（电气工程专业论文）基于实时测量的安徽电网运行方式可靠性评估软件开发与应用.pdf

基于实盼溯量的安徽电网运行方式可靠性评估软件 开发与应用 摘要 要保证电力系统安全稳定运行，首要的条件是有一个合理的电网结构。作 为奄网调度管理人员，要科学合理安排好电网运行方式，及时发现电豳事故隐 患。 可靠性问题在电力系统安全体系研究中是一个非常重要方面。电网正常的 运行方式及发输电设备的检修方案不仅都要满足电网的安全运行，也都要维持 毫网在霹能发生豹随援故瘴下的可靠性水平。蒸于电网实对测量数据帮电网运 行调度管理规定，考虑到运行方式和故障模式的变化，需要采用电网实时数据 跟踪分析，g 入概率仿真算法，以詹化指标分析、确定运行方式下的可靠性水 平，并比较不同检修方案下电网的运行风险。 根据安徽电网运行特点，结合调疫运行经验，开发了科学的应用软 j 丰，满 足了电网调度运行的需求。 关键词：电力系统 可靠性评估实时测量运行方式 i m p l e m e n t a t i o na n da p p l i c a t i o no fo p e r a t i o n r e l i a b i l i t ys o f t w a r eb a s e do nr e a lt i m em e a s u r e i na n h u i p o w e rs y s t e m a b s t r a e t i no r d e rt om a i n t a i np o w e rs y s t e ms a f ea n ds t e 嬲yo p e r a t i o n ，t h ef i r s tc o n d i t i o n i sar e a s o n a b l et h en e ts t r u c t u r e d i s p a t c h e rs h o u l da r r a n g eo v e r h a u lp r o j e c to f r e a s o n a b l ea n ds c i e n t i f i c ，i r lt i m ef o rf i n dp o w e ra c c i d e n t r e l i a b i l i 移p r o b l e mi s av e r yi m p o r t a n c ea s p e c to np o w e rs y s t e ms a f es y s t e m r e s e a r c h n o m l a | o p e r a t i o no fp o w e rs y s t e ma n do v e r h a u lp r o j e c t , o fg e n e r a t i o n t r a n s m i s s i o ne q u i p m e n t sn o to n l yw i n - i tt om e e ts a f eo p e r a t i o no fp o w e rs y s t e m ，b u t a l s om a i n t a i np o w e rr e l i a b i l i t vl e v e io nt h er a n d o mb r e a k d o w no ft h ep o s s i b l e o c c u r r e n c e b a s e da n h 越刚dr e a lt i m em e a s u r ea n dd i s p a t c hr u l e ，i nc o n s i d e r a t i o no f c h a n g ei no p e r a t i o na n db r e a kd o w nm o d e i tn e e d sp o w e rs y s t e mr e a lt i m ed a t at o f o l l o wa n a l y s i s 。r e l i 曲i l i t ye m u l a t i o na r i t h m e t i ci si n t r o d u e e d t oa n 柚y z e c o n f i r m o p e r a t i o nr e l i a b i l i t yb a s e dm e a s u r e n d i c e s ，a n dc o m p a r ep o w e rs y s t e mr i s k o n d i f f e r e n to v e r h a u lp r o j e c t b a s eo na t h u i p o w e rs y s t e mc h a r a c t e r i s t i c ，a n dd i s p a t c ho p e r a t i o ne x p e r i e n c e ， a p p l i c a t i o ns o f t w a r eo fs c i e n c ei si m p l e m e n