可控串补接入电力系统的运行可靠性研究

建立在概率论与数理统计基础之上的传统可靠性评估方法不能准确反映重载条件下可控串补的接入对输电系统可靠性的影响。结合静态电压稳定中的P-V特性曲线、过负荷保护的动作阀值及停运概率随线路潮流变化的输电线路运行可靠性模型,从运行可靠性的角度提出了含串联补偿装置的输电线路运行可靠性模型,分析了串联补偿对输电线路停运概率随潮流变化曲线的影响。算例通过分析不同补偿度条件下的系统供电可用率,表明若线路长期处于重载运行,增加串联补偿环节可以提高系统的供电可靠性。     

山火条件下的架空输电线路停运概率模型

由于输电走廊经常经过山区、农区等山火易发地带,山火已对输电线路可靠性产生重要影响。目前考虑山火状况对输电线路可靠性模型方面的研究较少,为此,以山火地表火行为数理模型为基础,将模型得出的山火状况作为输入量,引入输电线路可靠性计算中。基于山火导致输电线路空气间隙被击穿的原因,建立了相应的停运概率模型,预测相地放电与相间放电2种情况的停运概率。算例计算了某山火发生后将影响到线路运行的时间,并给出了典型的输电线路在不同山火状态下的停运概率,结果表明模型能够正确反映山火对输电线路可靠性的影响。     

2011年全国输变电设施可靠性分析

通过对2011年全国220 kV及以上电压等级输变电设施可靠性指标的分析,特别是对影响变压器、断路器、架空线路3类主要输变电设施可靠性的计划停运、非计划停运的主要因素及目前在运的特高压输电线路的分析与评估,提出了影响可靠性因素的变化趋势,为电力系统规划、设计制造、设备选型、安装调试、生产运行、检修维护等各环节工作提供了技术支撑.     

考虑气象影响的电力系统运行可靠性评估

气象因素会对线路运行温度产生影响,而线路运行温度与线路的阻抗以及故障停运率等参数密切相关,现有文献在进行系统运行可靠性评估时未充分考虑气象因素对线路多参数的影响。为此,首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究了考虑气象因素的线路温度计算方法和气象条件相依的输电线路实时容量模型,在此基础上建立了导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。其次,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的考虑气象因素的电力系统运行可靠性评估方法。最后,以IEEE 14和IEEE RTS96修改系统为例,分析了气象因素对容量、温度、阻抗、故障率等输电线路实时参数以及电力系统运行可靠性指标的影响,算例结果验证了所提出的考虑气象因素的线路运行可靠性模型和系统运行可靠性评估方法的正确性。     

基于模糊专家系统的输电线路分段冰风荷载等效停运率模型

输电线路通常跨度较大,针对一条输电线路在同一时间不同区段可能处于不同冰冻风险等级的状况,引入串联网络模型,先对线路分段,考虑外界条件对停运率的影响,然后再整合,得到整条线路的等效停运率。考虑到气象预测误差和电力系统运行的不确定性对线路停运率计算的影响,建立基于模糊专家系统的线路非解析可靠性模型,将分段等效模型中停运率与主要外界影响因素之间的确定性关系模糊化,选择合适的模糊集、隶属度函数和模糊规则来弥补预测数据不准确带来的缺陷。以IEEE RBTS系统为例,预先设定线路各段所处的天气状况、地形状况和系统运行状态,求解特定工况下线路条件相依的综合停运率。计算结果表明,分段等效模型能够更加准确、合理地反映天气状况和系统状态的变化对线路综合停运率的影响,为评估线路运行风险和电力系统运行可靠性提供了基础。     

2010年全国输变电设施可靠性分析

通过对2010年全国220 kV及以上电压等级输变电设施可靠性分析,特别是对220 kV、330 kV、500 kV变压器、断路器、架空线路3类主要输变电设施的计划停运及非计划停运方面的分析,从技术及责任原因中找出影响其运行可靠性的薄弱环节,并通过设备型式、部件分析、进口与国产设备指标对比,找出了可靠性的变化趋势,为规划、设计、施工、生产等各环节电力企业制定确保输变电设施可靠性有效措施提供参考依据。     

