电力系统规划与可靠性 优质课件
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电力系统规划与可靠性PPT课件
20世纪60年代以来，全球范围内重大 电网停电事故时有发生；
尤其是新世纪之初，2003年8月14日 的美加大停电;
随后，英国、澳大利亚、马来西亚、 芬兰、丹麦、瑞典和意大利等国又相 继发生了较大面积停电事故。
资料： 2003年8月14日，美国东北部、中西部和加
拿大东部联合电网发生大停电，波及的地域 有美国的纽约州、新洋西州等8个州及加拿 大的安大略省。 受停电影响的人口约5000万。 地域约24000km2。 停电持续时间为29h，损失负荷6l800MW。
总之，停电损失费用是一个同时受到许多 技术与非技术因素制约的复杂问题，非技术因 素包括管理体制、产权以及电费制等等。
1.2.7 数据统计
电力系统可靠性需要统计的基本数据 包括各级各类设备及其所构成系统的运行 和停运状态的原始记录，用于对元件性能 及其对系统的影响、现运行系统和规划系 统的可靠性进行分析评价或评估。
统计数据基本类型有： (1)元件和系统的失效率和停电持续时间； (2)失效模式； (3)元件故障类型和原因； (4)修复方式； (5)恢复供电方式； (6)每次停电持续时间； (7)不影响用户生产的临界最大停电时间； (8)用户全停后的恢复生产时间； (9)每次停电的用户停电损失。
典型的数据有如： (1) 机组、变压器或开关设备的铭牌参数； (2) 输电线路导线的型号、长度； (3) 以上设备的运行参数； (4) 各类元件的故障和停运记录； (5) 系统或供电点的停运纪录； (6) 系统或供电点的平均失效频率、停运时间； (7) 重大停电事件的原始记录。
电厂编号装机容量/MW单机FOR负荷/MW备用/MW风险度 1 24台×10MW 0.01 230 10 0.02385 2 12台×20MW 0.01 220 20 0.006175 3 12台×20MW 0.03 220 20 0.04865 4 22台×10MW 0.01 210 10 0.020229
电力系统规划与可靠性-发输电系统概述ppt(36张)
➢ 当使用状态枚举法时，系统状态数随发电机台数及其降额状态数 呈指数增长；
输电元件包括架空线路、电缆、变压器、电容器和电抗 器等，通常用两状态（运行和停运）模型来模拟这些元 件；
充裕性是对系统的静态特性进行概率评价；安全性则是对系统பைடு நூலகம் 动态特性进行评价。
发输电系统风险评估的系统分析并非是简单的连通性问题,它涉 及到潮流计算、故障分析以及诸如消除过载、发电重新调度、负荷削 减和切换操作等校正措施。
其系统状态选择中需要考虑的问题有：系统元件的独立停运，共 因、电站相关和其他相关停运，气候影响，母线负荷的不确定性和相 关性，降额状态模拟，以及系统的其他约束条件等。
重的故障排前面，对系统影响不大的排后面。校验故障时从前面 取。
怎样衡量什么故障对系统影响较大呢？
2.输电网规划中可靠性分析和故障排序
建立平价的标量指标：
PI
L l1
all
Pl Pl
2
Pl为线路有功潮流， 为P L线路传输功率。当系统中没有过负荷时，
小于1PP，ll PI 指标较小。当系统中有过负荷时，过负荷线路的 大于 1，P正l 的指数项将使PI指标变大。因此这个指数可以概括的反应系
当发电厂仅有一回送出线路时，送出线路故障可能导致失去一台以上 发电机组，此种情况也按N－1原则考虑。）
1. 输电网规划中的可靠性准则
严重故障校验：根据电网结构和特点进行校核。尤其不能造成大面积停电。
➢ 未来发展方向
确定性校核（N-1，严重故障校验）+ 风险评价—效益成本分析
2.输电网规划中可靠性分析和故障排序
➢ N-1分析目的：全部线路中任意开断一跳线路后，系统的各项 运行指标仍能满足给定的要求。规划初期，主要使网络不出现过 负荷，既满足安全输送电力的要求。N-1主要用于过负荷检验。 暂态校核通过故障帅选。
输电元件包括架空线路、电缆、变压器、电容器和电抗 器等，通常用两状态（运行和停运）模型来模拟这些元 件；
充裕性是对系统的静态特性进行概率评价；安全性则是对系统பைடு நூலகம் 动态特性进行评价。
发输电系统风险评估的系统分析并非是简单的连通性问题,它涉 及到潮流计算、故障分析以及诸如消除过载、发电重新调度、负荷削 减和切换操作等校正措施。
其系统状态选择中需要考虑的问题有：系统元件的独立停运，共 因、电站相关和其他相关停运，气候影响，母线负荷的不确定性和相 关性，降额状态模拟，以及系统的其他约束条件等。
重的故障排前面，对系统影响不大的排后面。校验故障时从前面 取。
怎样衡量什么故障对系统影响较大呢？
2.输电网规划中可靠性分析和故障排序
建立平价的标量指标：
PI
L l1
all
Pl Pl
2
Pl为线路有功潮流， 为P L线路传输功率。当系统中没有过负荷时，
小于1PP，ll PI 指标较小。当系统中有过负荷时，过负荷线路的 大于 1，P正l 的指数项将使PI指标变大。因此这个指数可以概括的反应系
当发电厂仅有一回送出线路时，送出线路故障可能导致失去一台以上 发电机组，此种情况也按N－1原则考虑。）
1. 输电网规划中的可靠性准则
