电力系统可靠性知识点总结

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1发输电系统可靠性主要内容：包括充裕性 (adequacy) 和安全性 (security)两方面。

（发电输电变电）
充裕性:是考虑元件的计划和非计划停运以及运行约束条件下，又称静态可靠性。

安全性:是突然扰动是指突然短路或失去非计划停运的系统元件。

又称动态可靠性
2充裕性和安全性评估的不同点
不同点：研究的特性不同。

研究的故障不同。

可靠性指标不同
共同点：计算量巨大，相互完善互相补充。

3充裕性评估的基本原理
充裕性评估的四大步骤：元件可靠性建模，系统状态选择：系统状态分析：可靠性指标计算
充裕性评估的（系统状态选择）两大方法：状态枚举法（解析法）；蒙特卡洛法（模拟法）
计算环节不同，分析环节相同。

充裕性评估只统计不满足运行约束的系统状态；
4元件停运按是否独立分为：独立重叠停运和非独立的重叠停运。

元件停运按停运原因分为强迫停运和计划停运。

强迫停运分为单元件停运事件、共同模式停运事件（不独立重叠停运）、相关的变电站停运事件（不独立重叠停运）
5元件强迫停运模型：单元件停运事件：只有一个元件停运，只
影响自身。

共同模式停运事件：不独立的重叠停运。

是指由于单一原因引起多个元件停运，而且不按继电保护依次动作。

相关的变电站停运事件：不独立的重叠停运。

是指变电站内的元件停运，与继电保护对元件故障的反应有关联
6系统状态选择基本原理：由元件的状态组合构成系统的状态。

蒙特卡洛法：包括时序蒙特卡洛法和非时序蒙特卡洛法。

7系统状态分析包括潮流计算和切负荷计算。

潮流计算：交流潮流、直流潮流、快速开断潮流计算。

切负荷计算：基于交流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流灵敏度分析的最优切负荷模型。

8交流潮流方程进行简化：高压输电线路的电阻一般远小于其电抗。

输电线路两端电压相角差一般不大(θij＜10%)，。

假定系统中各节点电压的标么值都等于1。

不考虑接地支路及变压器非标准变比的影响
9P = Bθ和Pl=BlΦ均为线性方程式，它们是直流潮流方程的基本形式。

10充裕性可靠性指标包含系统指标（全局指标）和负荷点指标（局部指标）。

11系统指标又包含7个基本指标和5个导出指标
其中基本指标包括概率、频率、持续时间和期望值四类。

基本指标
（1）切负荷概率PLC
（2）切负荷频率EFLC
（3）切负荷持续时间EDLC
（4）平均每次切负荷持续时间ADLC
（5）负荷切除期望值ELC
（6）电力不足期望值EDNS
（7）电量不足期望值EENS
导出指标：
系统停电指标BPII
系统削减电量指标BPECI
平均每次负荷切除期望值BPACI
电力不足期望标幺值MBPCI
严重程度指标SI
12充裕性总体流程要点：1、首先消除不平衡功率，目的是使系统稳定，潮流收敛； 2、再消除运行越限，包括线路过负荷、电压越限等； 3、消除不平衡功率和运行越限的措施都是调整发电机和切负荷； 4、优先调整发电机，被迫时才切负荷
131、分解为系统解列和未解列两种情况进行分析； 2、解列后需要计算每个电气岛的潮流和切负荷量； 3、无论是否解列都先消除不平衡功率，保证潮流收敛；再消除运行越限； 4、消除不平衡功率和运行越限的措施都是调整发电机和切负荷； 5、优先调整发电机被迫时才切负荷。

14安全性，突然扰动是指突然短路或失去非计划停运的系统元
件，称动态可靠性，
安全性评估需要进行概率暂态稳定性分析：常规暂态稳定性分析，概率稳定性分析：
15故障类型：发电机三相故障、线路三相故障、两发电机复合三相故障、两线路复合三相故障、线路发电机复合三相故障；
故障切除时间tc：连续型随机变量。

