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配電系統(tǒng)可靠性分析——故障關(guān)聯(lián)矩陣法 版權(quán)信息
- ISBN：9787030676016
- 條形碼：9787030676016 ; 978-7-03-067601-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
配電系統(tǒng)可靠性分析——故障關(guān)聯(lián)矩陣法 內(nèi)容簡介
配電系統(tǒng)可靠性分析是配電系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)、改造和運行的一項基礎(chǔ)性工作，是掌握電力用戶可靠性水平的有效手段、剖析配電系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并可為配電系統(tǒng)可靠性水平的提升提供指導方向。本書系統(tǒng)介紹了一種配電系統(tǒng)可靠性分析新方法一故障關(guān)聯(lián)矩陣方法，該方法可避免傳統(tǒng)可靠性計算方法中煩瑣的故障枚舉和搜索計算過程，極大地提升了可靠性的分析效率。章概述配電系統(tǒng)可靠性相關(guān)概念及分析時存在的挑戰(zhàn)等；第2、3章介紹可靠性基本理論及常用方法；第4、5章介紹基于故障關(guān)聯(lián)矩陣的可靠性指標計算及靈敏度分析方法；第6～9章介紹可靠性分析方法在不同分析場景下的應用；0章對智能配電系統(tǒng)的可靠性分析研究進行展望。 本書適合配電系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)、工程建設(shè)和運行管理等相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者閱讀，也可供高等院校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)的教師、研究生和高年級本科學生參考。
配電系統(tǒng)可靠性分析——故障關(guān)聯(lián)矩陣法 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電力系統(tǒng)可靠性基本概念 1
1.2 配電系統(tǒng)可靠性分析的主要內(nèi)容 3
1.3 配電系統(tǒng)可靠性分析的特點 4
1.4 配電系統(tǒng)可靠性分析的意義 5
1.5 配電系統(tǒng)可靠性分析的挑戰(zhàn) 7
參考文獻 10
第2章 配電系統(tǒng)設(shè)備可靠性模型 12
2.1 配電系統(tǒng)設(shè)備及其故障類型 12
2.2 不可修復設(shè)備可靠性模型 14
2.2.1 設(shè)備可靠度 14
2.2.2 設(shè)備故障率 15
2.2.3 設(shè)備壽命的概率分布 16
2.3 可修復設(shè)備可靠性模型 22
2.3.1 設(shè)備可用度 22
2.3.2 設(shè)備故障率與修復率 23
2.4 設(shè)備狀態(tài)的馬爾可夫過程 25
2.4.1 單一可修復設(shè)備的馬爾可夫過程 25
2.4.2 簡單系統(tǒng)的馬爾可夫過程 31
2.5 設(shè)備狀態(tài)的蒙特卡羅模擬 35
2.5.1 非序貫蒙特卡羅模擬 36
2.5.2 序貫蒙特卡羅模擬 37
2.5.3 時變故障率和維修率的設(shè)備狀態(tài)模擬 38
2.6 本章小結(jié) 44
參考文獻 44
第3章 配電系統(tǒng)可靠性常用分析方法 46
3.1 引言 46
3.2 配電系統(tǒng)可靠性指標 46
3.2.1 負荷節(jié)點可靠性指標 46
3.2.2 系統(tǒng)可靠性指標 47
3.3 故障模式影響分析法 49
3.3.1 故障影響類型 50
3.3.2 故障模式影響分析表 51
3.4 網(wǎng)絡(luò)等值法 53
3.4.1 等值主饋線的可靠性指標計算方法 53
3.4.2 分支饋線的上行等值方法 55
3.4.3 分支饋線的可靠性指標計算方法 57
3.4.4 算例 58
3.5 *小路法 60
3.5.1 *小路定義及其求取方法 60
3.5.2 *小路設(shè)備故障影響分析 65
3.5.3 非*小路設(shè)備故障影響分析 67
3.5.4 算例 67
3.6 故障擴散法 69
3.6.1 饋線分區(qū) 69
3.6.2 故障擴散法流程 70
3.6.3 算例 71
3.7 本章小結(jié) 73