基于分离模型的双回平行输电线路可靠性评估

提出了基于分离模型的考虑独立停运、共因停运和相关停运的双回平行输电线路可靠性评估模型,解决了传统的评估模型计算量大等缺点,在电力系统中双回路使用越来越多的情况下,使可靠性评估计及其他停运模型的影响成为可能。该模型可以很容易地计及不同的停运模型,采用交集的概念计算系统的失效概率和等效故障率,并分析不同停运模型对系统故障率的影响,算例分析验证了分离模型的有效性。     

基于实时运行状态的电力系统运行可靠性评估

提出了运行可靠性的概念及其评估算法,评估电力系统在实时运行状态下的安全可靠性水平.该算法分析了线路潮流、母线电压、系统频率等实时运行条件对元件停运概率的影响,建立了基于实时运行条件的元件可靠性模型,并考虑了机组的运行方式、负荷的实时变化、网络结构的变化等实时运行条件对故障后果分析的影响.应用该算法对某一简单电力系统在不同运行状态下的可靠性进行了评估,结果表明实时运行条件对系统可靠性水平有显著影响,所提算法能够如实反映系统实时运行的可靠性水平.     

电力设备停运概率的非精确条件估计

在小样本条件下,电力设备的运行可靠性参数难以精确获取,对其波动范围进行估计,可为电力系统运行提供更为客观、全面的评估与决策依据。由此,该文提出了一种基于信度网络(credal network,CN)的电力设备停运概率的非精确条件估计方法,对暴露型设备运行中条件相依的停运概率指标的区间范围进行估计。该方法基于设备停运的历史统计数据和估计目标时段的运行工况条件,构建了处理非精确条件概率推断问题的信度网络,并利用多状态随机变量的非精确狄利克雷模型(imprecise Dirichlet model,IDM),统计获得了设备停运样本信息缺乏条件下信度网络节点的非精确条件概率测度,进而采用信度网络推理算法,估计得到了给定运行工况条件下设备停运概率的区间范围。方法体现了电力设备运行可靠性参数依估计目标时段运行工况变化而时变的特点,为解决停运样本信息缺乏条件下的电力设备运行可靠性评估问题提供了新的思路。文章通过对实际投运于山东电网某地区的LGJ-300型架空输电线路停运概率的非精确条件估计,验证了文中方法的有效性。     

输电线路停运时间模型及其在可靠性评估中的应用

传统的输电线路停运时间模型忽视了输电线路停运时间受外部环境和设备内部参数等因素的共同影响,致使评估结果与电网实际可靠性水平存在较大误差.针对这一不足,提出了计及地形、天气和杆塔参数的输电线路停运时间模型.该模型将输电线路抢修作业拆分成5个主要环节并分别统计各环节作业基准时间,采用综合影响因子表征各因素对各环节作业时间的...     

计及冰雪天气影响的风电场短期出力模型

针对冰雪天气对风电场实际运行的影响,提出了一种新的风电场短期出力模型。该模型考虑了风电机组和集电线路的积冰过程,基于现有的研究成果对叶片积冰情况下的风电机组有功出力模型进行了修正。同时考虑冰雪天气下风电场内设备的随机停运,对风电机组和集电线路在恶劣运行条件下的故障停运概率进行了估计,建立了与环境因素相依的时变停运概率模型。考虑尾流效应影响,对风电场内机组的状态进行分批次抽样,并结合机组出力水平和集电线路的抽样状态,计算风电场的出力。仿真结果表明所提的出力模型能够反映风电场在冰雪天气下短时间内的出力特性,适用于风电接入系统的短期可靠性评估。     

计及运行工况的风电机组停运模型

根据风电机组停运的特点,把其分为电磁系统和机械系统。考虑电网运行工况对风机停运的影响建立了基于电网电压和频率的电磁系统的故障率模型;考虑天气对风机停运的影响建立了基于风速的机械系统的故障率模型,综合上述两方面,得到计及运行工况的风电机组故障率模型。在Matlab中对某1.5 MW风机进行仿真,给出了不同运行工况下风电机组的故障率。此模型能够反映电网运行条件和外界风速对风电机组故障率的影响,能够如实表征风电机组实时运行的安全可靠性水平。     