严重故障校验：根据电网结构和特点进行校核。尤其不能造成大面积停电。
➢ 未来发展方向
确定性校核（N-1，严重故障校验）+ 风险评价—效益成本分析
2.输电网规划中可靠性分析和故障排序
➢ N-1分析目的：全部线路中任意开断一跳线路后，系统的各项 运行指标仍能满足给定的要求。规划初期，主要使网络不出现过 负荷，既满足安全输送电力的要求。N-1主要用于过负荷检验。 暂态校核通过故障帅选。
电力系统的规划及可靠性854310110PPT课件
2020/10/13
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（1）发电总容量安排 （2）电源合理安排 （3）新技术开发利用 4.电力网发展规划 （1）输电网发展规划 （2）配电网发展规划 5.环境及社会印象分析
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第二节 电力系统可靠性
一.电力系统可靠性的内容
电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面
（1）充裕度 ：指电力系统维持连续供给用户总的 电能量的能力，同时考虑到系统元件的计划停运 及合理的期望非计划停运。
电力系统的规划及可靠性
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第一节 电力系统规划
一.做电力系统规划时讨论的事项
1.电能质量 2.可靠性 3.经济性 4.发展观点 5.整体观念 6.积极采用新技术 7.环境保护
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二.电力系统中长期发展规划的主要内容
电力系统中、长期发展规划指的是5~20年的 发展规划。 1.电力需求预测 （1）最大负荷利用小时法 （2）同时率法 2.动力资源开发 3.电源发展规划
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日
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（2）安全性：指电力系统承受突然发生的扰动，例 如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力。
中期规划还要根据国家政策、规划方案、环境影响、 投融资需求及社会对电价的承受能力等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
二.电力系统可靠性的评估
1、目标和任务 2、可靠性准则 在各阶段都必须实现以下目标： （1）保证电力系统的充裕度； （2）保证电力系统的安全性 （3）保证电力系统的完整性 （4）保证停电后系统迅速恢复运行
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三.电力系统子系统及其评估
《电力系统规划》第5章PPT资料35页
5.2 电气设备可靠性分析方法
1.设备故障特性及有关指标 1）设备故障率λ(t )定义如下：
(t) lt i0 m 1 tP t T U t tT U t
设备偶发故障期的故障率λ，一般为常数
设备的故障次数
设备运行的总时间
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
• 期望值指标：如电力系统在单位时间内发生故障的天数
期望值，以及电力系统由于故障而减少供电量的期望值。
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
3.可靠性分析计算基础数据及来源
1）电力系统结构及设备电气参数。
2）可靠性参数统计数据
3）电力设备倒闸操作时间等
4）电力系统自动化配置情况
以上数据可向电力企业及管理相关部门获取。
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
第5章 电力系统规划的可靠性评价方法
概述 电力系统规划的可靠性评价方法 电气设备可靠性分析方法 发电系统规划的可靠性评价流程 电网规划的可靠性分析流程 电气主接线的可靠性分析流程
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
5.1 概述
1.电力系统可靠性概念
◎通过可靠性分析计算，不仅可以找出系统中存在 的薄弱环节，还可以知道可能将要采取的、提高 供电可靠性的措施实施的效果如何。通过对比措 施实施前后系统的可靠性程度，才能为最后的决 策提供更为科学的依据。
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
2.电力系统可靠性评价指标： 用数值大小来表示各方面
电力系统规划 第5章
湖南工业大学 电气与信息工程学院
规划系统的可靠性评估主要工作任务： 1.对未来的电力系统和电能电量进行预测，收集 设备的技术经济数据；
电力系统规划与可靠性 (14)PPT教学课件
➢ 一是提高设备可靠性。
➢ 二是提高技术水平减少停电。
➢ 三是提高配网自动化水平。
➢ 四是加强二次系统管理，杜绝保护误动造成失压事 故.