參考文獻 73
第4章 基于故障關(guān)聯(lián)矩陣的配電系統(tǒng)可靠性分析方法 75
4.1 引言 75
4.2 配電系統(tǒng)的可靠性標準計算單元 75
4.3 配電系統(tǒng)的故障關(guān)聯(lián)矩陣 77
4.4 基于FIM的配電系統(tǒng)可靠性指標解析計算 78
4.4.1 計及支路故障的可靠性指標解析計算 78
4.4.2 計及等效節(jié)點故障的可靠性指標解析計算 79
4.5 FIM計算方法 82
4.5.1 供電路徑矩陣 82
4.5.2 支路FIM計算方法 86
4.5.3 等效節(jié)點FIM計算方法 99
4.6 基于FIM的配電系統(tǒng)可靠性分析算例 101
4.6.1 算法驗證 101
4.6.2 算法復雜度分析 104
4.6.3 影響可靠性指標的薄弱環(huán)節(jié)分析 108
4.7 本章小結(jié) 109
參考文獻 110
第5章 基于FIM的配電系統(tǒng)可靠性靈敏度分析 111
5.1 引言 111
5.2 可靠性影響因素分類 111
5.3 可量化參數(shù)類影響因素的靈敏度分析 114
5.3.1 設(shè)備故障率靈敏度 114
5.3.2 設(shè)備故障修復時間靈敏度 115
5.3.3 故障隔離時間靈敏度 116
5.3.4 負荷轉(zhuǎn)供時間靈敏度 116
5.3.5 可量化參數(shù)的靈敏度分析算例 117
5.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類影響因素的靈敏度分析 120
5.4.1 斷路器安裝位置靈敏度 120
5.4.2 分段開關(guān)位置靈敏度 122
5.4.3 聯(lián)絡(luò)接入位置靈敏度 124
5.4.4 開關(guān)配電自動化改造靈敏度 128
5.4.5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類參數(shù)的靈敏度分析算例 132
5.5 本章小結(jié) 135
參考文獻 135
第6章 可靠性分析方法應用——配電系統(tǒng)開關(guān)優(yōu)化配置規(guī)劃 136
6.1 引言 136
6.2 配電系統(tǒng)可靠性提升措施分類 137
6.3 配電系統(tǒng)分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的優(yōu)化配置 138
6.3.1 基于價值的分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置 139
6.3.2 基于FIM的分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置模型 142
6.4 案例分析 153
6.4.1 單饋線分段開關(guān)優(yōu)化配置 153
6.4.2 配電系統(tǒng)分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置 155
6.5 本章小結(jié) 160
參考文獻 160
第7章 可靠性分析方法應用——配電設(shè)備狀態(tài)檢修 162
7.1 引言 162
7.2 檢修模式分類 162
7.2.1 定期檢修模式 162
7.2.2 以可靠性為中心的檢修模式 163
7.2.3 狀態(tài)檢修模式 164
7.3 配電設(shè)備狀態(tài)檢修優(yōu)化決策 164
7.4 配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化 165
7.4.1 考慮檢修的配電設(shè)備狀態(tài)模型 166
7.4.2 配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型 170
7.5 案例分析 173
7.6 本章小結(jié) 179
參考文獻 180
第8章 有源配電系統(tǒng)可靠性分析 181
8.1 引言 181
8.2 DG孤島劃分模型 181
8.2.1 單一可調(diào)度DG的孤島劃分模型 182
8.2.2 考慮可調(diào)度和不可調(diào)度的多DG孤島劃分模型 187
8.3 有源配電系統(tǒng)可靠性指標解析計算 188
8.3.1 可靠性指標解析計算公式 188
8.3.2 考慮主動孤島策略的可靠性指標計算 189
8.3.3 算法流程 191
8.4 案例分析 192
8.4.1 DG接入位置靈敏度分析 194
