电力系统可靠性及其综述

电力系统可靠性综述文献

引言：

电力系统可靠性⑴是指电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用

户供应电力和电能量的能力的量度，包括充裕度和安全性两个方面。充裕度是指电力系

统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力，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，又称为静态可靠性，即在静态条件下电力系统满足用户电

力和电能量的能力；安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，如突然短路或未预料到

的失去系统元件的能力，也称为动态可靠性，即在动态条件下电力系统经受住突然扰动

且不间断地向用户提供电力和电能量的能力。电力系统可靠性是通过定量的可靠性指标

来量度的。一般可以是故障对电力用户造成的不良后果的概率、频率、持续时间、故障

引起的期望电力损失及期望电能量损失等，不同的子系统可以有不同的可靠性指标。电

力系统规模很大，习惯上将电力系统分成若干子系统，根据这些子系统的功能特点分别

评估各子系统的可靠性。

1. 发电系统可靠性

发电系统可靠性是指统一并网的全部发电机组按可接受标准及期望数量满足电力系统的电力和电能量需求的能力的量度。发电系统可靠性指标可以分为确定性和概率性两类。过去曾广泛应用确定性可靠性指标来指导电力系统规划和运行，如百分数备用法和偶然故障备用法。这两种方法均缺乏应有的科学分析，目前已逐渐被概率性可靠性指标所代替。概率法常用的可靠性指标有：电力不足概率（LOLP、频

率及持续时间（F&D、电量不足概率（L O E P）、电力不足期望（LOLE。国际上曾一

度采用LOLP（loss of load probability 、作为发电系统可靠性指标，但该方法

过于粗略，评估误差较大，且无法计算有关电量指标。后来人们又提出了更为详细的计

算电力不足概率的指标和方法，即电力不足小时期望值LOLH（h/a、。该方法以

每天24h的实际负荷变化情况为负荷曲线模型，计算出电力不足小时期望值。国际上关于发电系统可靠性计算的另一个常用的指标为电量不足期望值EENQ2］意义为在某

一研究周期内由于供电不足造成用户减少用电量的期望值。该指标能同时反映停电的概

率与停电的严重程度，而且更便于把可靠性与经济性挂钩，因此EEN指标日益

受到重视。文献⑻针对我国电力系统的特点，以LOL和EEN作为可靠性指标，计算了

全国统一的指标参数，并绘出了综合最优发电系统可靠性指标曲线，对我国的电源规划

及发电系统可靠性研究有重要的参考价值。其他可靠性指标虽有应用，但不普遍。发电

系统可靠性评估传统的方法有两种：解析法和蒙特卡洛法。两种方法均存在缺点。解析

法计算量随着元件数的增多呈指数增长，当系统规模大到一定程度时，采用此法有一定

的困难；蒙特卡洛法计算误差与试验次数的平方根成反比，为降低误差必须显著增加计

算时间。为了提高可靠性评估的准确性，减少计算时间，

人们先后提出了一些改进的新方法。文献⑵提出了随机生产模拟评估方法。这种方法的特点是在同时考虑机组的容量及电量约束的条件下，确定系统的最优运行状态，可以计算出燃料费用等经济性指标和LOLH EENS等可靠性指标。与传统的发电系统可靠性计算方法相比，采用电力系统随机生产模拟的方法可以提供更多的信息量，更能反映电量约束等实际情况。文献［4］介绍了用模糊数学计算发电系统可靠性的一种新方法。该方法将系统负荷数据“模糊化”，同时在机组追加算法的基础上进行模糊修正，通过负荷的模糊聚类简化计算，提高了计算效率。文献［5］提出了基于神经网络的发电系统可靠性评估方法。该方法对于每一个可靠性参数而言，仅需要较少的训练样本而且，此方法对于可靠性计算的精确度很高，它可以改善可靠性评估的效益。文献⑹针对电网互连和市场的新环境下发电容量和负荷具有更强的不确定性的特点，利用盲数运算建立了可靠性评估模型，并给出了相应的两个指标：发电系统可靠性盲数期望GRB 和盲数可信度GRBC该盲数模型对于发电系统充裕度评估具有一定的宏观参考价值。对应的两个指标能从量及其分布的角度对系统长期的电能供需情况作出近似的指示。

2. 发输电系统可靠性

发输电系统可靠性是指由统一并网运行的发电系统和输电系统综合组成的发输电合成系统，按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和电能量的能力。发输电合成系统可靠性包括充裕度(adequacy)和安全性(security )两方面。长期以来，发输电系统可靠性的主要研究仍集中在充裕度方面。安全性评估的计算复杂性远大于充裕度评估。由于问题的复杂性，目前在模型、算法、软件等方面，国内外都是处于起步和探索阶段。近年来，国内外的高校、研究机构和电力部门已相继研制了各种发输电可靠性分析软件。文献⑺通过对国内外14种不同发输电可靠性分析软件的七个方面的比较，归纳出这些软件的主要功能和特点。文献认为现有软件的功能和所提供的风险指标能够基本满足现阶段电力系统规划和运行分析的需要，同时指出应在用户停电损失费用的统计分析、停电损失的计算机模拟和可靠性标准问题等方面作进一步的研究工作。国内研究者在这方面做了大量的工作。合肥工业大学设计的REBULK软件⑺和清华大学设计的TH-BESRE软件［9］对IEEE—RTS7测试系统进行了安全性评估，结果表明算法均有效、可行。文献［10］中由广东工业大学设计的评估计算软件，可以计算不同方案的可靠性指标，为方案的比较提供了依据。在作规划时，每个方案都有具体的数量指标，克服了过去比较方案时只是定性分析的缺点。这些软件均具有重要的的学术意义和实用价值。3. 输电系统可靠性

输电系统可靠性是指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能力的量度。输电系统可靠性指标同发电系统一样也分为确定性和概率性两类。确定性指标有最大线路流、最大电力不足和最大电量不

足。概率指标同发电系统基本相同。输电系统可靠性的计算方法也很多。文献［18］通