➢ 五是提高信息化工作水平，提高管理效率。
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（三）管理的不断深化是提高供电 可靠率的重要手段
➢ 当电网结构、设备性能等硬件条件都一定 的时候，要进一步挖掘供电可靠性的潜力 ，就必须通过管理创新优化现有资源的配 置来实现，重点在以下方面：
供电可靠性
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1
➢ 1、供电可靠性差对电网和用户及供电企业的主要 危害
➢ ①不利于电网安全运行。 ➢ ②降低网内供电设备的利用率，并影响经济效益。 ➢ ③影响用户生产的统筹安排，打乱生产秩序，给生产造
成不应有的损失。特别是对于具有现代化生产能力或连续 生产的工矿企业、科研单位和农业紧急抗旱、排涝影响更 大，甚至会造成无法弥补的损失。 ➢ ④减少供电量，直接影响供电企业的经济效益。 ➢ ⑤给人民生活带来极大的不便。
➢ 1、加强停电综合管理。 ➢ 2、强化可靠性管理。 ➢ 3、加强检修作业管理。
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➢ 4、完善配网管理制度。
➢ 5、创新技术手段与综合治理相结合，有效防 范和严厉打击破坏电力设施行为，防止外力 破坏造成停电。
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PPT教学课件
谢谢观看
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2020/12/10
2
2、 提高和改善供电可靠性 的办法
（一）合理的电网结构是提高供电可靠率 的根本保障
➢ 1、合理的受端电网结构在保证供电安全和终 端用户供电可靠性方面起关键作用。
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➢ 二是提高技术水平减少停电。
➢ 三是提高配网自动化水平。
➢ 四是加强二次系统管理，杜绝保护误动造成失压事 故.
➢ 五是提高信息化工作水平，提高管理效率。
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（三）管理的不断深化是提高供电 可靠率的重要手段
➢ 当电网结构、设备性能等硬件条件都一定 的时候，要进一步挖掘供电可靠性的潜力 ，就必须通过管理创新优化现有资源的配 置来实现，重点在以下方面：
供电可靠性
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➢ 1、供电可靠性差对电网和用户及供电企业的主要 危害
➢ ①不利于电网安全运行。 ➢ ②降低网内供电设备的利用率，并影响经济效益。 ➢ ③影响用户生产的统筹安排，打乱生产秩序，给生产造
成不应有的损失。特别是对于具有现代化生产能力或连续 生产的工矿企业、科研单位和农业紧急抗旱、排涝影响更 大，甚至会造成无法弥补的损失。 ➢ ④减少供电量，直接影响供电企业的经济效益。 ➢ ⑤给人民生活带来极大的不便。
➢ 1、加强停电综合管理。 ➢ 2、强化可靠性管理。 ➢ 3、加强检修作业管理。
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➢ 4、完善配网管理制度。
➢ 5、创新技术手段与综合治理相结合，有效防 范和严厉打击破坏电力设施行为，防止外力 破坏造成停电。
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2、 提高和改善供电可靠性 的办法
（一）合理的电网结构是提高供电可靠率 的根本保障
➢ 1、合理的受端电网结构在保证供电安全和终 端用户供电可靠性方面起关键作用。
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电力系统规划与可靠性-电源规划 ppt课件
• 运行灵活、可靠，主要用来调峰填谷（全停到满载5min，抽满8min） • 担任系统备用容量 • 担任系统调频任务 • 担任调相任务 • 使水电站更好地发挥综合利用效益 • 循环效率：抽水到发电的循环中，能量利用率0.7-0.75