8.4.2 DG接入容量靈敏度分析 195
8.4.3 孤島劃分策略靈敏度分析 196
8.5 本章小結(jié) 197
參考文獻 197
第9章 考慮信息系統(tǒng)影響的配電系統(tǒng)可靠性分析 199
9.1 引言 199
9.2 信息系統(tǒng)故障對配電系統(tǒng)可靠性的影響分析 199
9.2.1 配電物理-信息系統(tǒng)架構(gòu) 200
9.2.2 信息系統(tǒng)故障類型及其影響 200
9.2.3 配電物理-信息系統(tǒng)可靠性模型 201
9.2.4 信息系統(tǒng)故障影響下的可靠性指標計算 205
9.2.5 案例分析 208
9.3 考慮信息系統(tǒng)影響的微電網(wǎng)可靠性分析 213
9.3.1 微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)架構(gòu) 213
9.3.2 案例分析 216
9.4 本章小結(jié) 223
參考文獻 224
第10章 智能配電系統(tǒng)可靠性分析研究展望 226
10.1 智能配電系統(tǒng)典型特征 226
10.2 智能配電系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)展望 227
10.2.1 交直流混合配電系統(tǒng)可靠性分析 227
10.2.2 綜合能源系統(tǒng)可靠性分析 231
10.3 本章小結(jié) 233
參考文獻 233
附錄A IEEE RBTS Bus6配電系統(tǒng)算例 234
參考文獻 236
附錄B 94節(jié)點配電系統(tǒng)算例 237
參考文獻 242
前言
第1章 緒論 1
1.1 電力系統(tǒng)可靠性基本概念 1
1.2 配電系統(tǒng)可靠性分析的主要內(nèi)容 3
1.3 配電系統(tǒng)可靠性分析的特點 4
1.4 配電系統(tǒng)可靠性分析的意義 5
1.5 配電系統(tǒng)可靠性分析的挑戰(zhàn) 7
參考文獻 10
第2章 配電系統(tǒng)設(shè)備可靠性模型 12
2.1 配電系統(tǒng)設(shè)備及其故障類型 12
2.2 不可修復設(shè)備可靠性模型 14
2.2.1 設(shè)備可靠度 14
2.2.2 設(shè)備故障率 15
2.2.3 設(shè)備壽命的概率分布 16
2.3 可修復設(shè)備可靠性模型 22
2.3.1 設(shè)備可用度 22
2.3.2 設(shè)備故障率與修復率 23
2.4 設(shè)備狀態(tài)的馬爾可夫過程 25
2.4.1 單一可修復設(shè)備的馬爾可夫過程 25
2.4.2 簡單系統(tǒng)的馬爾可夫過程 31
2.5 設(shè)備狀態(tài)的蒙特卡羅模擬 35
2.5.1 非序貫蒙特卡羅模擬 36
2.5.2 序貫蒙特卡羅模擬 37
2.5.3 時變故障率和維修率的設(shè)備狀態(tài)模擬 38
2.6 本章小結(jié) 44
參考文獻 44
第3章 配電系統(tǒng)可靠性常用分析方法 46
3.1 引言 46
3.2 配電系統(tǒng)可靠性指標 46
3.2.1 負荷節(jié)點可靠性指標 46
3.2.2 系統(tǒng)可靠性指標 47
3.3 故障模式影響分析法 49
3.3.1 故障影響類型 50
3.3.2 故障模式影響分析表 51
3.4 網(wǎng)絡(luò)等值法 53
3.4.1 等值主饋線的可靠性指標計算方法 53
3.4.2 分支饋線的上行等值方法 55
3.4.3 分支饋線的可靠性指標計算方法 57
3.4.4 算例 58
3.5 *小路法 60
3.5.1 *小路定義及其求取方法 60
3.5.2 *小路設(shè)備故障影響分析 65
3.5.3 非*小路設(shè)備故障影響分析 67
3.5.4 算例 67
3.6 故障擴散法 69
3.6.1 饋線分區(qū) 69
3.6.2 故障擴散法流程 70
3.6.3 算例 71
3.7 本章小結(jié) 73
參考文獻 73
第4章 基于故障關(guān)聯(lián)矩陣的配電系統(tǒng)可靠性分析方法 75
4.1 引言 75
4.2 配電系統(tǒng)的可靠性標準計算單元 75
4.3 配電系統(tǒng)的故障關(guān)聯(lián)矩陣 77
4.4 基于FIM的配電系統(tǒng)可靠性指標解析計算 78
4.4.1 計及支路故障的可靠性指標解析計算 78
4.4.2 計及等效節(jié)點故障的可靠性指標解析計算 79
4.5 FIM計算方法 82
4.5.1 供電路徑矩陣 82