t e d ，t of e e lt h ed e m a n d so fp o w e r o p e r m i o n k e 、w o r d ： p o w e fs y s t e 糖-r e t i a b i l i t y 剀毪默i o 聪，r e 采t i m em e a s u 揩， o p e r a t i o n 图4 一l 图4 2 醒4 3 图4 4 图4 5 图4 6 圈4 7 图4 8 图4 9 露4 1 0 图4 一1 1 图4 1 2 图4 一1 3 摊图清单 可靠性评估软件流程图2 4 可靠性评估软件架构图2 4 可靠性评健矮锌絮构图2 5 安徽电网网絮潮流图3 2 蒙阜线路停电的可靠性计算3 3 可靠性软件主界面3 7 设定参数秀丽3 7 呵靠性软件输出结果3 8 可靠性软件输出结果3 8 网络版可靠性软l 牛输出结果“3 9 网络舨业务端设定参数、启动计算界面3 9 网络版计算输出界面4 0 网络版业务端设定负荷、机组参数界厦4 0 表】一1 表l 一2 表1 3 表2 一j 表4 一】 表4 2 表格清单 全省发电量和发电出力6 全省用电量和负荷出力情况7 2 0 0 5 年主要新设备投产情况表7 电力系统规划可靠性、运行可靠性特点9 电力系统可靠性计算指标3 3 实例误差分析3 4 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 金胆王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：舀昭圯移签字日期：彦以年占月f 8 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权金胆王些太堂可以将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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名a 蚶导师签名 签字日期：耐年6 月1 日 签字日期 三竺兰箸：业确渺舍习 醐龇。锑溉缈考 趣、x 电话： 6 p i 一弓扣鹱p 邮编： 孑一占l 致谢 本论文是在导师丁明教授的悉心指导下完成的。研究生入学以来，深 受警师在学习等各方面给予的指导、关心和帮助，为我创造了一个充满自 信和宽松的项目研究环境。导师渊博的学识、开阔的思路、严谨求实的治 学态度令本人终身受茄。值此论文完成之际，谨向导师致以崇高的敬意和 最诫挚的谢意。 在硕士学习和论文写作阶段，作者与课题组成员的悛快合作、栏互配 合，得到热心帮助和多方面的指导，在此深表谢意。 作者：孙俊伟 2 0 0 6 年5 月 第一章前言 1 1 电力系统可靠性的基本概念 电力系统可靠性( r e l i a b i l i t y ) 是对电力系统按可接受的质量标准和所 霈数爨不阅断地彝电力用户供应电力帮主要电能能力的度鲞。电力系统可靠性 包括充裕度和安全性两个方面。 电力系统规模很大，通常把发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的 辅助系统缀成的电能生产、输送、分配、使翊的统一整体称为电力系统。习。睽 上将电力系统分成上述若干予系统，可根据这些子系统的功能特点评估这些子 系统的可靠性。发输电系统可靠性是由统一并网后的发电系统和输电系统综合 缎成的发输电系统按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和电能量之能力 的度量。 可靠性工程的一般原理和方法与电力系统中的工程问题相结合，便形成了 电力系统诃靠悔，这是六十年代中期以后才发展起来的一门新兴应用萃幸学，它 渗透到电力系统的勰划、设计、运行和管理簿各个方醺，发挥匝大作用。随着 电力市场的开展，电力系统的可靠性运用将更深入、更广泛。 电力系统的根本任务就是尽可能经济雨可靠地将电能供给各种用户，满足用户 对供电的要求，一是保证供电的连续牲，二怒保诞电能的质量( 频率翻电压波动 保证在规定的偏差之内) 。 调度机构”。负责电网运行，其主要职责是：( 1 ) 按最大范围优化配置资 源豹缀则，实现优化调度，充分发挥电网的发、输、供电设备能力，以最大限 度地满足用户的用电需要；( 2 ) 按照电网运行的客观规律和有关规定使电网连 续、稳定、正常运行，使电能质量指标符合国家规定的标准；( 3 ) 按照”公平、 公正、公开”的源剩，依据有关合澍或者携议，维护各方我合法权益；( 4 ) 按 电力市场调度规则，组织电力市场的运蒋。确保电网安全稳定运行，是电力系 统管理者酋要任务。 亳力系统可靠性闻题的研究主要有两大方面的茸的：是为电力系统的发 展规划丽进行长期可靠性估计，为了保证可靠性供电，编制电力系统发展规划， 包括电源建设、电网扩大、配电增容；二是为制定每天或每周运行讨+ 划而进行 短期可靠性预淄，为了防范电网异常、事故，保证实孵电力平衡，编制最合理 的电力系绕运行方式。丙这两类闽题磅究所需要的数学模型和计算方法是很不 相同的。电网的实时可靠性研究还刚网犍步，并发挥越来越大的作用。 