ppt课件
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5、核电站
图3-1-8 核电站的构成 1—压水反应堆；2—堆芯；3—控制棒传动装置；4—一次回路；5—冷却剂桌；6—蒸汽发生器；
系统，高值小系统。备用容量分为负荷备用、事故备用和检修备用。 负荷备用称为调频备用，用来调节电力系统中短期负荷随机波动和负荷预测误差而设定 的。一般取2%-5%。低值大系统，高值小系统。 事故备用是指发电机组发生强迫停运时，在规定时间内启动，用来补偿系统发电容量缺 额，避免发生频率波动和失去稳定。一般取8-10%，低值大系统，高值小系统。不得小于系 统最大一台发电机容量。 检修备用是发电机组能够进行计划检修而设置的备用，它与系统年负荷曲线有关，与检 修策略有关等很多因素有关。大修和小修。低负荷曲线处。不低于5%。 热备用和冷备用：
特枯水年：装机是否充足，电量平衡。
电力平衡：
N
Ch Pmax(1 )
h1
C:发电机装机 N:发电厂个数 P：系统最大负荷 系统备用率。
ppt课件
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3.电力电量平衡
电量平衡：
Ns
Ms
Ed Esj E fk
ppt课件
17
水电厂的运行方式
尽可能充分利用水资源。有调节能力的水电厂枯水期调峰， 丰水期防止弃水，基荷；
无调节能力：基荷； 日调节：峰荷和腰荷； 年调节：峰、腰、基荷； 多年调节：基本上全年在峰荷工作。可以做二次调频和负
荷备用。 工作容量计算：Pshg Ktj (Pshup Pq ) PMAX (1 ) Pq
ppt课件
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5、核电站
图3-1-8 核电站的构成 1—压水反应堆；2—堆芯；3—控制棒传动装置；4—一次回路；5—冷却剂桌；6—蒸汽发生器；
系统，高值小系统。备用容量分为负荷备用、事故备用和检修备用。 负荷备用称为调频备用，用来调节电力系统中短期负荷随机波动和负荷预测误差而设定 的。一般取2%-5%。低值大系统，高值小系统。 事故备用是指发电机组发生强迫停运时，在规定时间内启动，用来补偿系统发电容量缺 额，避免发生频率波动和失去稳定。一般取8-10%，低值大系统，高值小系统。不得小于系 统最大一台发电机容量。 检修备用是发电机组能够进行计划检修而设置的备用，它与系统年负荷曲线有关，与检 修策略有关等很多因素有关。大修和小修。低负荷曲线处。不低于5%。 热备用和冷备用：
特枯水年：装机是否充足，电量平衡。
电力平衡：
N
Ch Pmax(1 )
h1
C:发电机装机 N:发电厂个数 P：系统最大负荷 系统备用率。
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3.电力电量平衡
电量平衡：
Ns
Ms
Ed Esj E fk
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水电厂的运行方式
尽可能充分利用水资源。有调节能力的水电厂枯水期调峰， 丰水期防止弃水，基荷；
无调节能力：基荷； 日调节：峰荷和腰荷； 年调节：峰、腰、基荷； 多年调节：基本上全年在峰荷工作。可以做二次调频和负
荷备用。 工作容量计算：Pshg Ktj (Pshup Pq ) PMAX (1 ) Pq
电力系统规划与可靠性讲座4_电源规划(XXXX_06_01).pptx
水电厂装机容量选择
水电站的装机容量由其最大工作容量 PG 、备用容量 PB 和重复 容量 Pch 组成，即
P PG PB Pch
因此，确定水电站的装机容量，就是要合理确定其工作容量、 备用容量和重复容量。
1）最大工作容量的确定 设计水电站与现有电站一起担负系统最大负荷时该水电站 发出的有功功率即称为该设计水电站的最大工作容量。水电站 的调节性能对它的最大工作容量起决定性作用。
水电厂装机容量选择
（1）无调节水电站工作容量的确定 无调节水电站即径流式水电站，它只能承担电力负荷的基荷 部分。在设计枯水日，它以不变的保证出力工作，其最大工作 容量等于保证出力，计算式为
电厂容量的选择