4.5.2 支路FIM計算方法 86
4.5.3 等效節(jié)點FIM計算方法 99
4.6 基于FIM的配電系統(tǒng)可靠性分析算例 101
4.6.1 算法驗證 101
4.6.2 算法復雜度分析 104
4.6.3 影響可靠性指標的薄弱環(huán)節(jié)分析 108
4.7 本章小結(jié) 109
參考文獻 110
第5章 基于FIM的配電系統(tǒng)可靠性靈敏度分析 111
5.1 引言 111
5.2 可靠性影響因素分類 111
5.3 可量化參數(shù)類影響因素的靈敏度分析 114
5.3.1 設(shè)備故障率靈敏度 114
5.3.2 設(shè)備故障修復時間靈敏度 115
5.3.3 故障隔離時間靈敏度 116
5.3.4 負荷轉(zhuǎn)供時間靈敏度 116
5.3.5 可量化參數(shù)的靈敏度分析算例 117
5.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類影響因素的靈敏度分析 120
5.4.1 斷路器安裝位置靈敏度 120
5.4.2 分段開關(guān)位置靈敏度 122
5.4.3 聯(lián)絡(luò)接入位置靈敏度 124
5.4.4 開關(guān)配電自動化改造靈敏度 128
5.4.5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類參數(shù)的靈敏度分析算例 132
5.5 本章小結(jié) 135
參考文獻 135
第6章 可靠性分析方法應用——配電系統(tǒng)開關(guān)優(yōu)化配置規(guī)劃 136
6.1 引言 136
6.2 配電系統(tǒng)可靠性提升措施分類 137
6.3 配電系統(tǒng)分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的優(yōu)化配置 138
6.3.1 基于價值的分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置 139
6.3.2 基于FIM的分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置模型 142
6.4 案例分析 153
6.4.1 單饋線分段開關(guān)優(yōu)化配置 153
6.4.2 配電系統(tǒng)分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)優(yōu)化配置 155
6.5 本章小結(jié) 160
參考文獻 160
第7章 可靠性分析方法應用——配電設(shè)備狀態(tài)檢修 162
7.1 引言 162
7.2 檢修模式分類 162
7.2.1 定期檢修模式 162
7.2.2 以可靠性為中心的檢修模式 163
7.2.3 狀態(tài)檢修模式 164
7.3 配電設(shè)備狀態(tài)檢修優(yōu)化決策 164
7.4 配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化 165
7.4.1 考慮檢修的配電設(shè)備狀態(tài)模型 166
7.4.2 配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型 170
7.5 案例分析 173
7.6 本章小結(jié) 179
參考文獻 180
第8章 有源配電系統(tǒng)可靠性分析 181
8.1 引言 181
8.2 DG孤島劃分模型 181
8.2.1 單一可調(diào)度DG的孤島劃分模型 182
8.2.2 考慮可調(diào)度和不可調(diào)度的多DG孤島劃分模型 187
8.3 有源配電系統(tǒng)可靠性指標解析計算 188
8.3.1 可靠性指標解析計算公式 188
8.3.2 考慮主動孤島策略的可靠性指標計算 189
8.3.3 算法流程 191
8.4 案例分析 192
8.4.1 DG接入位置靈敏度分析 194
8.4.2 DG接入容量靈敏度分析 195
8.4.3 孤島劃分策略靈敏度分析 196
8.5 本章小結(jié) 197
參考文獻 197
第9章 考慮信息系統(tǒng)影響的配電系統(tǒng)可靠性分析 199
9.1 引言 199
9.2 信息系統(tǒng)故障對配電系統(tǒng)可靠性的影響分析 199
9.2.1 配電物理-信息系統(tǒng)架構(gòu) 200
9.2.2 信息系統(tǒng)故障類型及其影響 200
9.2.3 配電物理-信息系統(tǒng)可靠性模型 201