服从对数正态分布。

与继电保护和自动装置有关。

16充裕性评估任务：分析每条系统状态的不平衡功率、运行越限情况，计算相应的发电机调整量和切负荷量。

安全性评估任务：分析每条系统状态的概率稳定性，计算故障临界切除时间CCT和失稳概率
安全性指标体系：
动态切负荷概率PDLC
动态切负荷频率EFDLC
动态切负荷持续时间EDDLC
每次动态切负荷持续时间ADDLC
动态切负荷期望值EDLC
动态电量不足期望值EDENS
失稳概率PLOS
失稳频率FLOS
平均稳定运行时间MTTIS
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1配电系统可靠性：供电点到用户，包括变电站、高低压线路及接户线在内的整个配电系统及设备按可接受的标准及期望数量满足用户电力及电量需求能力的度量。

包括供电可靠性和系统可靠性。

2供电可靠性：量度配电系统在某一定期间内，能够保持对用户连续充足供电能力的程度。

3系统可靠性：是指电业部门为了保证用户的供电可靠性，保持电力系统最佳状况的能力，包含设备可靠性和运行可靠性两个方面。

4配电系统可靠性评估：通过一套定量指标来量度配电系统向用户提供连续不断的、质量合格的电能的能力。

5配电系统故障分析指标主要包含如下3个：
故障率λ——表征一个元件、设备或系统在一年内发生故障的平均次数，次/年
故障修复时间r ——表征一个元件、设备或系统在发生故障后进行维修，恢复其原有功能或状态所需花费的平均时间，h/次年平均停电时间U ——表征一个元件、设备或系统在一年内由故障导致的总停电持续时间，h/年
U=λr
串联系统：只要有一个元件故障，系统就发生故障
并联系统：必须所有元件同时故障，系统才算故障
6配电系统可靠性评估指标
1.系统平均停电频率指标（SAIFI）表征每个由系统供电的用户
在一年中所遭受的平均停电次数
2.用户平均停电频率指标（CAIFI）表征每个受停电影响的用户
在一年中所遭受的平均停电次数
3.系统平均停电持续时间指标（SAIDI）表征每个由系统供电的
用户在一年中所遭受的平均停电持续时间
4.用户平均停电持续时间指标（CAIDI）表征一年中被停电的用
户每次停电的平均停电持续时间
5.平均供电可用率指标（ASAI）表征一年中用户获得的实际供
电时间与用户要求的供电时间之比
6.平均供电不可用率指标（ASUI）表征一年中用户无法获得供
电的时间与用户要求的供电时间之比。

7.电量不足指标（ENSI）表征系统中停电负荷在一年中的总停
电量
8.平均系统缺电指标（ASCI）表征系统中每个用户的年平均停
电量
9.平均用户切负荷指标（ACCI）表征每个停电用户的年平均停
电量
7放射状配电系统可靠性评估
基本思想：利用元件可靠性数据，在计算系统故障指标之前，先
选定某些合适的故障判据（即可靠性准则），然后根据判据将系统状态分为完好和故障两大类的一种检验方法。

具体做法：建立故障模式后果表，查清每个基本故障事件及其后果，然后加以综合分析。

8有备用电源与单端供电相比： ASAI↑ ASUI↓ ENSI↓ ASCI ↓结论：有备用电源配电系统的供电可靠性高于单端供电配电系统9简单网络：放射状配电系统
复杂网络：除放射状配电系统以外的其他配电网络，包括并联网络、环形网络、网形网络。

10复杂配电网络的特点1. 配电系统可能存在不同的电压等级及负荷点。

2. 馈线都通过正常断开点（常开隔离开关或断路器）与其他馈线或其他电源相连。

3. 负荷可以转移。

从正常电源上断开馈线，然后闭合一个或几个正常断开点，可将负荷转移到其他馈线或电源上，以减少由于故障而引起的负荷损失。

4. 由于系统完善程度不同，某些故障可能引起负荷的中断，直到检修完毕才能恢复供电，有的则将负荷部分或全部转移。

因而，可能出现无负荷转移的全负荷停电、无负荷转移的局部停电、有负荷转移的局部停电、全负荷转移的停运等情况
11停运模式重叠时的故障分析，元件的停运模式1. 持续强迫停运：又称永久强迫停运或破坏性故障停运。