翻前，对电力系统可靠性的研究，主要集中在安套性( s e c u r “y ) 和充分性 ( a d e q u a c y ) 评估两个方酉。安全性评售是从系统的功热特瞧度来分析系统的动 态行为，即在动态条件下电力系统经受住突然扰动并彳：间断地向用户提供电力 的能力，从稳定性上讲属于暂态、动态稳定；充分性评估主要怒衡量系统总体 冗余度，即对系统故障行为和严重程度进行的综合评估和统计，是在静态条件 下电力系统满足用户毫力的能力。从电网运行实际分析，正鬻是严格控制线路 潮流、断面潮流。电力系统的可靠槛充分评估是保证电网安全运行十分脊效的 措施。近年来，电力可靠性研究大多集中在可靠性的充分性评估上，安全性方 面的研究起步较晚，还在于理论探索阶段，运用到实际尚有一定距离。 1 2电力系统可靠性发展概况 1 2 1 电力系统可靠性的必要性 加强可纛性管理是保证电力系统安全稳定运行的需要。当前我国电力工业 发展邑步入了太毫网、大祝组、高参数、超高魇和自动化、信息化和全鬻联网 的新阶段，电力已成为经济发展和人民生活不可缺少的生产资料和生活资料， 保证安全可靠的电力供应至关重要。电网瓦解和大面积停电枣故，不仅会造成 匪太的经济损失，影响入民正常的生活，还会缒及公共安全，造成严重的社会 影响。 胡锦涛总书记指出：“电力系统的安全稳定遁行关系到广大群众的生活，关 系到经济和社会发展的全局”。2 0 0 3 年美、加8 1 4 停电事件引发了我们对电 网安全翊越豹深入慝考，特剐是在供霈仍然普遍紧张豹情况下，如露确傈电弼 的安全稳定运行，已经成为摆在电力企业面前的熏要课题。电力供应形势紧张， 供需矛盾加剧，电网运行环境较差，大量新机组、薪设备投入运行，这热都有 w 能使电力系统发生连锁性的事故，防止类似美加大停电的事故我们一定要警 钟长鸣。嚣肉岁 的实践裘明：可靠拣管理是保证电力系统安全稳定运行的行之 有效的管理模式。 从六十年代以来，许多欧美国家的大电网相继发生重大事故，引起枣故扩 大造成大面软长眩间停电，不但造成氯大的经济损失，雨量危及社会秩序。如 美国i 9 6 5 年东北部包搔纽约大停宅事故，停电区域跨美加两国，达2 0 万平方 公里，影响3 0 0 0 万居民用电，直接和间接损失约l 亿美元。1 9 8 7 年，法国西 部超高压电力系统发生一起重大电压崩溃事故，由于个别电厂机组跳闸，1 月 i 2 霾1 1 ：4 一1 1 ：4 5 ，系统电压连续下降，发电机无功不断增大，励磁电流达至l 极值，保护动作，共9 台常规火电和核电机组跳闸，损失发电容量9 0 0 0 m w 。2 0 0 3 年美加“8 1 4 ”大停电事故，数十个电厂机组和大量输电线路相继跳闸退出运 褥，电网隧之全面崩溃停龟，停电波及美国8 个州和加拿大2 个省，纽约等多 个大城市大鬣积停电，受影晌居民达5 0 0 0 万人，损失负荷6 1 8 0 0 m w ，壹羧经济 损失约1 0 0 多亿美元。零故造成公共交通系统瘫痪，经济损失惨重，社会影响 臣大，因此。定量评定和改善电力系统的可靠性便越来越受到人们的重视。 针对“8 1 ”大禹获豢鼓，美国c h a r l e sr i v e r 研究公司组织电力科技领域 有威望的专家，就美、加8 1 4 大停电原因进行了分析，并对改进国家电网可靠 性闻题提斑了建议：避行改革对必须认识至g ，过去几彳弋工程师设计并建成静 电网，其慝标完全不同于当前的服务要求，仅注意停电的疆接原因随忽略根本 原因；迫切需要对一系列新建电厂造成电网脆弱的后果进行评估，因这些电 厂投机性地建于输电线及输气管道附近，或建在地价不高的农娩用玩上却都远 离受蘅中心；现夜可靠性准则对薪盼竞争性市场环境未作好准各；魄网需 要有更好的实时信息技术，使调度人员对潮流变化、环境的变化等问题能及时 了解并迅速作出反应，确保电网可靠运行：区域输电组织应拥有必要的手段， 评 吉电网运行的实续及其可用率，莠鼓励疑电网投资；区域辕电维织在邀气 上应能控制由可靠性管理当局管辖下的一些重要设备；许多专家指出。无功 短缺是8 14 大停电的项重要原因，因实现长距离电力交易需有足够的无功和 其它辅助措施，霾戴，荬关键是要收集有功和无功潮流的实辩信怠，及其它奄 力系统状态变化信息，使调度人员能在事故发生前采取措施；电力交易继续 采甩合同路径模式，正明显地逐步损害电网运行的可靠性；电网襁设计上和 运行上都要将技术| 蠢题帮财务闯遂结合起来考虑；入伺担心仪仅责怪事故的 偶发因素，丽忽视了基本问题，这将失去有系统地解决问题的机会。 1 2 。2 电力系统可靠性管理日趋宪善 电力系统可靠性管理进一步深入秘广泛开展。国家创定一系列可靠性管理 办法，电力可靠性管理由单一的管理型转变为管理服务型的工作目标。电力可 靠性管理在电力企业中发挥越来越大的作用，可靠性管理深入到生产管理的各 个环节、方面。例如，加强设备可靠性检修管理，加大设备检测诊断季日披术监 督力度，提高检测质量，深化状态检修等等。 电力可靠性研究和成用水平有了显著提高，电力系统可靠饿评估手段取得 了新的进展。 ( i ) 建立可靠性评估模型。在对系统分析的基础上，建立元件和系统的可 靠性评估模型，并采用相应的评估软件。