9.2.4 信息系統(tǒng)故障影響下的可靠性指標計算 205
9.2.5 案例分析 208
9.3 考慮信息系統(tǒng)影響的微電網(wǎng)可靠性分析 213
9.3.1 微電網(wǎng)物理-信息系統(tǒng)架構(gòu) 213
9.3.2 案例分析 216
9.4 本章小結(jié) 223
參考文獻 224
第10章 智能配電系統(tǒng)可靠性分析研究展望 226
10.1 智能配電系統(tǒng)典型特征 226
10.2 智能配電系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)展望 227
10.2.1 交直流混合配電系統(tǒng)可靠性分析 227
10.2.2 綜合能源系統(tǒng)可靠性分析 231
10.3 本章小結(jié) 233
參考文獻 233
附錄A IEEE RBTS Bus6配電系統(tǒng)算例 234
參考文獻 236
附錄B 94節(jié)點配電系統(tǒng)算例 237
參考文獻 242
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配電系統(tǒng)可靠性分析——故障關(guān)聯(lián)矩陣法 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 電力系統(tǒng)可靠性基本概念 可靠性是一個早已存在于人們生產(chǎn)生活中的基本概念，是指一個元件、設(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定的時間和條件下完成規(guī)定功能的能力，是衡量設(shè)備或系統(tǒng)功能的重要指標。對于電力系統(tǒng)，其可靠性的定義為電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標準和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶提供電力和電量的能力。 電力系統(tǒng)是關(guān)系到社會經(jīng)濟發(fā)展、國家能源安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其基本功能是盡可能地為用戶提供經(jīng)濟和可靠的電能。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，就可能導致從局部直至大面積的停電事故發(fā)生。停電的后果不僅僅是電力公司收入的損失或用戶用電舒適度的降低，甚至有可能對國家和人身安全造成嚴重的威脅，因此分析電力系統(tǒng)的供電可靠性，并指導建設(shè)高可靠性的電力系統(tǒng)已成為今天電力工業(yè)的一項基本任務。由于電力系統(tǒng)的規(guī)模龐大、設(shè)備繁雜，跨越多個電壓等級，不同電壓等級電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、運行方式以及運營模式都不相同，難以將其作為一個整體進行可靠性分析。即使擁有計算整個電力系統(tǒng)可靠性指標的能力，將各電壓等級電網(wǎng)作為整體計算，所得到的可靠性指標也并不具有指導意義。實際的可靠性分析工作是按照系統(tǒng)電壓等級或功能，分層分區(qū)地進行。當前，對電力系統(tǒng)的可靠性分析工作分為三個層次[1]，如圖1-1所示。 圖1-1電力系統(tǒng)可靠性分析的層次劃分 **層次：發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析。在對發(fā)電系統(tǒng)進行可靠性分析時，一般假設(shè)輸配電網(wǎng)中的設(shè)備及其功能完全可靠。如果發(fā)電容量充足，輸配電網(wǎng)可將發(fā)電系統(tǒng)的電能傳送到所有負荷需求節(jié)點，且不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)過負荷和電壓偏移超過允許值的情況。系統(tǒng)是否正常的判據(jù)為發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量是否能完全滿足所有負荷的需求，因此發(fā)電系統(tǒng)的可靠性分析也稱為發(fā)電容量充裕度分析。這一層次的可靠性分析重點關(guān)注的是發(fā)電機組發(fā)生強迫停運或者計劃檢修所導致的失負荷事件，應用的可靠性指標為電力不足概率(loss of load probability，LOLP)和電量不足期望(loss of energy expectation，LOEE)。