【目的】确定每个拟建电厂的建设规模，是下 一步做系统电源规划方案的基础。 【主要内容】： ➢ 影响电厂容量的主要因素 ➢ 水电厂装机容量选择 ➢ 热电厂容量选择 ➢ 抽水蓄能式电站容量选择 ➢ 凝汽式电厂容量选择
影响电厂容量的主要因素
规划地区（即电厂供电地区）负荷的影响 动力资源条件的影响 厂址条件的影响 系统规模的影响 设备规模及供应条件的影响
何时、何地扩建新发电机组。 扩建什么类型及多大容量的发电机组。 现有发电机组的退役及更新计划。 燃料的需求量及解决燃料问题的策略。 采用新发电技术（如太阳能发电）的可能性。 采用负荷管理系统对系统电力、电量平衡的影响。 与相邻电力系统进行电力交换的可能性。
电源规划的投资决策原则
电源规划与系统负荷预测、电力电量平衡、发电厂厂址选 择、发电机组类型和规模、燃料来源及其运输条件、水库调 节、系统运行、电力网络规划和各种技术经济指标的选择等 一系列问题密切相关，这就决定了其决策过程必须与多个部 门配合，因此是一项繁琐而艰巨的任务。由于电源规划的投 资规模大、周期长，对国民经济的发展影响大，因此在制定 电源规划方案时，必须遵循一定的原则：
电力系统规划与可靠性讲座电源规划ppt课件
影响电厂容量的主要因素
【动力资源条件的影响】 资源条件对电厂容量影响很大，对水电厂它起决定件的 作用，对火电厂它也有一定影响。对燃料供应方便而又可 靠的坑口电厂容量可以选得大些，对建在负荷中心、远离 矿区的电厂则燃料供应条件是影响电厂规划容量的因素之 一。 【厂址条件的影响】 火电厂的厂址条件主要指供水、煤场、灰场、交通运输 条件、地质地形、环保要求等条件。它们往往对电厂容量 影响很大。水电厂的厂址条件，如坝址的地质条件、库区 的移民问题、坝址地形及施工条件、水利枢纽布置及输电 线路可行路径条件等也对其电厂选址和电厂容量起很大的 作用。
水电厂装机容量选择
（1）无调节水电站工作容量的确定 无调节水电站即径流式水电站， 它只能承担电力负荷的基荷 部分。在设计枯水日，它以不变的保证出力工作，其最大工作 容量等于保证出力，计算式为 NG NB0 9.81 shQse Hse sh 为水电站综合效率 式中：NB0 为水电站保证出力 （kW） ， （%） ，电源规划的投 Nhomakorabea决策原则
原则： ① 参与经济计算和比较的各个电源规划方案必须具有可比 性。
② 必须确定合理的经济计算年限，比较方案的计算年限要 一致（采用年费用最小法时可不一致）。 ③ 确定合理的经济比较标准。 ④ 在投资决策中，各项费用和收益，如建设期的投资、运 营期的年费用和效益，都要考虑资金的时间因素，并以 同一时间为基准。 ⑤ 决策过程必须统筹兼顾国民经济的整体利益，与相关部 门密切配合。
电厂容量的选择
【目的】确定每个拟建电厂的建设规模，是下 一步做系统电源规划方案的基础。 【主要内容】： 影响电厂容量的主要因素
水电厂装机容量选择 热电厂容量选择 抽水蓄能式电站容量选择 凝汽式电厂容量选择
电力系统规划与可靠性课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、电气主接线系统可靠性估计的步骤
①定义系统的范围，列出它所包括的元件。 ②给出每个元件的故障率、修复率、计划检修率 和停运时间。 ③定义系统故障判据，即规定主接线系统正常和 故障的条件。一般来说，降压变电所主接线系统 的可靠性判据主要是连续性，即停电为故障，不 停电为正常。发电厂电气主接线的判据除了连续 性外，还要求计算保证发出给定电力的概率。 ④建立数学模型，选择要计算的可靠性指标，如 概率、频率、平均无故障工作时间、平均停电时 间等。建立数学模型时要做一些基本假设。 ⑤计算主接线系统的可靠性指标
各个指标的含义如下：
故障率λs ：是指系统在时刻t以前正常工作，在t以 后单位时间(年)内发生故障的条件概率密度，单位 为次／a。 故障平均停电持续时间D：是指发生一次故障的平 均停电持续时间，单位为h／次。 可用率A：是指系统处于可用状态的概率，l-A即 停电概率。 年停电的平均时间U：是指系统一年中发生全所故 障的期望平均停电持续时间，单位为h。 停电频率fS：是指系统一年内发生停电故障的平均 次数，单位是次／a。 期望故障受阻电力(EPNS)：是指系统一年中由于 发生停电故障而无法送出的电力数。