2. 临时强迫停运：又称非破坏性故障停运。

3. 维修停运：又称计划停运。

12两元件并联系统的重叠停运模式：1. 元件运行状态分类：
正常状态，持续强迫停运（S），维修停运（M），临时强迫停运（T）2.重叠停运模式：二元件持续强迫停运重叠—SS、元件持续强迫停运与元件维修停运重叠—SM、元件临时强迫停运与元件持续强迫停运重叠—TS、元件临时强迫停运与元件维修停运重叠—TM 13停运率==故障率；平均停运时间==故障修复时间
14“多分割多联络”的配电系统结构形式：分段开关：把配电线路分割为若干“区段”；联络开关：把所分割的“区段”与相邻馈电线路相连接
通过分段开关把配电线路的干线分割为适当数量的“区段”，然后利用联络开关把各个“区段”与相邻的馈电线路或电源联系起来。

分段开关的打开操作，将“故障区段”分割出来。

联络开关的闭合操作，尽可能地将故障区段以外的“完好区段”通过相邻的馈电线路或电源进行供电。

15“多分割多联络”的配电系统结构形式：1. 单条配电线路的放射状结构形式2. 地区配电系统的树枝状结构形式
16配电线路故障时修复的原则1. 电源侧完好区段：。

2. 故障发生区段。

3. 负荷侧完好区段分为可切换区段和不可切换区段。

17配电线路联络率指标：为了表示配电线路各个区段与邻接馈线的联络状况，定义联络率α如下：
18单条配电线路的可靠性评估2. 3种系统方式下k1, k2, k3, k4的取值（1）放射状一般方式（手动式系统）（2）放射状时限式（顺送自动式系统）（3）放射状全自动式（顺送、倒送全自动式系统）
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1对电力系统可靠性方案进行综合评估包括技术性评估和经济性评估
工程项目的成本包含建设成本和运行成本。

工程项目的效益理论上等于收益减去成本，
2 资金是有时间价值的，
3、经济效果的三种表现形式 1. 用劳动成果与劳动耗费的比来表示：2. 用劳动成果与劳动耗费的差来表示：3. 用净劳动成果与劳动耗费的比来表示：
一个技术方案的经济效果是否显著，就表现在一定投入条件下如何增加产出；或是在一定产出条件下如何减少投入的问题。

4目前采用的经济评价方法分为以下三类:1. 静态评价法2. 动态评价法3. 不确定性的评价方法
静态评价法不考虑资金的时间价值，动态评价法考虑了资金的时间价值。

不确定性的评价方法是考虑了原始数据的不确定性及不准确性的经济分析方法
5将不同时间发生的等额资金在价值上的差别称为资金的时间价值。

应该把不同时刻的金额折算为同一时刻的金额。

1. 现值
P（Present）。

把不同时刻的资金换算为当前时刻的等效金额也称为贴现值。

2. 将来值 F （Future）。

把资金换算为将来某一时刻的等效金额，此金额称为将来值也称为终值。

3. 等年值A （annual）。

把资金换算为按期等额支付的金额。

通常每期为一年。

故此金额称等年值。

4. 递增年值G。

把资金折算为按期递增支付的金额，此金额称为递增年值。

6资金特点1、资金的现值P发生在第一年初；2、将来值F发生在最后一年末；3、而等年值A则发生在每年的年底；4、第n年的A与F在时间轴上重合；5、现值P和将来值F都是一次支付性质的。