目前，主要有解析法和蒙特卡洛法( 或 稼模拟法) 两静。建立大电网可靠性( 含充裕性和安全性) 在线分析计算霹视 化系统，并和e m s 系统、电力市场报价系统等集成。 ( 2 ) 建立可靠性信息管理系统。根据现场运行设备状态观察记录，利用计 算棍系统进行处理，使之成为符合可靠住指标。建立我国大电网可靠性统计评 价和袭报系统，评估研究输电可用容量和阻塞容量概率等指标。 ( 3 ) 建立重大事故监测装置。以系统局部地区为基础安装故障扰动监测设 备，鲡事件髓测设备、动态就动记录设备等。电力系统故障和扰动信息对判断 系统元传行为，分攒扰动性质和原因，改进建模都是十分必要豹。研究大电溺 可靠性评估并行模型和算法，计及风险影响的电网运行决策分析，建立大电网 可靠性在线分析系统。 l 。2 。3 可靠性评估方法 随着计算机技术酲趋完善，理论分析水平霸益提高，评估方法不断改进， 主要分为： ( 1 ) 解析法 解拆法是基于马尔可夫模型，准确度较嚣，将系统中元件蘸戳合理的理想 化，并罱相应数学模型来描述这变化过程，通过计算机运算求解，得出所要 求的系统可靠性指标。在解析法中，故障状态的选择是通过故障枚举法来实现 的，即通过故障枚举法首先选择一个停运状态，对此停运状态进行评价( 潮流计 算) ；然后用预先建立的事故准羽判新该状态是露瘸于事故状态，重复计算各种 故障状态。计算量随着元件数和故障情况的增多而呈指数增长，当电力系统元 件较多时，计算慢且有一定困难，不能满足电力调度实时要求。解析法在系统 小、元件故障少对更加蠢效，鳃拆法蠢物理概念涛楚，模型准确的优点。一般 来说，解析法适合于嘲络规模较小丽网络结构鞍强的系统。 ( 2 ) 模拟法 省网电力系统电气元件较多，网络很复杂，研究的状态数也很多时，采用 勰拆法摄难绘崮个准礁媳模型，邸便绘出也难以快速计冀蹬准确结果，可能 不收敛，在这种情况下，利用概率模拟运算的方法更加适合。模拟法是一种数 值计算方法，又称m o n t e c a r l 0 法，通过对随机变量的统计试验或随机抽样， 获得工程的近似解的方法。在计算机上模拟计算，产生足够大的样本薰，统计 褥到系统的各类指标。因此，模拟法适用于模拟故障率菲指数分布的元件，需 要输出某些指标的分布函数和统计数据，故障、计划和检修间存在的复杂关系， 大型组合电力系统等情况。模拟法的计算精度与抽样次数有关，因而存在一定 误差。从鹾前看，在电瓣运行中，为了提高计冀速度，m o n t e c a r l 0 法疲用于 电力系统可靠性评估具有很大的优越性，己经取得了突破性进展，开发了大规 模的电力系统充裕度和安全性评估。 蒙特卡络方法( m c 方法) 又称随机抽样方法，是一种概率模拟方法，用抽样 的方法迸萼亍壤态选择，溺统计方法褥至l 可靠性指标。其基本原理是：为了求解工 程或系统一个问题，首先建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题 的解，然后通过对模型藏过程的观察或抽样实验来计算所求参数的统计特征， 最压给出所求问题的解的近似值，劳绘出解的糙度或误差。在蒙特卡洛法中， 系统的状态楚从设备概率分布函数中抽样确定的，然后对产生状态透 亍状态估 计。一个模拟序列表示一个实际的样本，系统的可靠性指标是在累积了足够数目 的样本后，对每次状态估计的结果进行统计而得到的。为了减小误差：一怒增加 襻本容量，二是减少每次抽样的方蓑。 采用蒙特卡络模拟法对电力系统进行可靠性评估时，根据是否考虑系统状 态的时謦髋，将其分为序鼹仿真、非溥贯仿襄和准痔赁仿真。蒙特卡洛滋韵优 点是：( 1 ) 该方法属于统计试验方法，比较崽臌，易于被工摆技术人员掌握和理 解：( 2 ) 聊以发现一些人们濉以预料的事故；( 3 ) 容易处理各种激际运行授制策 略；( 4 ) 袋群次数与系统船规模无关，在进行艇杂系统的可靠饿评戗射更具有优 越毪。 ( 3 混合法i 5 】 混台法首先由c l a n c y d p 鹿用于多区域电力系统的可靠性评估中，其瞒被用 于发辕魄缀合系统豹可靠瞧浮估。模拟法与解拆法相结合惩产生了滟合法，主 要是因为解橱法模拟精度、物理概念清晰，谯能用解板法处理时充分利用，当 求解援摸大或怒出藜能力拜誊，剐采用鞋禳接法。在模攘算法中，尽霹麓裂用群 辑法，挝麓计算耩度，耩低模熬统诗量方蓑。褥靠毪浮缓中，辩予输毫线路翡彀 障采用解析法处理，然后在输电线路发生各种敞障的祭 牛下，对发电系统的敲嫜 进行采样，应用模拟法进行评估。这种方法将随机模拟与顺序模拟有机地结合， 溉发挥了模拟法的优点，又避免了颓序模拟法牧敷速度上的缺陷。 模拟法与解辑竣有极缀会，是一秘非常毽想熊评 鑫方法。送融成为嚣内外 可靠燕谬镰霹宾豹方蠹，广泛运建在实嚣工俸孛。 ( 4 ) 横糊集理论己接广大豹工程技术入擞所援受并己应用于电力系统的运 行、控制、优化以及故障诊断等各个领域，螳怒，它在电力系统可靠毂评德方霞 的应用迸不多，但是一个有效评估方法。 ( 5 ) 隧阉分析法 惫力系统褥基整数据憝凌场运嚣数撂统计僵，壶予嚣麓不瀚、王凝不嚣、 条佟不瓣，只燕平均值。实际上这蓬数器燕巍菜一葱隧骤波动。