二重故障的持续强迫停运时间为：
计划检修停运与持续强迫停运一般在以下两种 情况之一重叠：元件1已在检修，元件2强迫停 运；元件2已在检修，元件1强迫停运。此时的 等效停运率为为：
等效的停运时间为：
在求出任一回线路的故障事件后，根据 相应的可靠性判据，求出在此类判据下 或导致系统故障的各重故障事件。 在求出了对应于各种故障判据下的各重 故障的故障率和故障恢复时间后，就 可以求得这种判据下的故障率λs (次／a)、 故障停电平均持续时间D(h／次)、可用 率A、年停电的平均时间U(h／a)、停电 频率fs(次／a)，并可求得系统的损失电 能，即期望不可供电量。
一、电气主接线系统可靠性估计的步骤
①定义系统的范围，列出它所包括的元件。 ②给出每个元件的故障率、修复率、计划检修率 和停运时间。 ③定义系统故障判据，即规定主接线系统正常和 故障的条件。一般来说，降压变电所主接线系统 的可靠性判据主要是连续性，即停电为故障，不 停电为正常。发电厂电气主接线的判据除了连续 性外，还要求计算保证发出给定电力的概率。 ④建立数学模型，选择要计算的可靠性指标，如 概率、频率、平均无故障工作时间、平均停电时 间等。建立数学模型时要做一些基本假设。 ⑤计算主接线系统的可靠性指标
各个指标的含义如下：
故障率λs ：是指系统在时刻t以前正常工作，在t以 后单位时间(年)内发生故障的条件概率密度，单位 为次／a。 故障平均停电持续时间D：是指发生一次故障的平 均停电持续时间，单位为h／次。 可用率A：是指系统处于可用状态的概率，l-A即 停电概率。 年停电的平均时间U：是指系统一年中发生全所故 障的期望平均停电持续时间，单位为h。 停电频率fS：是指系统一年内发生停电故障的平均 次数，单位是次／a。 期望故障受阻电力(EPNS)：是指系统一年中由于 发生停电故障而无法送出的电力数。
二重故障的持续强迫停运时间为：
计划检修停运与持续强迫停运一般在以下两种 情况之一重叠：元件1已在检修，元件2强迫停 运；元件2已在检修，元件1强迫停运。此时的 等效停运率为为：
等效的停运时间为：
在求出任一回线路的故障事件后，根据 相应的可靠性判据，求出在此类判据下 或导致系统故障的各重故障事件。 在求出了对应于各种故障判据下的各重 故障的故障率和故障恢复时间后，就 可以求得这种判据下的故障率λs (次／a)、 故障停电平均持续时间D(h／次)、可用 率A、年停电的平均时间U(h／a)、停电 频率fs(次／a)，并可求得系统的损失电 能，即期望不可供电量。
电力系统规划与可靠性-4-可靠性基础概要复习课程
t 0t
❖ 以上两个函数之间有如下关系
Ft
t
0
f
tdt
f t dF t
dt
密度函数曲线下的总面积等于1
f(t)
F ( t0 )
t0
x
Hale Waihona Puke 故障率❖ 假设元件已工作到t时刻，则把元件在t以后的△t 微小时间内发生故障的条件概率密度定义为该元 件的故障率。
t lit m 0 1tP在 t,tt 期 间 故 障t以 前 正 常
平均无故障工作时间
❖平均无故障工作时间（MTTF, Mean time to failure）
❖ 是寿命的数学期望值
M T T F 0 t f t d t 0 t d R t t R t 0 0 R t d t
MTTF0Rtdt
Rt et
MTTF etdt1
0
元件故障特性及有关指标
电力系统规划与可靠性-4-可靠 性基础概要
元件和系统
❖ 可靠性经典定义：指一个元件或一个系统在预定 时间内和规定条件下完成其规定功能的能力。
❖ 由这个定义可知，可靠性有四个要素： ❖ 1、对象 ❖ 2、功能 ❖ 3、时间 ❖ 4、使用条件
元件和系统
❖ 电力系统可靠性，一般将对象区分为元件和系统 ❖ 元件：是构成系统的基本单位 ❖ 在一个具体的系统里，元件不能再分割。
f (x)是随机变量X的概率密度。
概率密度函数
1. 设X为一连续型随机变量，x 为任意实数，X的 概率密度函数记为f(x)，它满足条件
(1) f (x) 0
(2) f (x)dx 1
2. f(x)不是概率，是频数
概率密度函数
密度函数 f(x)表示X 的所有取值 x 及其频数f(x)
❖ 以上两个函数之间有如下关系
Ft
t
0
f
tdt
f t dF t
dt
