抽水蓄能电站主接线的可靠性综合评估

抽水蓄能电站主接线的可靠性综合评估
作者：张英王楠
来源：《科学与财富》2015年第35期
摘要：抽水蓄能电站主接线具有其自身的特点，抽水蓄能电站在运行的过程中，主接线的可靠性会对整个抽水蓄能电站的运行状态产生非常重大的影响，本文主要分析了抽水蓄能电站主接线的可靠性综合评估，以供参考和借鉴。

关键词：抽水蓄能电站；电站主接线；可靠性综合评估
抽水蓄能电站在电网运行的过程中一直发挥着非常重要的作用，它能够调节峰谷，在出现故障的时候它还能起到备用的作用，这也使得我国的电站建设和规划工作进程得到了十分显著的提升，而抽水蓄能电站运行接线的可靠性会对整个电站的运行质量产生重大的影响。

在这样的情况下，我们一定要积极采取有效的措施做好主接线的可靠性综合评价工作。

1 抽水蓄能电站主接线评估的模型和计算方法
在开展抽水蓄能电站主接线可靠性分析的工作中，元件的可靠性模型设置如表1所示：
表1 元件的可靠性模型
建立一个如表1所示的继电保护模型的主要思路是机继电保护动作要将最为关键的信息反映到断路器装置当中，所以，我们借助对继电保护故障后果的具体分析以及对保护区域的搜寻，可以将继电保护的故障直接投射到断路器可靠性分析的模型当中，这样就可以在可靠性评估的过程中也充分的考虑到继电保护对其产生的影响。

继电保护误动的后果和被保护断路器处于S状态时最终的结果是相同的，所以，我们需要将继电保护误动率直接加到断路器S型的故障率上。

继电保护拒动其实也和断路器保护区域内部所有的断路器都发生了非常严重的故障，也就是说断路器运行过程中所有的短路都进入到了S的状态，这种状况所造成的后果要比S型故障带来的负面影响更大，我们通常将这种状态叫做F状态。

1.2 不同运行方式的影响
抽水蓄能电站具有调峰填谷和调频调相的功能，这也使得其运行的方式主要会受到系统负荷分布以及峰谷差所带来的影响，所以其运行的方式会跟随着季节的变化和不同调峰段的变化而产生较大的不同。

如果抽水蓄能电站因为随机故障产生了输送能力和转换能力大量被削减的情况，整个系统运行的状态和水平都会产生出现较大的变化。

抽水蓄能电站的实际蓄水情况以及水能自身的利用状况会受到系统调峰需要的影响，抽水蓄能电站设计处理特征直接体现了系统的负荷和调峰要求，所以我们在研究的过程中也采用电站的处理特性来对电站运行的可靠性进行简要的分析。

以下我们以电站发电工况之下的特性曲线来对主接线可靠性评估过程中怎样评价运行方式的影响进行简要的分析。

图1是抽水蓄能电站在某一个研究周期T内的处理特性分布曲线。

图1曲线上的任一点b表示在周期T内电站的平均出力X大于或等于X*的概率为Pbo 以}X为步长将该曲线以离散点集{X（j），PH（j），j=1，2，...KN}表示，其中X（j）和PH
（1）
当给定水能不能在各周期互相调配时，可以推导出该周期内电站的电量损失期望值PEENS为：
（2）
式中：P（i）为电站容量受阻的概率，可以由电站的停运表中得到。

2 可靠性综合评价的原则及可靠性指标
2.1 抽水蓄能电站可靠性综合评估的原则
抽水蓄能电站在运行的过程中能够削峰填谷，如果电站处在发电的状态当中，因为故障的影响而产生了较为明显的出力不足的现象，而其不能满足峰值发电的时候，电站就会转移为腰荷或者是电量受到一定的阻碍。

在电站处于抽水状态的时候，因为故障所产生的抽水人力资源方面存在着一定的问题，电站也会因为故障而无法正常的发电，这样也就会给电站造成较大的经济损失。

在主接线可靠性分析的过程中一定要对电站停电过程中所产生的损失以及抽水状态下可靠性对发电状态所产生的影响予以充分的考量。

因此，抽水状态下所产生的电量损失的总量是我们需要考虑的一个重要的指标，同时它也是不同接线方案在对比中的主要参照数据。

（1）电站受阻的电量是可以转移的，换句话来说就是电站虽然因为故障的影响而出现了出力不足的现象，因此，其也不能在峰荷的时候完全按照原来的计划完成发电工作，但是系统可以根据实际的情况安排其转带腰荷，这样一来，其实际的损失就是电站带峰荷转移为腰荷所产生的损失。

（2）电站受阻的电量由于系统调度的原因不能转移，其损失为电站无法正常发电、发电量受阻而引起的停电损失。

在对电站主接线可靠性综合评估中，各接线方案的建设投资（包括高压断路器的价格、施工安装等）就是不同主接线方案的设备可比投资。

通过“由现值求等年值”的经济折算方法，把此可比投资折算为年设备可比投资现值。

另外一项经济指标是年运行费折现值。

因此，年总可比费用=年电量损失费+年设备可比投资折现值+年运行费折现值年总可比费用综合反映了主接线方案的可靠性和经济性，是主接线方案的综合经济指标。

对所有的主接线方案，主要就是使用此综合经济指标来加以比较选择。

对于年总可比费用相当的那些主接线方案，再通过其他可靠性指标以及连通性概率指标来进一步比较选取。

从而，可根据可靠性、安全性和经济性综合考虑，比较不同的主接线方案。

2.2缚可靠性指标
对抽水蓄能电站的可靠性评价，采用以下指标作为电站主接线评估的可靠性指标：（1）电站主接线的停运表。

（2）电站主接线方案的年综合可靠性指标，包括：电站出力受阻（或由峰荷转移为腰荷）的概率电站出力受阻（或由峰荷转移为腰荷）的时间期望值（单位为h/年）；电站出力受阻（或由峰荷转移为腰荷）的电力期望值（单位为MW）；电站出力受阻（或由峰荷转移为腰荷）的电量期望值（单位为GW·h/年）。

（3）电站主接线方案的连通性概率指标包括：1台至多台机组解列的概率和频率；1条至多条出线失去电源的概率和频率。

（4）电站主接线方案的可靠性和经济性的综合评估指标：年总可比费用（单位为万元/年）。

结束语
在抽水蓄能电站主接线可靠性综合评估的过程中，一定要将蓄能电站当做是一个独立的整体，在研究的过程中，一方面要充分的考虑带电机组所产生的随机故障，同时涉及到了所有配电装置可能会出现的一些突发性的故障，这样就看能够得到电站运行过程中的各种输出功率的概率和频率，同时它还能够对一次能源对电站发电量的影响予以充分的分析，保证其评估的效果。

参考文献
[1]姜树德.抽水蓄能电站电气二次设备和接线的特点[J].电力设备，2004（12）.
[2]张鹏，郭永基.电气主接线可靠性评估的区间方法[J].电力系统自动化，2004（19）.
[3]沈斌，黄贤荣.抽水蓄能电站发电机检修工艺流程可视化系统的实现[J].水电与抽水蓄能，2015（3）.。