《農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃》課件第5章z

1、第 六章 配電網(wǎng)可靠性規(guī)劃6.1 可靠性管理的基本定義和要求 6.2 配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的計算方法6.3 配電網(wǎng)可靠性評估6.4 具有分段和分支開關(guān)單向供電配電網(wǎng)的可靠性 分析 6.5 環(huán)網(wǎng)供電可靠性評估6.6 系統(tǒng)可靠性分析6.7 網(wǎng)架供電可靠性的計算6.8 氣象條件對系統(tǒng)可靠性的影響7/15/20221華北電力大學(xué)電力工程系 供電可靠性是配電網(wǎng)第一質(zhì)量指標(biāo)。在變電所、送配電線路建設(shè)和改造前后，對網(wǎng)架可靠性的增強、送配電線路可靠性的提高，皆需要給以評價。另外，在規(guī)劃多種方案進行比較時，也將要比較供電可靠性指標(biāo)。 因此，在本章中將介紹供電可靠指標(biāo)的基本定義、計算和評估方法，以期在農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃中付諸應(yīng)

2、用。 6.1 可靠性管理的基本定義和要求 一、供電系統(tǒng)及其設(shè)施的定義 1.低壓用戶供電系統(tǒng)及其設(shè)施 低壓用戶供電系統(tǒng)是指由公用配電變壓器二次側(cè)出線套管開始至低壓用戶的計量收費點為止范圍內(nèi)所構(gòu)成的供電網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)施為連接至接戶線為止的中間設(shè)施。 7/15/20222華北電力大學(xué)電力工程系2.中壓用戶供電系統(tǒng)及其設(shè)施 中壓用戶供電系統(tǒng)由變電所10(6)kV出線母線側(cè)隔離開關(guān)開始，至公用配電變壓器二次側(cè)出線套管為止，包括10(6)kV用戶的電氣設(shè)備與供電部門的分界點為止范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)；其設(shè)施為連接的中間設(shè)施。與之相應(yīng)，以10(6)kV電壓受電的用戶為中壓用戶，以10(6)kV供電系統(tǒng)中的公用配變作為中壓

3、用戶統(tǒng)計單位。 3.高壓用戶供電系統(tǒng)及其設(shè)施 高壓用戶供電系統(tǒng)，是指由各變電站35kV或以上電壓的出線母線側(cè)隔離開關(guān)開始，至35kV用戶變電所與供電部門的分界點為止范圍內(nèi)所構(gòu)成的供電網(wǎng)絡(luò)及其連接的中間設(shè)施。與之相應(yīng)，以35kV或以上電壓受電的用戶被定義為高壓用戶；把每一個以相應(yīng)電壓受電的變電所作為一個高壓用戶的統(tǒng)計單位。 需要指出的是：這里所指的供電系統(tǒng)定義以及高、中、低壓的劃分，只適用于配電網(wǎng)可靠性的統(tǒng)計。 7/15/20223華北電力大學(xué)電力工程系二、供電系統(tǒng)狀態(tài)的劃分1.運行狀態(tài) 運行狀態(tài)是指用戶可以從供電系統(tǒng)獲得預(yù)定電能的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，供電設(shè)施與電網(wǎng)相連接，并處于帶電的狀態(tài)。 2.

4、停運狀態(tài) 停電狀態(tài)是指供電設(shè)施由于故障、缺陷、檢修、試驗等原因與電網(wǎng)斷開，處于不帶電的狀態(tài)。其主要包括故障停電、計劃停電、臨時停電、系統(tǒng)限電等。 三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計范圍和分類1、供電設(shè)施的統(tǒng)計 按照國家的有關(guān)規(guī)定，統(tǒng)計范圍內(nèi)的供電設(shè)施主要包括如下4部分。 (1)變電站的供電設(shè)施。包括斷路器、隔離開關(guān)、架空線、電纜出線、電流互感器、電壓互感器、避雷器、耦合電容器、阻波器、繼電保護和自動化裝置及其他設(shè)備等。 7/15/20224華北電力大學(xué)電力工程系(2)線路供電設(shè)施。包括架空線、電纜線路、配電變壓器、電力電容器、跌落式熔斷器、柱上油開關(guān)、線路重合器、線路分段器、柱上隔離開關(guān)、SF6柱上自動斷路器、避雷