密度函数曲线下的总面积等于1
f(t)
F ( t0 )
t0
x
Hale Waihona Puke 故障率❖ 假设元件已工作到t时刻，则把元件在t以后的△t 微小时间内发生故障的条件概率密度定义为该元 件的故障率。
t lit m 0 1tP在 t,tt 期 间 故 障t以 前 正 常
平均无故障工作时间
❖平均无故障工作时间（MTTF, Mean time to failure）
❖ 是寿命的数学期望值
M T T F 0 t f t d t 0 t d R t t R t 0 0 R t d t
MTTF0Rtdt
Rt et
MTTF etdt1
0
元件故障特性及有关指标
电力系统规划与可靠性-4-可靠 性基础概要
元件和系统
❖ 可靠性经典定义：指一个元件或一个系统在预定 时间内和规定条件下完成其规定功能的能力。
❖ 由这个定义可知，可靠性有四个要素： ❖ 1、对象 ❖ 2、功能 ❖ 3、时间 ❖ 4、使用条件
元件和系统
❖ 电力系统可靠性，一般将对象区分为元件和系统 ❖ 元件：是构成系统的基本单位 ❖ 在一个具体的系统里，元件不能再分割。
f (x)是随机变量X的概率密度。
概率密度函数
1. 设X为一连续型随机变量，x 为任意实数，X的 概率密度函数记为f(x)，它满足条件
(1) f (x) 0
(2) f (x)dx 1
2. f(x)不是概率，是频数
概率密度函数
密度函数 f(x)表示X 的所有取值 x 及其频数f(x)
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绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
对于可修复设备，由于故障后还可以修复，再投 入工作，且长期经历着这种循环，所以，除计及设备 发生故障的概率外，还要计及故障后修复的概率，这
种情况下的可靠性指标称为可用率，它定义为：可
修复设备在长期运行中，处于或准备处于工作状态的 时间所占的比例。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
课程内容
■ 绪论 ■ 可靠性分析基础Fra bibliotek■ 电力系统可靠性分析 ■ 电力系统规划的优化方法 ■ 电源规划 ■ 电网规划
绪论
概述 电力系统可靠性的概念与研究方法 电力系统规划的概念与研究方法 电力系统规划与可靠性研究的新进展
绪论 — 概述
电力系统是一个复杂的大系统，虽然问题众多，但 归根结底是可靠性与经济性这两类问题。可靠性与经 济性是一个矛盾的两个方面，二者的对立统一决定了 电力系统的基本面貌。电力系统规划问题就是研究如 何在保证可靠性的前提下，最大限度地提高经济效益， 降低成本。所以，电力系统规划与电力系统可靠性既 是相互独立的两个研究方向，又密切相关，一般来说， 可靠性是研究电力系统规划问题的基础，研究规划问 题就必然涉及到可靠性问题。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
可靠性理论的发展，可以追溯到第二次世界大战 期间，当时德国为了对导弹的可靠性作出估计，提出 了关于可靠性的一个重要理论：任一元件的故障可能 导致系统（串联系统）故障，其可靠性等于各独立元 件可靠性的乘积。由于独立元件的可靠性是小于1的， 所以，系统的可靠性比系统中可靠性最差的一个元件 还要低。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
可靠性和经济性的协调等多方面内容，是一门边 缘学科，具有实用性、科学性和时间性三大特点。所 谓实用性是指可靠性研究和工程实践紧密联系，并为 工程实践服务；科学性是指可靠性研究有一套独特的 科学理论和方法，而不是猜测和粗略的判断；时间性 是指可靠性贯穿于产品或系统的整个设计、研制、开 发、运行过程。
绪论 — 概述
近年来，这一状况正在迅速得到改变，随着电力 市场的形成，为了经济的目的，必然要最大限度地降 低成本和提高系统的安全运行水平，规划与可靠性就 成了不能回避的问题，其研究工作也迅速增多。尤其 在城网规划和地区电网无功优化方面，人们投入了极 大的热情，并随之出现了一批研究成果。为适应形式 的发展，我校电力系统及其自动化专业决定开设电力 系统规划与可靠性课程，并希望以此能提高人们对此 课题的重视。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