分析的方法是基于歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)中各個發(fā)電機組不同出力水平賦予概率值，并與年負荷需求曲線進行卷積運算，或通過模擬發(fā)電機組的出力與負荷水平的變化，得到發(fā)電系統(tǒng)無法滿足所有負荷需求的概率值以及失負荷量的期望，從而體現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)滿足負荷需求的能力。依靠這一層級的可靠性指標，系統(tǒng)規(guī)劃運行人員可以決策發(fā)電系統(tǒng)的*優(yōu)旋轉(zhuǎn)備用容量、制定發(fā)電機組的*優(yōu)檢修計劃、安排發(fā)電機組的容量擴建或淘汰退出時機等，以保證發(fā)電系統(tǒng)能*大限度地滿足負荷需求。 第二層次：輸電系統(tǒng)可靠性分析。輸電系統(tǒng)由高壓輸電線路和包含不同設(shè)備與控制裝置的變電站組成。這一層次的可靠性分析重點關(guān)注輸電線路、變壓器、斷路器等故障對系統(tǒng)供電可靠性的影響，配電系統(tǒng)等效為負荷節(jié)點。常用的方法為故障影響分析(failure effect analysis，F(xiàn)EA)法，枚舉所有故障事件，分析故障影響。實際中，輸電系統(tǒng)呈環(huán)網(wǎng)運行，負荷的供電路徑冗余，單一設(shè)備的故障往往并不會造成負荷停電。因此需要枚舉多階故障事件，判斷故障后的輸電網(wǎng)絡(luò)是否違反了線路傳輸容量和電壓偏移約束。若違反運行約束，記為一次失負荷事件，并對故障切除后的輸電系統(tǒng)進行*優(yōu)潮流分析，優(yōu)化切機切負荷措施，統(tǒng)計失負荷量。輸電系統(tǒng)的可靠性指標與發(fā)電系統(tǒng)相同，也應用電力不足概率和電量不足期望衡量系統(tǒng)對負荷的可靠供電能力。依據(jù)這一層次的可靠性分析結(jié)果，相關(guān)工程人員可以制定輸電網(wǎng)架的規(guī)劃建設(shè)方案、輸電設(shè)備的檢修時序，根據(jù)不同月份、季節(jié)負荷需求情況制定系統(tǒng)的*優(yōu)運行方式。 第三層次：配電系統(tǒng)可靠性分析。配電系統(tǒng)可靠性分析的范圍包括從輸電系統(tǒng)終端變電站出口母線至電力用戶的所有配電設(shè)備。這一層次的可靠性分析關(guān)注到了每個具體用戶的用電可靠性，衡量配電系統(tǒng)可靠性的指標包括系統(tǒng)/用戶停電頻率、系統(tǒng)/用戶停電時間以及系統(tǒng)/用戶停電量。*常用的可靠性分析方法為故障模式影響分析(failure mode and effect analysis，F(xiàn)MEA)法，枚舉設(shè)備故障事件，分析設(shè)備故障后的保護策略以及故障處理程序，進而分析故障對系統(tǒng)中每個用戶的影響，并統(tǒng)計出系統(tǒng)/用戶的可靠性指標。相關(guān)工程人員可根據(jù)用戶個性化的可靠性需求指導配電系統(tǒng)的網(wǎng)架設(shè)計、設(shè)備改造等工作。 本書重點關(guān)注配電系統(tǒng)的可靠性分析，闡述配電系統(tǒng)可靠性分析的相關(guān)理論及其應用。 1.2 配電系統(tǒng)可靠性分析的主要內(nèi)容 配電系統(tǒng)的可靠性分析工作可以分為配電系統(tǒng)可靠性歷史分析和配電系統(tǒng)可靠性預測分析兩大方面[2-4]，如圖1-2所示。 圖1-2 配電系統(tǒng)可靠性分析主要內(nèi)容 1.配電系統(tǒng)可靠性歷史分析 配電系統(tǒng)可靠性歷史分析重點關(guān)注的是配電系統(tǒng)在過去某一段時間的表現(xiàn)，通過記錄配電系統(tǒng)的歷史運行情況，統(tǒng)計并分析配電系統(tǒng)的歷史可靠性指標，即“度量過去”。歷史分析的主要工作包括故障事件記錄、系統(tǒng)/用戶可靠性指標統(tǒng)計以及系統(tǒng)的可靠性薄弱環(huán)節(jié)診斷分析三方面。 故障事件記錄通常包括故障設(shè)備的類型，故障發(fā)生原因、時間、天氣狀況，故障影響范圍，故障處理時長，供電恢復時長等內(nèi)容。故障事件記錄是可靠性歷史分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，只有盡可能詳細地記錄故障發(fā)生的全過程才能盡可能精確地掌握配電系統(tǒng)可靠性。 