7利率贴现率：在作工程项目的经济评价时，考虑的不仅仅是借贷关系，而是在资金使用过程中产生的利润。

为区分这两个概念，用贴现率代替利率。

8由现值P求将来值F:由现值P求将来值F的计算也叫本利和计算。

典型应用：银行存款中的整存整取
9由将来值F求现值P的计算称为贴现计算。

典型应用：为未来的一笔开支当年一次性存款。

10由等年值A求将来值F的计算叫等年值本利和计算。

典型应用：银行存款中的零存整取
11由将来值F求等年值A的计算称为偿还基金计算。

典型应用：为未来的一笔开支每年定期存款。

12由等年值A求现值P的计算叫做等年值的现值计算。

13由现值P求等年值A的计算叫做资金收回计算。

典型应用：投资回收、分期付款、等额还房贷。

14在工程经济分析中，投资方案主要分为两种类型：独立方案与互斥方案。

独立方案是指在需要上具有独特作用的方案因此，判别独立方案的可取性，主要取决于方案自身的经济性，此评价称为最终评价或绝对效果评价。

互斥方案是指在需要上具有相同作用的方案，在需要上是可以互为替代的方案。

判别互斥方案的可取性，则主要取决于方案之间的相对经济效果，此评价称为过程评价。

对技术方案或工程项目的资金流进行等值计算的角度不同，形成了四种基本的经济评价方法：净现值法、内部收益率法、等年值法、最小费用法。

1.净现值法。

工程项目的净现值（简写为NPV）是该项目在使
用寿命期内总收益和总费用现值之差。

净现值愈大，则其经济效益愈高。

如果将项目的资金流统一折算到使用寿命终了年，所得结果称为净将来值。

2.等年值法。

等年值法把工程项目使用期内的资金流换算成等
额的每年一笔的等价资金，称为等年值（简写为AC），然后用等年值进行方案的比较。

等年值法是互斥方案经济评价中最常用的一种方法。

3.参与比较的方案的使用寿命n 相同，则两种评价方法的评价
结果是等价的，若参与比较的方案的使用寿命n不同，则不能直接使用净现值法进行评价。

等年值法处理使用寿命不同的方案却比较方便。

在同一比较时域内（1个年度内）直接进行比较
4.对于具有不同使用寿命的方案之间的经济比较，也可以使用
净现值法进行评价，但需要建立一个共同的时间区域才能进行，这个时间区域称为计算期
5.最小费用法隐含了一个假定：当各个方案满足相同的需要时，
方案的总收益现值B均相等。

因此，最小费用法本质上是忽略收益B的净现值法特例，其目标是求总费用现值最小的方案。

各方案使用寿命的最小公倍数作为计算期
工程经济分析的评价方法：净现值法、内部收益率法、等年值法、最小费用法
15电力系统可靠性统计的任务是根据现场运行设备的观测记录，加工成合乎可靠性管理要求的数据。

16发电设备可靠性统计评价的范围包括火电机组、水电机组、抽水蓄能机组，核电机组、燃气轮机组、燃气-蒸汽联合循环机组和风力发电机组等
17发电机组的状态：在使用（active，ACT）；可用（available，A）；运行（in service，S）；备用（reserve shutdown，R）；
机组降低出力（unit derated，UND）；计划降低出力（planned derated，PD）；非计划降低出力（unplanned derated，UD）；不
可用（unavailable，U）；计划停运（planned outage，PO）；非计划停运（unplanned outage，UO）；停用（inactive，IACT）18输变电设施可靠性统计评价的种类包括变压器、电抗器、断路器、电流互感器（不含附设于变压器、断路器内不作独立设施注册的套管型电流互感器）、电压互感器（含电容式电压互感器）、隔离开关、避雷器、耦合电容器、阻波器、架空线路、电缆线路、全封闭组合电器、母线等。

输变电设施的状态：（1）使用（active，ACT）（2）可用（available，A）（3）运行（in service，S）（4）备用（reserve shutdown，R）（5）调度停运备用（dispatching reserve shutdown，DR）（6）受累停运备用（passive reserve shutdown，PR）（7）不可用（unavailable，U）（8）计划停运（planned outage，PO）（9）非计划停运（unplanned outage，UO）
19我国用户供电可靠性统计评价中将供电系统按其电压等级分为低压用户供电系统、中压用户供电系统、高压用户供电系统。

