表征运行状态及运行工况的变压器时变停运模型研究

变压器油中溶解气体含量可以很好地反映变压器运行状态,而热点温度可以综合体现变压器运行工况。以此为基础,建立适用于电力系统风险评估的变压器时变停运模型。模型依据DGA信息含量划分变压器运行状态,通过隐士半马尔科夫过程分析预测变压器运行状态。考虑运行工况对变压器运行状态的影响,选取热点温度作为综合反映变压器运行工况的因素,引入加速老化因子对模型修正。实例分析表明,变压器的自身运行状态和运行工况对变压器故障率有较大影响。所建立的时变停运模型更符合变压器的运行实际。     

运行风险评估中的变压器时变停运模型(二)基于延迟半马尔可夫过程的变压器时变停运模型

建立了用于电力系统运行风险评估的变压器时变停运模型。首先,根据变压器事故停运的特性,将其状态划分为运行状态、内部潜伏性故障状态和外部附件故障状态。然后,建立了基于延迟半马尔可夫过程的变压器时变停运模型。该模型既能够反映变压器内部故障和外部故障在修复时间上的区别,又能够反映变压器内部潜伏性故障在维修前后故障率的变化。最后,利用数值算例验证了所提出的模型的科学性。     

表征内部潜伏性故障的变压器时变停运模型研究

变压器在运行过程中,绝缘油中会有溶解气体产生。由经验可知,油中气体的含量可反映变压器健康状态,而产气速率则反映了该状态下器身内部潜伏性故障的发展程度。据此原理,建立适用于电力系统风险评估的变压器时变停运模型。模型首先根据气体含量进行变压器状态划分,并考虑实时修复的影响建立多状态马尔科夫模型,得出故障率基值。同时,基于产气速率建立时变停运指数模型,既体现变压器实时运行特性,又准确反映了变压器内部潜伏性故障的发展情况。通过算例分析对模型进行了验证,该模型为系统风险评估提供了基础。     

考虑绕组欠运行状态的变压器可靠性评估

电力变压器在电力系统中占据着重要位置,变压器的可靠性模型对电网的设计规划与安全运行都有重要影响。文章从变压器的实际运行状态出发,将变压器所处的实际状态分为正常运行状态、绕组降额运行状态、绕组故障状态、计划停运状态等8种,采用分组马尔可夫过程对变压器可靠性模型进行评估。针对变压器实际统计数据,运用频率和持续时间法,建立变压器综合可靠性模型。仿真结果表明方法可靠有效,能够为运行维护人员提供一定的理论参考。     

电力系统运行风险评估中元件时变停运模型分析

电力系统设备发生故障的可能性是随外部天气条件、老化程度等运行工况变化而变的,因此在运行风险评估中需要采用时变的设备停运模型.文中对现有文献中故障率的定义进行了分类和分析,论证了泊松过程停运模型中的故障率和马尔可夫过程停运模型中的状态转移速率之间的关系,并给出了时变故障率下的马尔可夫过程建模的条件和建模方法.基于上述结论,进一步提出对于暴露型设备停运可采用马尔可夫过程模型描述;而封闭型设备必须采用非马尔可夫模型.最后,给出典型暴露型设备(架空线路)和典型封闭型设备(变压器)的时变停运模型,并进行了算例分析.     

不同运检策略对变压器年停运时间的影响

衡量不同运检策略对变压器年停运时间的影响,有利于变压器检修决策的优化和设备实物资产管理水平的提高。首先,描述变压器的运检策略及其寿命评估,然后,基于变压器的故障率对其运行状态进行蒙特卡洛模拟,得到变压器的无故障持续时间的概率分布。结合变压器役龄回退分析模型,构建变压器年停运时间计算模型,最后,分析不同运检策略对变压器年停运时间的影响。通过算例分析,证明了该模型的可行性,基于大数据的状态检修对于缩短变压器年停运时间效果更优。     