瞧力系统元 牛 可靠性数据变化则超系统w 摊性变化。区问分析法能考虑自变爨在某一区间内 变让耪，可默定量计算爨变墩的变化区闰，为w 嚣牲计算提供了鸯效、快捷的 理论手段。 3 裳懿邃力系统壤撬 】3 1 电网规模 截j f ：2 0 0 5 年底，省黼统调电厂3 0 座，桃缀9 8 台，装机容鳖为1 1 6 6 6 万千 瓦，其中火电厂2 1 瘫，容爨1 1 】3 6 万千瓦，占垒省总装机9 5 + 4 5 。常蕊水电 站9 座，抽水誉麓电蛄l 廉，水电发电容量5 3 万千瓦，占全省惑装楗4 5 5 。 蓄旋瓿缝簸大懿承雾量1 l 万予瓦；接入2 2 0 k v 及戮上毫弱捉缀容餐 0 1 2 。9 万 予瓦；臻八5 0 0 k v 宅褥装税容羹2 4 3 万予嚣。 全省5 0 0 k v 变电艨5 磨，糍压器7 台，交瞧容量5 1 0 万千侠焱。5 0 0 k v 线路 1 2 条( 冀中省际联络线3 条) ，境内线路总收度1 l2 8 7 k m ；2 2 0 k v 变电所7 2 麇，2 2 0 k v 降压交压器1 2 1 台，总容量14 9 0 万千伏安。2 2 0 k v 线路i 7 2 条，总 长度约6 2 2 5 k m 。 1 3 2 全省发电和用电情况 2 0 0 5 年，我省多白机组投产，发电能力大幅增加，由于用电放缓和外送电 力减少，发电增长有限。全省统调发电量达到6 13 2 3 亿千瓦时，较2 0 0 4 年增 长3 5 7 4 亿千瓦时，增长率为6 j 9 ；其中火电发电量6 0 5 4 l 亿千瓦对，丽跑 增长6 。4 2 ，水电发电量7 8 l 亿千瓦时，同比减少8 9 5 。响洪甸蓄能机组发 电量13 2 0 4 8 3 万千瓦时，同比减少9 15 。 全省最大臼发宅量2 1 4 7 2 8 5 万千瓦时( 8 胃1 2 疆) ，同院增长8 8 ；全 省最大发电出力9 6 0 2 6 万千瓦( 1 2 月14 翻) ，同比增长9 3 4 。平均最大出力 7 7 3 4 l 万千瓦，同比增长5 3 5 。 表1 1全省发电量和发电出力 亿千瓦时、万千瓦时、万千瓦、 年电量最大强电量晌发电遂最大出力 平均最大出 2 0 0 4 艇5 7 7 51 9 7 9 4 。61 4 5 3 5 08 7 8 27 3 4 1 2 0 0 5 年 6 1 3 2 2 1 4 7 2 91 3 2 0 4 89 6 0 37 7 3 4 增长 3 5 71 6 7 8313 1 5 58 2 1： 9 ：3 增长率 6 1 98 4 89 1 59 3 45 3 5 2 0 0 5 年我省经济快速增长，电力供应保持较快增长。全省统调用电量 5 4 5 。7 6 亿千瓦时，较2 0 0 4 年增热6 5 6 5 亿予瓦对，增长率为1 3 6 7 。 8 月1 2 曰全省用电负荷均刨历史新高l o l0 万千瓦，问比增长17 1 ，考虑 错峰、避峰和拉限电导致用电负荷下降因索，今年最大自然用电需求可能超过 1 1 1 0 万千瓦。 表l 一1仝省愆电量和用电囊穗 亿于琵时、万千瓦时、万千瓦、 年电量最大日电量响抽用电最大负荷最大平均负荷 2 0 0 4 盈4 8 0 1i8 4 8 0 61 9 9 9 6 i 78 6 2 56 5 97 2 0 0 5 菇 5 4 5 82 0 2 6 8 i1 4 6 3 4 0】o l o ( 7 3 9 2 增长 6 5 7l7 8 7 55 3 2 7 7l4 7 67 9 ，5 增长率 l3 6 79 6 7 2 6 6 917 ，】0】20 5 】3 3 新设备投产情况 新投产2 2 0 k v 线路2 4 祭，开叛跨接2 2 0 k v 线路条，耘增线路长度5 0 7 k m 新建2 2 0 k v 变电所4 座，投产2 2 0 k v 变压器1 0 台，容量1 6 2 万千伏安。 新投产5 0 0 k v 变电所2 座；新增5 0 0 k v 线路2 条，长度1 8 1 2 k m ：新增变 征器2 台，容量1 5 0 万千伏安。 表1 32 0 0 5 年主要新设备投产情况表 痒号项目 主要内窑投产日期 2 2 0 k v 颖阜4 7 3 0 线路 1 阜润电厂接入系统工程2 2 0 k v 颍阜4 7 3 1 线路 82 8 2 2 0 k g 颍阜4 7 3 2 线路 2 2 0 k v 匿浩2 7 7 3 线路 2 2 2 0 k v 羽洛双线改造工程 4 。2 7 2 2 0 k v 田洛2 7 7 6 线路 2 2 0 k v 肥贾2 8 1 4 线路 2 2 0 k v 肥贾2 8 1 5 线路 3 2 2 0 k v 贾郅变输变电工程2 2 0 k v 贾螺2 8 2 7 线路 6 ，2 4 2 2 0 k v 贾螺2 8 2 8 线路 2 2 0 k v # 1 主变 2 2 0 k v 华辉4 7 8 1 线路 4 华六电厂接入系统工程 1 1 。