系統(tǒng)/用戶可靠性指標統(tǒng)計基于故障事件記錄情況進行，是對一段時間內(nèi)，通常是一年來停電事件所做記錄的統(tǒng)計總結(jié)。所得到的配電系統(tǒng)歷史可靠性指標主要有四類：停電頻率類、停電時間類、停電量類和停電概率類，對于整個配電系統(tǒng)和單一電力用戶均有相對應的統(tǒng)計指標。 系統(tǒng)的可靠性薄弱環(huán)節(jié)診斷分析基于可靠性指標統(tǒng)計結(jié)果進行，通過對可靠性指標的分析可以得到影響系統(tǒng)可靠性的主要原因、系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)以及重復出現(xiàn)故障的設(shè)備等，從而進行具有針對性的可靠性提升工程，如檢修或替換故障頻發(fā)的設(shè)備、提升網(wǎng)絡(luò)堅強性、提高故障處理效率等措施。 2.配電系統(tǒng)可靠性預測分析 配電系統(tǒng)可靠性預測分析重點關(guān)注的是配電系統(tǒng)將來一段時間內(nèi)的表現(xiàn)，即“預測未來”。預測分析的主要工作包括故障事件枚舉、系統(tǒng)/用戶可靠性指標計算以及系統(tǒng)方案比選分析三方面。 要枚舉故障事件首先需要對不同類型的故障事件進行可靠性建模，基于歷史上大量同類故障發(fā)生的頻率、故障持續(xù)時長等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算出此類故障事件的發(fā)生概率、故障修復時長等可靠性參數(shù)。然后，在所研究的配電系統(tǒng)中模擬該故障事件發(fā)生，并分析故障發(fā)生后的系統(tǒng)保護動作情況和用戶停電情況。在枚舉所有可能發(fā)生的故障事件之后，基于每一類故障事件的可靠性參數(shù)及其對用戶的停電影響，即可計算系統(tǒng)或用戶的可靠性指標。 可靠性預測分析是為了給未來配電系統(tǒng)的規(guī)劃、改造、設(shè)備檢修、運行調(diào)度等活動的*優(yōu)策略制定提供策略參考和數(shù)據(jù)支撐，通常需要在不同的系統(tǒng)方案之間進行比選。在配電系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計改造中，提升系統(tǒng)可靠性是重要的目標之一，因此，需要可靠性的預測分析為系統(tǒng)規(guī)劃改造提供目標參考；在配電系統(tǒng)的調(diào)度運行中，可以應用可靠性預測分析選取風險*小的運行方式；在配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)檢修決策中，同樣需要應用可靠性預測分析來評價預防性維修措施的效果以及檢修策略變化對系統(tǒng)可靠性的影響，從而安排*佳的檢修計劃。 可以說配電系統(tǒng)可靠性的歷史分析與預測分析兩者密不可分、相輔相成，是配電系統(tǒng)可靠性工程的兩個重要組成部分。只有掌握了現(xiàn)有配電系統(tǒng)設(shè)備的可靠性參數(shù)數(shù)據(jù)，才能進行可靠性預測分析。反之預測分析是歷史分析的深化和發(fā)展，只有通過預測分析指導配電系統(tǒng)的規(guī)劃改造和設(shè)備檢修，才能進一步提升配電系統(tǒng)可靠性，對可靠性的歷史統(tǒng)計才有價值。 1.3 配電系統(tǒng)可靠性分析的特點 配電系統(tǒng)供電覆蓋面積廣，設(shè)備種類、型式、接線方式復雜多樣，且負荷大小、分布和性質(zhì)各異，相比發(fā)輸電系統(tǒng)有其自身的運行方式和管理特點。配電系統(tǒng)的可靠性分析也與發(fā)輸電系統(tǒng)有很大不同，其特點主要有以下三個方面。 (1)配電系統(tǒng)的可靠性指標直接面向電力用戶。配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)連接用戶的*后一環(huán)，與用戶聯(lián)系緊密，因此，配電系統(tǒng)的可靠性分析更傾向于以具體的電力用戶為導向。由于發(fā)輸電系統(tǒng)將變電站作為等效的負荷點，其可靠性指標通常為電力不足概率和電量不足期望，用以表征系統(tǒng)整體的可靠供電能力。而配電系統(tǒng)可靠性指標是以用戶為統(tǒng)計單位，這里的用戶包括公用配電變壓器下所連接的電力用戶和專變所連接的電力用戶。配電系統(tǒng)可靠性指標包括了停電時間、停電頻率、停電量以及停電概率四類指標，可以從不同側(cè)面反映每個具體用戶的用電可靠性。 (2)一階故障事件占主導地位。