关于可靠性的概念，一般是这样认识的：可靠性 （Reliability）是指一个元件、设备或系统在预定时 间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性 涉及元件失效数据的统计和处理、系统可靠性的定量 评定、可靠性和经济性的协调等多方面内容，是一门 边缘学科，具有实用性、科学性和时间性三大特点。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
与可靠性这一概念密切相关的还有可靠度和可 用率（Availability）。一般设备区分为不可修复设 备和可修复设备两大类，如在电力系统中，绝缘子
属不可修复设备，而发电机、变压器、短路器等大多 数设备属可修复设备。对于不可修复设备，其可靠性 是指在预期的时间（平均寿命）内，未发生故障这一 事件的概率，通常称为可靠度。
绪论 — 概述
电力系统规划与可靠性问题内容广泛，属交叉学 科，已经成为电力系统令人注目的一个研究方向。研 究电力系统规划与可靠性问题需要具备扎实的数学基 础，特别是概率与数理统计、规划数学、计算方法等。 虽然在大型电力国际（国内）会议上，电力系统规划 与可靠性都被列为单独的论文类别，但由于历史的原 因，相对于电力系统的其它研究方向而言，电力系统 规划与可靠性问题的研究相对滞后，表现为研究的人 员较少、重视程度不够、还有很多问题没有突破、研 究成果实际应用价值小等等。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
人们在日常生活和工程技术领域常常遇到对某一事 物、产品或系统可靠和不可靠的评论，这种评论是和 事物、产品或系统能否达到某一预期的功能联系在一 起的。例如，一台机器预期能连续工作10天，如果工 作到7天或更短的时间就损坏了，那它是不可靠的，如 果连续工作10天或更长时间，则它就是可靠的。这种 对可靠性问题的认识，还只是停留在模糊定性认识的 阶段，缺乏数量上严格和科学的计算方法，还不能称 之为可靠性理论。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
把可靠性研究的一般理论和方法与电力系统的工 程实际相结合，便形成电力系统可靠性。电力系统可 靠性是20世纪60年代以后发展起来的一门应用科学， 已渗透到了电力系统规划、设计、运行和管理的各个 方面。1970年，比灵顿（R.Billinton）发表了第一部 电力系统可靠性的专著——《电力系统可靠性估计》 （Power System Reliability Evaluation），以后， 许多关于电力系统可靠性的书刊专著相继问世。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
我国关于可靠性问题的研究大体始于20世纪70年 代后期，80年代初中期出版了一些有关可靠性的专著 和译著，对可靠性问题研究较多的主要是西安交通大 学和清华大学，重庆大学、电力科学研究院、华北电 力大学也进行了有关研究工作，如华北电力大学承担 了国家“七五”攻关子课题“三峡电站接入系统的可 靠性与经济性分析”，并于1989年通过了电力工业部 的技术鉴定。
绪论 — 电力系统可靠性的概念与研究方法
任一元件的故障可能导致系统（串联系统）故障， 其可靠性等于各独立元件可靠性的乘积。由于独立元 件的可靠性是小于1的，所以，系统的可靠性比系统 中可靠性最差的一个元件还要低。这种对可靠性的认 识，虽然非常简单，但已经上升到了理论的高度，因 而具有非常重要的意义。第二次世界大战以后，可靠 性理论在电子、空间技术以及其它工程技术领域得到 了越来越广泛的应用和发展，并迅速成为一门独立的 学科。
关于设备的两种可靠性指标可靠度和可用率，同 样适用与元件和系统。电力系统是典型的可修复系统， 其中的主要元件都是可修复元件。为了便于不同场合 的应用，已提出了大量电力系统可靠性的具体指标。 如电力不足概率（LOLP）、电力不足频率（FLOL）、 电力不足持续时间DLOL 等等。