8 2 2 0 k v 华辉4 7 8 j 线路 2 2 0 k v 九池4 8 8 1 线路 5 2 2 0 k v 池州变输变电工程 3 2 6 2 2 0 k v 九池4 8 8 2 线路 2 2 0 k v 万上4 8 1 5 线路 2 2 0 k v 万上4 8 1 6 线路 6 2 2 0 k v 上湖变输变电工程 2 2 0 k v 万采4 8 17 线路 6 2 】 2 2 0 k v 万采4 8 1 8 线路 2 2 0 k v # 1 主变 5 0 0 k v 敬繁5 3 0 7 线路 5 0 0 k v 敬繁5 3 0 8 线路 7 5 0 0 k v 敬亭变输变电工程 i 0i4 5 0 0 k v 敬瓶5 9 0 t 线路 5 0 0 k v # 1 主变 5 0 0 k v 洛清5 3 0 9 线路 8 5 0 0 k v 清流变输变电工程 1 1 2 3 5 0 0 k v # 1 主变 1 3 。4 安徽主要发、输变电设备检修 全年1 2 0 m w 及隰上的大机组计划检修5 9 台次，其中大修1 8 台次，小修6 3 俞次。2 0 ( 3 年输变电设备检修较多，全年省调批准检修工作申请票4 3 8 7 份， 执行的有4 2 9 5 份。全年梭修的2 2 0 k v 输变电设备中，母线或母线压变5 1 6 条次 ( 其中停主姆线1 3 8 条次，停旁路母线i 1 8 条次，单停母线压变6 0 条次) ，母差 傈护13 7 套次，主变1 4 2 台次，开关5 0 7 台次，线路2 1 i 条次；5 0 0 k v 设备中， 母线13 条次，主变9 台次，开关6 3 台次，线路2 2 条次。省调执行调度操作票 4 8 9 份，调度指令票1 1 9 1 份。 全年续入月度检修计划的输变邀设各瑷日共8 6 3 壤，完成7 9 5 矮，完成率 为9 2 1 。 1 4 本人工传箍述 本文对电网运行可靠性实时评估算法进行了较为深入的研究，主要工作如 下： ( 1 ) 针对瞧力系统输瞧蹰终建立了在线可靠性评估算法模型，运用蒙特卡 络概率抽样方法，并根据系统运行方式的变纯对前台故障模式进行动态计算和 与刷新。 ( 2 ) 建立相应数据接口，引入实时数据，建立了相应的数据库，充分考虑 电网运行特征和调度运行规赠。 ( 3 ) 用v c 十+ 编制了软件，设计了简单实用的友好界面，用户可通过界面菜 单进行操作。 ( 4 ) 对所编制的软件分别在安徽电网上进行了钡试，显示了较好的稳定性及 实最性。 ( 5 ) 基于电网运行特性，提出线路重载率期臻值指标。 第二章电嚼可靠性评估研制背景 2 1 顼程背景 电力行渡是工业、农搬期商业簿诸多行啦发展的基础。髓豢亭土会经济的发 震，弱懿嚣求不馥溪熬，奄瓣毫歪等缀、装撬容鳖、受蕊东平等逐年壤燕，毫 阚囊模越寐憨大，窀弼搴赦翡毪蒺帮影漉范颡瞧越寒越严重。箨毫事兹可能给 社会带来懑大豹经济损失、人员伤亡、以及政治影响。大电嘲发展，也带来潜 在问题，如局部电网故障可能影响巨大。美阑1 9 6 5 年、j9 7 7 年和2 0 0 3 年发生 了三次熬大停电事故，每次壤故都产生了广泛深远的社会影响，并对枢关研究 人员提爨以下滔题： ( 1 ) 邀霹运幸亍方式稻设备运行蒋经匏不确定猛豹摸叛。电潮运季亍方式、受 荷水平时时发生变化，发电机、输电线路等电网故璋的时间魑随机的，不能具 体确定，镣理人员不能实时举握电潮变纯特性。毫圈发生事赦继电保护和安全 自动装麓磷能发生拒动和谈动。由予这些因素w 能是离散参数、麟者连续参数， 可能是确定俊、或者不确定馕，因此缀难遴过状态空闻枚举的方法一列举分 撰，需癸穰摇其鼓簿努毒鬣效獠事搂熬，零弼筲鼗瞧技寒鼹爨耪分季厅毫鬻臻凌。 ( 2 ) 嘏力系统安全稳怒运行，调疫磙靠a 6 c 谣蔫溪流，技照艇程遴行歪鬻 倒闸操作，电嘲调度措施、继电保护装置和甜动控制装置运行特性的模拟。快 速保护和自动装置的使用，促进了电网自动化程度的提高，但由于电网网络结 构穗负赞水警舱变化，整定参数可能与实际情况不符，造成设铸工作异常和误 凌。箍墓巍发生夔褪鼓簿辩，菪缝壤像护装徽粒羹动控裁装置本舞发生鼓簿， 事敲豹羹麓逮瘦和蔻壅爵艉筵麓严重。 ( 3 ) 加强对电羼运彳亍方式分析，对电嗣搴故分析，可以褥剿提高电网可靠 性豹预骆犟瞄擦制接燕。健缝的潮流计算程稳宠诗簿软 孛在诗冀绘定时间凝酉运 行方式的波全性，但模拟不确定因素下电网蜜全性龆存在困难。潮流计辣和稳 定计算务爨德晦子对电网黝静态帮动态安全特性瓣分拆，没霄掇供综合译估结 祭。运行人爨往往餐望齄瀵爨蔫运行获态楚攀食瑗，是蚕存京逶霉亍风险，是磴 可筢逡不蜜全获态转移，鼹务可以遂逶预跨控粼臻藏予疆逶受。不同尾产对象， 可能各自欺浪系统、用户、设备的风险指标，希耀予以区分。 相对于电力系统规划、设计可靠性，电力舔统运行可靠性具有一些新的特 点，如下液墩示： 袋2 一i电走系统骥捌霹靠毪、运牙霹纛瞧特点 瓶翊、设计可靠性运幸亍可靠槛 评估任务 对未来的电力系统及电力需求进对发输电系统可靠惶进行评估， 行预测，评价系统性能，选择坑化浮侩电霹运行方式，确定输电电 方案力。 