供电企业对其全部管辖范围内的供电系统用户供电可靠性进行统计、计算、分析和评价。

供电系统的状态可分为供电状态和停电状态
供电系统设施的状态可分为运行和停运两种状态
停电性质分类：（1）故障停电（failure interruption ，FI）（2）内部故障停电（ internal failure interruption ，IF ）（3）外部故障停电（ external failure interruption ，EF ）
（4）预先安排停电（scheduled interruption，SI）（5）计划停电（planned interruption ，PI）（6）临时停电（ unplanned interruption ，UI ）（7）限电（ shortage，S ）
20直流输电系统可靠性统计的范围是从送端变电站的环流变压器，到受端变电站的换流变压器和线路，包括送、受端换流变压器，到受端变电站的换流变压器和线路，包括送、受端换流变压器交流侧的交流滤波器、电容补偿器，以及相关的控制和保护设备（不包括交流母线）。

直流输电系统使用状态划分（1）可用（available ，A）（2）运行（in service ，S ）（3）不可用（ unavailable，U ）
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1发电系统可靠性评估的模型和基本步骤;建立发电系统容量模型; 建立负荷模型；结合容量模型和负荷模型得出风险模型，并计算可靠性指标。

2确定性方法:百分数备用法：最大机组备用法：
3概率方法:电力不足时间概率法（LOLP法）;电量不足概率法;频率和持续时间法;模拟法（蒙特卡洛法）
4发电系统可靠性准则以有效发电容量能否满足最大负荷需求作为判椐，分为如下2种情况：1. 发电系统停运容量≤备用容量100：2. 发电系统停运容量>备用容量小于100：
5在发电系统可靠性分析中，关心的是系统停运容量大于备用容量的状态。

把发电系统状态按停运容量的大小来划分，然后求出
对应的状态概率和频率等数据，便形成了发电系统容量模型。

6先制作系统的确切状态概率表，累积状态概率或全称为累积停运状态概率，是指停运容量X大于等于某个容量C的状态概率之和，表示为P(X ≥C)。

7形成累积停运状态概率表的主要目的是为了故障后果分析的需要，因为一旦明确系统停运容量X=C时已属于不可靠状态，那么所有大于C的状态（即X≥C的状态）也必然属于系统不可靠状态，从而便于进行系统的可靠性分析。

只有当系统的停运容量大于同时刻系统全部可能利用的容量时才会造成停电事件发生
8但用于计算系统可靠性指标的负荷模型主要有三种形式：（1）确切负荷模型；（2）确切负荷概率模型；（3）累积负荷概率模型
1.确切负荷模型：确切负荷模型是把最大负荷按时间顺序排列
在其研究周期内。

2.确切负荷概率模型：确切负荷概率模型是在研究周期内，按
日最大负荷的大小顺序，列出其出现的概率（近似为频数）。

3.累积负荷概率模型：累积负荷概率模型是根据系统日最大负
荷运行记录值，按一定的时间周期绘制的一条最大负荷持续曲线。

9发电系统可靠性的评价指标：在评价发电系统规划方案的可靠性水平时，最常用的指标有概率指标、期望值指标、频率指标和
时间指标。

1.概率指标：电力不足时间概率（LOLP）
2.期望值指标：电力不足期望值（LOLE）电量不足期望值（EENS）
3.频率指标：停电频率指标表示在一定时间内，由于发电设备
故障造成系统发电量不能满足负荷需求量而造成负荷停电的平均次数。