考虑充裕条件下变压器模糊状态可靠性评估

电力变压器的运行状态会直接影响电力系统的安全可靠运行,因此有必要对考虑备用的多状态电力变压器组进行可靠性分析,定量评估电力变压器组的时变可靠性。首先,通过分析电力变压器的多状态特性,概述含备用的多状态电力变压器。其次,对多状态变压器建立马尔可夫过程模型,提出基于马尔可夫模型的备用变压器组时变可靠性评估方法。最后,以两台互为备用的变压器组为例进行算例分析,验证了所提模型和方法的有效性。     

一种适用于可靠性评估的电网设备时变停运模型

建立精确的元件停运模型是电力系统中长期可靠性评估的基础工作,现有的元件停运模型通常不能反映元件时变的运行工况和维修对元件的影响。采用阶梯函数来近似模拟元件老化故障率曲线,并基于更新过程理论建立了元件时变停运模型。该模型可以反映中长期可靠性评估中时间对老化故障率的增长效应和维修对老化故障率的降低效应。实际的变压器算例表明,该模型适合模拟任意老化故障率曲线,可用于老化模式已知的元件寿命分布函数和可用度稳态值的评估。相比于传统模型,所提模型具有更好的精度和更广的适用性。     

条件相依的输变电设备短期可靠性模型

输变电设备中长期规划可靠性预测中,变压器和输电线路的可靠性模型常采用恒定的稳态不可用率,然而由于设备的短期停运概率与预测时间和运行条件相关,这种模型并不适用于设备的短期可靠性预测。该文建立了条件相依的输变电设备短期可靠性模型,该模型由温度相依的老化失效模型、天气相依的偶然失效模型和电流相依的过负荷保护动作模型3部分构成。模型定量考虑了历史及未来的天气状况、环境温度、风速、风向、日照热量、负荷水平、服役时间等条件对变压器和输电线路短期可靠性的影响。算例详细计算不同运行条件下变压器的停运概率,分析不同时期影响变压器停运的关键因素。结果表明模型能够正确反映运行条件的变化,是合理有效的。该模型可应用于变压器和输电线路的运行风险评估和电力系统运行可靠性评估,帮助调度人员在短期运行规划和在线运行中做出合理的决策。     

运行风险评估中的变压器时变停运模型 (一)基于运行工况的变压器内部潜伏性故障的故障率估计方法

为了建立电力系统运行风险评估中的变压器时变停运模型,给出了基于变压器本体状态监测信息估计内部潜伏性故障的故障率的方法。首先分析了变压器内部潜伏性故障的发展机理,对现有的变压器内绝缘老化模型进行了评述,指出其不适用于估计内部潜伏性故障的故障率。然后选择了能够综合反映内部潜伏性故障发展速率的油中溶解气体分析信息作为表征潜伏性故障发展程度的特征信息,建立估计故障率的多状态马尔可夫过程模型。最后给出了数值算例。     

峰荷机组最优装机容量及其投资激励相容性的研究

峰荷机组装机容量的确定直接影响到峰荷时段的电价尖峰水平和供电可靠性等问题。经综合考虑峰荷机组的强迫停运率、运行成本和维护成本等影响因素, 提出了总成本最小化的峰荷机组装机容量量化模型。同时, 还分别从社会成本最小化和投资者利润最大化的角度分析了社会最优的峰荷机组装机容量目标和投资者最优的目标之间的分歧, 以及在峰荷装机容量偏离最优水平的客观实际环境中, 二者的投资激励不相容性。     

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。     

Reliability planning for composite electric power systems

This paper proposes a reliability design approach using network flow technique, genetic algorithms, and Monte Carlo simulation for composite electric power systems. With increased emphasis on reliability design and cost control in electric power system planning and operation, particularly in composite electric power system, we are therefore striving to achieve an optimal reliability design solution under a reliability/cost implemented model. Because the floating-point representation is more efficient than the binary representation in genetic algorithms application, and the former also has more robust operators to locate near optimal solutions in most cases, we will employ the floating-point representation. The proposed method primarily finds out the optimal values of reliability indices for the components such that the objective function composed of interruption cost and installation cost is minimized. The reliability indices adopted include expected demand not served (EDNS) and forced outage rate (FOR). Application of the proposed method is demonstrated using a 23-bus test system.     