5、器及其他設(shè)備。(3)開閉站和配電室設(shè)施。包括斷路器、隔離開關(guān)、電纜進出線、互感器、繼電保護和自動化裝置以及其他設(shè)備。(4)用戶設(shè)備。 2.統(tǒng)計資料的來源和分類 (1)統(tǒng)計資料的來源。主要是調(diào)度每年的各種記錄、計表等。 (2)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分類。主要按下述原則進行。 1)對于供電系統(tǒng)基本情況統(tǒng)計，按高、中、低壓用戶進行分 類，并形成高壓、低壓基本情況統(tǒng)計表。 2)供電系統(tǒng)的停電，可按停電原因和停電設(shè)備進行分類。 3)供電可靠性指標(biāo)統(tǒng)計表，按高、中、低壓分別進行統(tǒng)計。 4)可靠性指標(biāo)匯總表，按高壓、中壓分別進行統(tǒng)計。 在數(shù)據(jù)收集中應(yīng)力求準(zhǔn)確無誤，從而提高評估的可信性。 7/15/20225華北電力大學(xué)

6、電力工程系四、配電線路狀態(tài)流程圖和流程表在收集數(shù)據(jù)中，可從起始日期開始，隨著時間的推移，畫出圖61所示的線路狀態(tài)流程圖，年末再列出如表61所示的流程表。 7/15/20226華北電力大學(xué)電力工程系6.2 配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的計算方法 一、可靠性指標(biāo)的計算 為了計算供電局、農(nóng)電局或是某個供電區(qū)的配電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，必須使用如表62所示的原始數(shù)據(jù)表假定總的用戶數(shù)為3000個，配電線路總長度為1500km。1.系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)SAIFI(System Average Interruption Frequency Index)是指系統(tǒng)供電的每個用戶在單位時間內(nèi)的平均停電次數(shù)。其可

7、用1年中用戶停電積累的戶次數(shù)除以系統(tǒng)供電的總用戶數(shù)來計算，即 7/15/20227華北電力大學(xué)電力工程系2、用戶平均停電頻率指標(biāo) 用戶平均停電頻率指標(biāo)CAIFI(Customer Average Interruption Frequency Index)是用1年中用戶停電的戶次數(shù)除以受停電影響的用戶數(shù)。因為在1年中，并不是所有用戶都受停電的影響，因此，以CAIFI指標(biāo)與SAIFI指標(biāo)僅是分母有區(qū)別。若受影響的用戶為2100戶，則 7/15/20228華北電力大學(xué)電力工程系3系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間 系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間SAIDI(System Average Interruption Durati

8、on Index)的意義是指系統(tǒng)供電的用戶，在1年中的平均持續(xù)停電時間。它可用1年中用戶經(jīng)受的停電戶時數(shù)的總和除以系統(tǒng)供電的總用戶數(shù)來求得，其數(shù)學(xué)表達式為 4用戶平均停電持續(xù)時間 用戶平均停電持續(xù)時間CAIDI(Customer Average Interruption Duration Index)的意義是指用戶1年中停電的總戶時效，除以總戶次數(shù)，即 7/15/20229華北電力大學(xué)電力工程系 5平均供電可用度指標(biāo) 平均供電可用度指標(biāo)ASAI(Average Service Availability Index)的意義是指1年中，用戶不停電小時數(shù)與用戶要求的總供電小時數(shù)之比。總供電小時數(shù)應(yīng)以

9、用戶總數(shù)乘以全年的總供電小時數(shù)8760h。其數(shù)學(xué)公式為平均供電可用度是一個很重要的指標(biāo)，是主管部門對供電局、農(nóng)電局的考核指標(biāo)，通常主管部門所下達的供電可靠率指標(biāo)就是這項指標(biāo)。若所下達的供電可靠率為0.9950，則該供電局、農(nóng)電局則完成了該項指標(biāo)。 6平均不可用度指標(biāo) 平均不可用度指標(biāo)ASUI(Average Service Unavailability Index)的意義是指1年中用戶停電戶時數(shù)與要求供電總戶時數(shù)之比。 7/15/202210華北電力大學(xué)電力工程系 二、分項可靠性指標(biāo)的計算 為了進行深入的分析，可對計劃檢修、缺陷處理、突發(fā)性故障各項可靠性指標(biāo)，分別進行計算?，F(xiàn)根據(jù)表62中的數(shù)據(jù)

10、將計算結(jié)果列寫如下。 計劃欄中，有配電作業(yè)計劃和變電站全停計劃兩項，其戶次數(shù)為7400+2300=9700(戶次)，如此計劃停電的戶時數(shù)為80600，故 同理，可算出缺陷處理可靠性指標(biāo)、突發(fā)性故障指標(biāo)的情況。 7/15/202211華北電力大學(xué)電力工程系三、供電可靠性計算曲線供電可靠性曲線依據(jù)下述公式繪出，即 如果用戶平均停電小時數(shù)為0.876h/戶，則 這就是說，供電可靠率每0.01與0.876h/戶相對應(yīng)，如圖62所示。這條曲線便于掌握和控制供電可靠率，對確?？煽啃灾笜?biāo)的完成起到指導(dǎo)作用。 7/15/202212華北電力大學(xué)電力工程系例如：在1年中的某一時期，已經(jīng)出現(xiàn)平均停電21h/(戶年