研究对象发电桃、交鹾嚣、母线、输电线路 简左 等发输电设簧 数据来源离线数据 离线数据加实时数据，数据主要 取皇s c a d a 囊替搂舞长襄联测结果，攀一受蔫末乎，分短籁覆溅结莱或实辩受饕数据 缀负荷等 调度方式考虑调度方式不考虑元件调整速 考虑调度方式，计及元件调整速 度魔，妊a g c 速率、摭限电负荷 故蹲选择根据元 牛故障概率分毒隧辊抽样， 随桃故辕抽样结台毒限故障枚 诗冀戆教蹲模蔑多 攀+ 裰攒实嚣数簇瓣投障模式动 态捌新 计算聪瓣凑线计算，无时间隰髑，一般为a在线计算、给定时润内完成，一 十分钟到几个小时以上般嚣求在5 分钟内嵬成 指标统计赢援累加统计，得到年度化指标概攀加权，得到当箭时段的可靠 ：妻攒标 蒸予戳下瘟蘑鹜豢，亳力系统运孝亍霹靠性分撰近来褥至了r “泛重筏： ( 1 ) 电力行业的快速发餍。 随着电力需求的快速发展，主网电压等级逐渐从2 2 0 k v 向5 0 0 k v 过渡，新 线路和凝电厂不颐投入运彳亍，电嚼栽模和容掇：不断扩大，电瓣攀赦的趣模和后 鬃越来越严重。电隧结梅交讫，递菠管理人员粳尊重掌握电隧运行羧流，采驭套 效疆麓，游滁毫溺戆患。 ( 2 ) 魄力市场纯建设 电力市场下，用户对供嗽可靠性的要求越柬越高，以电馀为掇杼，停电电 薰可以赢缓转化为对用户的停电赔偿费用。电力市场开放，电力输入、输出广 泛变化，必颁对毫弼安全邀 亍实蹲梭核。如何尽帙发魂运行风羧，避免或减轻 蒋毫事数，鼹奄力学鲎意义藏大。 ( 3 ) 传统分析手段的藩隈性。 传统韵n - i 在线安全分析算法，搜索故障熬台有限，狠难分析复杂故障和 连锁故障，缀难判别故薄发嫩豹可熊性，因此鹰周价蠖有限。艘划可靠性舞法 可以自动搜索所有可能的故障集合，计算指标大多为停电风险指标的麓望值， 可以鼹来魄较不露援翅方索瓣台理性，键不糍爨薅绘出诗翼指榕与藏障模式藤 静关系，计舞瘸麓较长，不麓鬏据电力系绞逶嚣竣态黪变纯，绘国实对诗算结 果，难以满足电网运行和调度的要求。 2 2敷爨逯行与检修霹靠擞缒应慝现状 安徽电网运行方式安排，主要是根据各供电公司上报的计划检修设备，确 定电网运行方式，通过b p a 计算电网的动态稳定，计算量大，通过e m s 系统进 行静态安全稳定校核，验算重要联络线及敝面潮流、系统电压等。 毫网运行与梭修可靠性评倍软件可以基于安徽省电网运行调度数据平台乖曩 可靠性历史统计数据，计算确定时间断面、日前检修方式和月度检修方式下， 确定电网运行的聊靠性水平评估不同运行方式和检修方案，搜索电网中的局 部薄弱骂节，寻我降低电嬲运行风验的在教接施。 2 3电网运行可靠性技术的需求分析 发输电设备的检修方案不仅要满足电潮的安全运行，也要维持电网在可能 发生的隧枫故障下的可靠性水平。考虑到运幸亍方式和故障模式的变化，需要采 用电网实时数据跟踪分析，引入概率仿舆算法，以量化指标分析比较不同检修 方案下电网的运行风险。该谱估软件可以綦于安徽省电网运行调度数据平台和 可靠魏历史统钥+ 数据，计算确定时闯颐匿、日莉检修方式和罚度梭修方式下， 电网的可靠性水平，评估不弼运行方式和检修方案，搜索电网中的薄弱环节， 寻找降低电孵运行风险的有效措施。 2 4 电孵运孬及检修可靠性 f 估软转砑剿嚣标 发输电设备的检修方案不仅要满足电网的安全运行，也要维持电网在可能 发生的随机故障下的可靠性水平。考虑到运行方式和故障模式的变化，需要采 用电嘲实时数据跟踪分析，弓l 入概率仿真算法，以量化指标分析比较不同检修 方案下电网的运行风险。该评信软件可以慕于安徽省电网运章亍调度数据平台和 可靠性历史统计数据，计算确定时间断酾、日前检修方式和月度检修方式下， 电网的可靠性水平，评估不间运行方式和检修方案，搜索电网中的薄弱环节， 寻找隧低电网运行风验豹有效措施。 2 5电阿运行方式编制原则 电阙运行方式包括网内电源和负荷的电力平衡，主要发电厂、变电站的主 接线方式和傈护黼置，电网瓣联络线传输功率豹控制，调峰、辗压镳度，其主 要是合理安排运行方式。 运行方式与电网结构关系：合理电网结构是各种运行方式的基础约束和规 定息阚的运行方式。针对不同的电网结构鞠不同的运行方式，研究瞧网的特性， 确定正常运行方式下和事故情况下采取靛措施，是亳刚运行方式主簧任务。 电网运行方式般分为正常运行方式、事故运行方式和特殊运行方式( 也 称榆修运行方式) 。正常运行方式指正常检修方式和按负荷曲线及攀度变化的水 电大发、火电大发，最大最小开规方式下长期出现的运行方式。攀故运行方式 指电力系统事故消除看，在恢复到正常运行方式前出现的短期运行方式。特殊 运行方式指主干线路、大的变压器等设冬检修，以及对稳定运行方式影响大的 运行方式。 电网正常运行方式：能充分满足用户对电能质量的需求：电湖设备不过载， 线路输趣功率在稳定限额内；有规定的有功、无功备用容量，潢足调频、调压； 继电保护及安全自动装置整定正确：电网结构合理，有较高抗事故能力。 电两事故运行方式：针对电网运行。| ! ! ：薄弱环节按可能发生发热影响较大事 故编制的，此时，电网可靠性下降。 电网特殊运行方式是指由于主要设备检修，引起电网运行情况较大时，制 定电网运行方式，提高电网安全稳定的措施。 电网在运行中，实际缀难区分各种逶 亍方式分赛线，往往极据经验判断， 迫切需要利用计算机软件分析评估。 2 6 电力系统敏障 所谓电力系统事故，是指电力系统设备故障或人员工作失误，影响电能供 应数量或质量并超过规定范围的事件。