考虑人为因素的基于隐马尔科夫的设备强迫停运率模型

为研究人为因素对电力系统可靠性的影响,提出了一种考虑人为因素的基于隐马尔科夫(HMM)的设备强迫停运率模型及其人为因素判别模型。通过分析人为因素与设备修复的关系,将人因场景分为三种情况,对传统的设备修复模型进行优化。进而根据HMM模型的特点,建立HMM设备强迫停运模型。运用前向算法,建立人为因素判别模型。通过实际算例验证了所提出的强迫停运率模型的适用性和人因判别模型的正确性。判别设备强迫停运情况下的人为因素,有针对性的采取措施,减少设备强迫停运时间,提高电力系统可靠性。     

A probabilistic method for establishing the transformer capacity insubstations based on the loss of transformer expected life

A method is presented for computing reliability indices, probability, duration frequency, and the loss of transformer expected life. The probabilistic model takes into account the variables affecting the loss of transformer expected life, daily load curve, transformer forced outage rate, outage duration, occurrence time of forced outage and expected overload duration. Comparing the results of this model with those of Monte Carlo simulation an acceptable degree of accuracy is achieved. From the reliability indices, a reliability criterion is obtained for rating transformers in substations, which have traditionally been rated on the basis of conservative deterministic criteria     

2007年全国220kV及以上电压等级输变电设施可靠性分析

对2007年全国220kV及以上电压等级13类输变电设施,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进行了分析比较。通过对近几年可靠性指标的分析比较,提出了影响可靠性因素的变化趋势,为未来几年提高输变电设施可靠性提供了有益的依据。     

一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法

为了在制定变压器预防性检修周期时考虑变压器自身可靠性的变化,提出了一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法。利用二参数威布尔分布描述变压器的故障率及可靠度变化规律,通过役龄回退因子建立考虑预防性检修的故障率函数和可靠度函数,以变压器平均剩余无故障工作时间为检修计划期,以检修计划期内的预防性检修费用、故障检修费用和停电损失之和最小为目标函数,建立了变压器检修周期优化模型。通过对变压器内部部件故障模式的定性定量分析,计算变压器部件检修优先度,确定变压器部件检修方式。算例分析验证了该方法的可行性。     

双回平行输电线路可靠性模型

双回平行输电线路在大电力系统中使用越来越多。为了便于在大电网可靠性评估中计及这种线路各种停运模式的影响，本文运用马尔可夫随机过程理论导出了一种较现有方法更为完整的双回平行输电线路可靠性评估统一模型。该模型可以计及独立停运、相关停运和共同模式停运，并可考虑各种修复方式对双回平行输电线路运行可靠性的影响。算例分析验证了本文提出的模型及算法良好的适应性和有效性。     

基于概率潮流的风电分布式电源优化配置

由于风电机组输出功率的随机波动性,使得基于风电机组的分布式电源并网后,给配电系统的结构和运行带来巨大变化,影响系统的安全性和可靠性。在含分布式电源的配电网系统规划中,对分布式电源进行合理选择和配置是发挥最大效益的关键。采用Weibull分布来描述风速的随机变化,并计及风电机组强迫停机率的影响,结合功率曲线,建立风力发电的概率分析模型。通过Cornish-Fisher级数交流概率潮流计算方法,分析风电和负荷的随机波动对含分布式电源配电系统的影响,利用混合整数非线性规划方法,确定风电系统的最佳接入点和注入容量使得系统有功网损最小。     

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,现有研究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,文中首先以气象相依的输电线路热平衡方程为基础,研究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,在此基础上建立导线温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型。然后,提出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节点修改系统为例,分析气象因素对输电线路实时参数容量、温度、阻抗、故障率等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。