天气条件相依失效模型的电力系统可靠性评估

研究了可靠性评估中计及天气条件影响的分析方法。建立了考虑两种天气状态时可靠性评估的数学模型,在此基础上拓展为三状态天气评估模型,将马尔科夫方法应用于该模型,推导出系统故障率、故障平均持续时间等指标的计算公式。最后通过算例证明了模型的有效性,结果显示系统可靠性指标受恶劣天气的影响极大。     

风电场对发输电系统可靠性影响的评估

建立了基于蒙特卡罗仿真的含风电场的发输电系统可靠性分析模型,该模型不仅考虑了风速的随机性、风电机组强迫停运率及其与气候的相关性,而且计及了输电网络故障率和输电线路有功功率限制.将该模型应用于含风电场的电力系统仿真,按照在满足系统安全约束条件的前提下充分利用风电的原则,对系统进行模拟调度,计算出能反映风电价值的可靠性指标,为风电场的规划与运行提供了重要的参考价值.     

基于时变故障率与服务恢复时间模型的配电系统可靠性评估

为考察运行环境与故障后服务恢复策略对配电系统供电可靠性的影响,依据这2个因素提出配电系统可靠性的评估算法,以更为细致和全面地刻画配电系统的供电水平与运行风险。首先,针对元器件停运概率依其运行工况（外部天气环境、内部老化情况、定期检修等）变化而时变的特征,建立元件的时变故障率模型;然后,根据负荷点的服务恢复时间依其本身的用电需求等级、恢复过程的次序及相关动作而改变的特征,建立负荷点的服务恢复时间模型;最后,依据上述模型,采用随机稀疏技术模拟配电系统元件的故障过程,并基于服务恢复时间模型和故障遍历算法确立配电系统可靠性评定算法。应用所提出的模型和算法对实际工程系统进行可靠性评估,并与经典的网络等值算法结果对比,算例表明该模型能更好地反映系统的实际运行情况,证实了模型具有较强的理论价值和工程实用性。     

采用瞬时概率的运行可靠性短期评估

提出运行可靠性短期评估的概念和算法,基于元件实时可靠性模型研究运行状态对系统可靠性的影响,基于马尔柯夫过程的瞬时状态概率进行系统状态预测和评估,研究系统在当前运行状态下的短期可靠性水平。通过分析与算例表明,系统短期与长期的可靠性存在不同,基于瞬时概率进行评估才能表征系统短期的可靠性水平。进一步综合考虑系统状态的可能性与严重性,定义了指标精度。按照概率大小进行系统状态选择,按照指标精度进行状态截止,并研究了状态截止精度随预测时间的变化关系,表明短期评估只需选择少量系统状态就能满足较高的评估精度,具备在线应用的前景,通过算例IEEE-RTS进行了验证。     

基于恶劣气候条件的停运率建模及电网充裕度评估

基于载荷在恶劣气候条件下对输电元件停运率的影响,考虑到气候条件和电力系统运行工况的不确定性,首先将停运率与载荷之间的确定性模型模糊化;然后将风力载荷、冰力载荷和线路潮流水平作为输入变量,构建3个输入变量的停运率模糊if-then规则和模糊推理系统;最后对模糊推理结果进行解模糊化,得到特定运行工况下停运率的确切值,以便于分析与气候条件相依的输电线路停运率对互联系统可靠性的影响。根据上述步骤可分析极端气候条件引起线路停运率变化对互联电力系统可靠性的影响。对于RTS-79系统,假设气候条件影响5条区域间的联络线,在 3种气候条件下分别计算线路停运率,并求解分析气候条件对互联系统可靠性的影响。     

大规模冰灾对输电系统可靠性的影响分析

大规模冰灾对输电系统带来多方面不利的影响,主要从可靠性的角度对其进行研究。根据气象建模理论,计算了风速、降雨速率和输电元件的载冰量。为分析元件故障率随冰灾的变化过程,采用了曲线拟合法获得载冰量和强迫停运率的数学关系。为反映在载冰量增加过程中输电元件发生损坏的随机性,提出了一种混合蒙特卡罗抽样法,来获得系统状态以及状态持续的时间。当元件处于正常状态时,使用状态抽样法判断各时刻元件是否发生故障;当元件发生故障时,使用状态持续时间抽样法获得元件修复持续时间。IEEERTS．79算例验证了所提方法的有效性。仿真结果分析表明,气象参数和地理环境等因素,特别是气象前进速度和输电线路的走向,将对输电系统的可靠性产生较大影响。