引起电力系统事故的原因是多方面的， 如自然灾害、设备缺陷、管理维护不当、检修质量不好、外力破坏、运行方式 不合理、继电保护误动作耜人员工作失谡等等。 电力系统事故依据事故范围大小可分为两大类，即局部事故和系统事故。 局部事故是指系统中个翔元件发生敲障，使弱部地区电压发生交化，用户阁电 受到影响的事件。系统事故是指系统内主于联终线跳瓣或失去大电源，弓l 起全 系统频率、电压急剧变化，造成供电电能数量或质量超过规定范围，甚至造成 系统瓦解或大面积停电的事件。 ( 1 ) 系统 同矮振荡。异步振荡其冁显特捱是，系统频率不能傈持露一个 频率，且所有电气量和机械量波动明显偏离额定值。如发电机、变压器和联络 线的电流表，功率表周期性地大幅度摆动：电压表周期性大幅摆动，振荡中心 的电压摆动最大，并周期性建降到接返予零；失步豹发毫厂阏的联络豹输送功 率往复摆动：送端系统频率升高，受端系统的频率降低并有摆动。 ( 2 ) 电力系统瓦解事故。系统瓦解系指由于各种原因引起的电力系统非正 常解剐成凡个独立系统。邀潮阮解事故往往造成太露积停电事故。 ( 3 ) 系统频率事故。由于系统盼装机的不足、负荷预测的偏差等因素，造 成频率降低。在缺电的时期经常出现。由于系统的故障域人为的原因造成了频 率事故及送电的联络线摔阉。系统严重有功不足，将导致系统频率损溃。 ( 4 ) 系统电压崩溃。系统炙功严重不足，电压维持不住，大堰度下降，甚 至造成系统全停。 魄力系统事故发展快，波及面大，如果不及时控制，消除事放隐患，将造 成严重后采，影响社会稳定。认真分析电网事敲，得到电两运行的经验：电网 续构要合理 具备合适的继电保护及安垒且动装置；满足系统无功电源和电压 控制；防止潮流转移引起恶性连锁豢故：防止大面积停电的预防措施。 第三章电力系统霹靠性计算方法 电力舔婉运行可靠性的分析方法有两大类：确定性方法和概率性方法。按照 所使用的数学工其，褫率憾方法又霹以分为：瓣轿法霹模拟法。麓前魄两运行 摹本土实弦礁霆瞧方法，篱零疆臻，毽往往不熬全嚣爱浚毫霜存在阕踅，壤辜 懂方法正越来越多使在系统适行中。 3 1臻定毂方法和概攀性方跤 正常邋行方式下的电力系婉中的侄一元件( 如线路、发电机、变压器) 无 赦藩或赦簿鞭开，电力系统艉绦骛稳定送行帮委零供毫，英镳元件不遘受懿， 毫歪黧鞭攀在允许鏊霭肉，称为n l 蒙鼷。 确定能方法是指在预期的故障发生下，研究系统可靠性永乎。以慕常用的 系统n 一1 、n - 2 ( n k ) 安全性检验，就是确定憾可靠性评估方法，即在任意一 个( k 个) 元 f ( 如发彀机、交溅器、线路) 退出遮幸亍瞳，计算系统中线路潮流和 节点电滕，检验其是否发生潮滚越限、系统攀敬扩大现象。判断逻辑楚，如果 这鳖获态下戆僳涯系统歪鬻逡蠡，燹其余严羹糕瘦较蘸魏运行狻态全熬瘟戆霹 靠运行。_ i 蹴方法浆优点是： ( 1 ) 简单、实用，易于调度运行人员使用，状态数有鼹。 ( 2 ) 可以对每个考察状态进行详细而精确的描述，同时也摅供了对电网 运行仿真研究的可能性。 袋点怒这些状态靛选定取决予诞度运行人员鼹经验，嚣系统方式燮诧，毒 考虑不弱，漏掉妖态筑可髓彀，两篮获态麴严鬟程度也疆熊醚辩阖变动，丽又 未能察觉。确定性方法的计辣缩果可以对系统的安全性作粗略储计，从理论上 提出改进薄弱骡节的接施，德它只能预想些数障藿数较少的数瓣必型豹事故 后果，而凰不能给出事故发生的可能性到底有多大。近年来，概洙性分析方法 使臻越来越广泛。 亳力舔统概率程谔蛰方法魁摄鬃元昝敲簿狂穆复黪凌诗毽，遴过诗算褥舞 系统和节点的运行参数变壬艺酝间和风险指标，从两对系统的可靠拣能密一个较 为全面和密观的评价，在可接受的风险度下，建立和实时运行方式，确定送出 和购入电力。概率性可靠惶详价方法主要分为解析法和模拟法两种。 3 。2 簿爨浚诗葵蘩统霹靠矮 簿孛厅法是基于骂尔胃夫模型，将元髂蠛系统懿寿命过翟翩潋合理豹理想 化，并耀一数学模型来撼逑这一寿命过程，鳐用揍数分布( 密度函数 f ( x ) = 2 e “) ，正态分布、威布尔分布，通过计弊机运算程序来求蝌，考虑系统 参数修难，得掰所需要的可靠蚀指标。解析法的常用方法有网络法、故障树分 1 4 析法和状态空闻法等。 3 2 1网络法m 网络法建一种较翠使塌的计算系统可靠性的方法，它主要针对两状态元件 组成的系统，按逻辑的串并联关系进行分解来分析系统的可靠性能。 串连系统可靠性中只要有个单元失效，就会导致整个系统失效，或者说 系统中所有元件正常工作时，系统才正常工作而不失效。系统可靠性为： 只= 霉最0 ；霉 ( 3 一1 ) 并列系统中只要有一个元件正常工作：系统就正常工作，反之当系统几个 单元都失效，系统才失效。系统可靠性为： = 1 一f i ( 1 一p ) ( 3 2 ) 考虑元件寿命服从一定分布蠹。数，可以计算系统可靠性。最小连集和最小 割集是网络法的常用分析工具。在网络图中，从节点i 出发，经过一系列的弧 到达节点j ，剩弧痔称为连集，最小连集跫保证系统正常工作的一些元件组合， 当拿走其中任一元件时，系统故障，就不能一个连嶷；割集是网络中由弧构成 的一个集合，当这些元件全部故障时，系统故障。对于一个割集，其中任一元 件修复后，系统即恢