v 1 l o k v 母线 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 0 k v 2 2 0 k v 母线0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0o 0 0 注：其中故障率参数中，线路、电缆为次百公里年，其它为次台年。 中索变电站各条线路的负荷数据取2 0 0 9 年5 月1 5 日1 1 点的实测数据。计算中取 各个线路的有功功率。3 5 k v 线路原始数据只给出了电流，没有功率数据，则根据功率 平衡关系按其电流大小分配剩余功率。这样得到的计算用的各个线路有功功率如表4 4 所示。 襄4 4 中索变电站的各回线路的有功功率 电压等级线路名称有功功率( m w ) 中苏线 。5 4 9 4 8 2 2 0 k v 中肖线 1 0 9 6 3 中航i 线3 3 8 3 中商线 2 3 0 4 8 1 1 0 l ( v 济阳i i 线 1 8 6 9 3 中回线 1 7 2 1 9 中西线 3 4 3 0 4 索新线 1 0 9 索柳线 1 8 6 中热j i 线 0 。2 3 7 3 5 k v 索曲线 2 2 4 2 中热i 线 2 4 0 4 l 索垛线 2 1 2 3 3 注：功率方向定义为：指向母线为“一”。 山东大学硕士学位论