4.时间指标：停电时间指标表示由于发电设备故障造成系统发
电量不能满足负荷需求量而造成负荷每次停电的平均持续时间。

10考虑这些不确定性因素影响的生产模拟就是随机生产模拟。

11，等效持续负荷曲线（ELDC）将发电机组的随机停运和随机负荷模型巧妙的结合在一起，是随机生产模拟中最重要的概念。

横坐标x表示系统负荷纵坐标t表示持续时间
等效持续负荷曲线是把发电机组的随机故障影响当成等效负荷对原始持续负荷曲线不断修正的结果。

12随机生产模拟需要的原始资料包括负荷资料和发电机组的技术经济数据。

13负荷数据主要用来形成研究期间的原始持续负荷曲线及年最大负荷曲线。

最大负荷曲线是指每月或每周的最大负荷按时间序列形成的曲线，它的用途是安排检修计划。

这个方法引出的等效持续负荷曲线以及递归卷积运算等都是随
机生产模拟的基本概念
PPT2:
1自然界的现象按是否发生分为三类: 必然事件\不可能事件\随机事件
随机事件具有一种完全确定和简单的规律性，称为统计规律
2 概率是对随机事件发生的可能性的度量:概率的古典定义,概率的统计定义
3 事件的分类:独立事件,互斥事件,对立事件,条件事件
4指数分布在可靠性领域里应用最多，由于它的特殊性，以及在数学上易处理成较直观的曲线，故在许多领域中首先把指数分布讨论清楚。

5正态分布在机械可靠性设计中大量应用，如材料强度、磨损寿命、齿轮轮齿弯曲、疲劳强度以及难以判断其分布的场合。

6威布尔分布应用比较广泛，常用来描述材料疲劳失效、轴承失效等寿命分布的。

威布尔分布是用三个参数来描述，这三个参数分别是尺度参数α，形状参数β、位置参数γ，其概率密度函数为：当α和β不变时，威布尔分布曲线的形状和尺度都不变，它的位置随γ的增加而向右移动。

7系统由多个元件构成，通常采用每个元件的状态来组合构成整个系统的状态。

分析系统可靠性的方法包括解析法和蒙特卡洛法8蒙特卡洛法的定义：在计算机上模拟构成系统的所有随机过程的各次实现，在模拟较长一段时间后，可以根据这些实现统计计
算出系统的各类指标。

蒙特卡洛法的基本环节:构造模拟的概率模型;给出随机抽样方法;产生样本，计算解的近似值
9可靠性评估中的蒙特卡洛法:状态抽样法:非时序蒙特卡洛模拟法; 状态持续时间抽样法:时序蒙特卡洛模拟法
10研究可靠性时，一般将研究对象分为元件和系统
11正常状态、故障或失效、修复
12元件可分为可修复元件和不可修复元件；系统也可以分为可修复系统和不可修复系统
13不可修复元件的可靠性指标：可靠度、不可靠度、故障率、平均无故障工作时间MTTF。

（不可修复元件的寿命）
14典型故障率曲线——浴盆曲线：(a)初期（调试期）(b)中期（有效寿命期或偶然故障期）(c)老年期（衰耗期）：
15可修复元件的状态：可用状态（工作状态U）、不可用状态（停运状态D）
16可修复元件（衡量工作寿命的指标）：平均无故障工作时间（mean time to failure，MTTF）；平均相邻故障间隔时间（mean time between failure，MTBF）；平均修复时间（mean time to repair，MTTR）MTBF= MTTF+ MTTR
17可修复元件的可靠性指标：故障率、修复率，可靠度R：可用度A：不可用度Q
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1可靠性三要素：规定条件、规定时间、规定功能
2可靠性分类：
按学科分类：分为可靠性数学、可靠性工程、可靠性管理和可靠性物理等分支
按可靠性技术在生产过程各阶段应用的目的和任务分类：分为可靠性设计、可靠性试验、制造阶段可靠性、使用阶段可靠性、可靠性管理。

按对故障处理的先后程序分类：分为事前、事中和事后分析技术。

3可靠性工程的特点：管理和技术高度结合、众多学科的综合、反馈和循环
20世纪60年代起，可靠性技术逐步应用于电力工业。

主要由于：
4电力可靠性管理步入法制化轨道：2007年5月10日，可靠性中心组织制定的《电力可靠性监督管理办法》正式签发实施，为开展电力可靠性监督管理工作提供了法规依据
5电力系统可靠性：是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断的向电力用户供应电力和电能量的能力的度量。

6 电力系统可靠性评估：通过一套定量指标来量度电力供应企业向用户提供连续不断的、质量合格的电能的能力。

7 发电系统可靠性对统一并网后的全部发电机组按可接受标准及期望数量，满足电力系统负荷电力和电能量需求的能力的度量。

输电系统可靠性对从电源点输送电力到供电点按可接受标准及期望数量满足供电负荷电力和电能量需求的能力的度量。