由于發(fā)輸電系統(tǒng)在規(guī)劃建設(shè)時往往考慮N–1或N–2的冗余設(shè)計，大部分一階故障事件并不會對發(fā)輸電系統(tǒng)的正常供電產(chǎn)生影響，需要枚舉二階甚至高階故障。但配電系統(tǒng)是輻射狀運行，即使具有弱環(huán)結(jié)構(gòu)，在運行時通常也是開環(huán)狀態(tài)。配電系統(tǒng)中的大部分一階故障就會造成用戶停電，加之高階故障發(fā)生的可能性較小，因此，一階故障對配電系統(tǒng)可靠性指標的影響占主導地位。在配電系統(tǒng)可靠性分析中往往忽略高階故障，僅僅枚舉所有一階故障事件并分析其影響。 (3)配電系統(tǒng)的兩個故障準則。故障準則是判斷系統(tǒng)在規(guī)定的條件下喪失規(guī)定功能的判據(jù)。發(fā)輸電系統(tǒng)的故障準則是故障切除后的網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)線路過負荷和電壓越限等情況，通常需要建立基于直流潮流的*優(yōu)切負荷模型，優(yōu)化切負荷量，從而計算可靠性指標。而配電系統(tǒng)的故障準則有兩個，分別為全部失去連續(xù)性(total loss of continuity，TLOC)準則和部分失去連續(xù)性( partial loss of continuity，PLOC)準則。TLOC準則是指若元件故障造成負荷點和所有電源點之間的所有通路都斷開，則判定為一次停電事件。PLOC準則是指若元件故障并未斷開負荷點和所有電源之間的所有通路，但由于線路容量和電壓約束，須削減負荷以消除過流或過電壓現(xiàn)象，則判斷為一次停電事件。PLOC準則與發(fā)輸電系統(tǒng)的故障準則類似，但由于配電線路的電阻值較大不可忽略，需要計算故障后的配電系統(tǒng)交流潮流，從而確定失負荷情況。當前，配電系統(tǒng)可靠性分析中多采用TLOC準則作為判斷負荷停電的標準，主要原因是配電系統(tǒng)的輻射狀運行特點導致TLOC事件在所有一階故障事件中占據(jù)主要比例[5]。配電系統(tǒng)的負荷分布廣、類型多、實時變動大，尤其在預測分析中無法掌握未來精確的系統(tǒng)潮流情況，應用精確的切負荷優(yōu)化模型處理PLOC事件并不會提升配電系統(tǒng)可靠性的預測分析精度，且計算量大，因此配電系統(tǒng)可靠性分析中多以TLOC準則為主導。 1.4 配電系統(tǒng)可靠性分析的意義 在過去相當長的一段時間內(nèi)，配電系統(tǒng)可靠性問題受關(guān)注程度遠低于發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)。這主要是因為發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)的投資集中，故障后可能會引起嚴重的后果，造成巨大損失。而配電系統(tǒng)的投資相對分散，停電影響是局部的。因此，許多專家都著重研究發(fā)電系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)的可靠性，對配電系統(tǒng)可靠性問題重視不夠。 事實上，配電系統(tǒng)與用戶相連，配電系統(tǒng)可靠性與用戶可靠性之間有著直接的關(guān)系。由于配電系統(tǒng)多采用輻射狀運行，對一階故障比較敏感，根據(jù)電力公司對用戶停電事件統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析，配電系統(tǒng)對于用戶的停電事件具有更大的影響。據(jù)統(tǒng)計[6]，用戶的停電事件中有80%～95%是由配電系統(tǒng)的故障引起的。由此可見，配電系統(tǒng)對電力用戶的可靠性水平有著顯著影響，對配電系統(tǒng)的可靠性進行分析也有著重要意義。 1.配電系統(tǒng)可靠性分析是掌握電力用戶可靠性水平的有效手段 在圖1-1中的三層次電力系統(tǒng)可靠性分析架構(gòu)中，**、二層次的可靠性分析忽略了配電系統(tǒng)，將大量用戶等效為一個負荷節(jié)點，所得到的可靠性指標更注重系統(tǒng)整體的可靠性水平，并不具體代表每個電力用戶的可靠性。第三層次的配電系統(tǒng)可靠性分析中，真正考慮了配電系統(tǒng)中每個節(jié)點的用戶數(shù)量和負荷需求，并可以詳細分析故障隔離、處理和供電恢復過程，從而計算得到每個
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