11、)，但還有許多影響用戶停電的作業(yè)，年度指令指標(biāo)為99.75，還允許發(fā)生平均停電幾小時?此時，可從圖6-2的縱坐標(biāo)99.75處畫水平虛線在曲線上找出交點A,查點A橫坐標(biāo)為21.8h/戶。這就是說，還允許發(fā)生0.8h/戶。如此有35310.8=2824.8（戶h）如果停電作業(yè)時間必須為8h，那么只允許353戶停電。如果這次停電需要影響400戶，則必須集中人力，使停電作業(yè)不超過7h。 7/15/202213華北電力大學(xué)電力工程系6.3 配電網(wǎng)可靠性評估 一、配電網(wǎng)可靠性評估的意義 所謂配電網(wǎng)可靠性的評估，是對已運行的配電網(wǎng)，或是新設(shè)計的配電網(wǎng)，在所用線路設(shè)備的情況下的供電可靠性作出評價，以此來判定該

12、配電網(wǎng)供電可靠性的優(yōu)劣。通過對配電網(wǎng)可靠性的評估，可以確定出預(yù)安排停電、變電所全停、故障停電，對供電可靠性的影響，并以此來確定提高供電可靠性的技術(shù)措施和尋求提高供電可靠性的管理方法。 二、單向供電、不設(shè)線段和分支操作開關(guān)配電網(wǎng)可靠性評估 1線段原始參數(shù)的確定 如果某供電局配電線路為1500km、電壓為10kV，全年共發(fā)生故障為90次，則每公里的故障率為 7/15/202214華北電力大學(xué)電力工程系 若某條10kV出線的公里數(shù)、用戶數(shù)如圖63所示，則根據(jù)每年、每公里線路的故障率 0.06可以計算出 7/15/202215華北電力大學(xué)電力工程系1線段原始參數(shù)變電所全停：一年一次，持續(xù)9小時； 預(yù)安

13、排停電：21.5小時/(戶年)；該條線路故障率：0.67(次/年),3小時排除故障。 2. 可靠性的評估（計算ASAI） 變電所全停： 預(yù)安排停電： 故障停電： 7/15/202216華北電力大學(xué)電力工程系將上述計算的數(shù)據(jù)標(biāo)注在圖63的括號中。根據(jù)表62知道，配電作業(yè)事故欄，其停電累計小時數(shù)為230h，則每次停電的平均時間為 這些數(shù)據(jù)為進行配電網(wǎng)供電可靠性評估的原始數(shù)據(jù)。有了這些數(shù)據(jù)，則可進行配電網(wǎng)供電可靠性的評估。 2可靠性的評估 (1)變電所全停的戶時數(shù)計算。當(dāng)變電所全停時，所有37個用戶皆受停電影響，故當(dāng)全停一次為9h時，則其戶時數(shù)為 (2)配電線路預(yù)安排停電。包括表62中計劃和臨時兩項

14、，其總和時數(shù)為2150h，若該項停電次數(shù)為340次，則 每次平均停電時間為 7/15/202217華北電力大學(xué)電力工程系若該配電線路全長為15km，則其故障率為 全年每戶平均停電時間為 故預(yù)安排停電的戶時數(shù)為 (3)故障停電戶時數(shù)的計算。因為線路沒有裝設(shè)分支開關(guān)，故當(dāng)線路中任何一點發(fā)生永久性故障，都將造成全線停電，其停電時間則為排除故障時間，設(shè)其為3h。 根據(jù)各段線路的故障率，可求其總故障率為 故因故障停電的戶時數(shù)為 7/15/202218華北電力大學(xué)電力工程系 (4)系統(tǒng)可用度指標(biāo)計算?？紤]變電所全停、預(yù)安排停電、故障停電三種原因的影響系統(tǒng)的可用度指標(biāo)為 單獨考慮故障停電的系統(tǒng)可用度指標(biāo)為

15、三、計算結(jié)果分析 (1)影響配電線路供電可靠性的三個因素中，變電所全停的戶時數(shù)333戶h，占總戶時數(shù)的27.68；計劃停電的戶時數(shù)795.5戶h，占總戶時效的66.13；故障停電的戶時數(shù)為74.37戶h，占總戶時數(shù)的6.19。 7/15/202219華北電力大學(xué)電力工程系 (2)從計算的數(shù)值來看，預(yù)安排停電、變電所全停對停電戶時數(shù)的影響相當(dāng)大，它們是提高配電網(wǎng)供電可靠性的主要障礙。因此，為了提高供電可第性，必須改革當(dāng)前的管理制度，諸如預(yù)防性試驗制度、定期登檢、清掃制度；采用在使用期內(nèi)不檢修或少檢修的電氣設(shè)備，達將會使供電可靠性大幅度地進行提高。目前，有些供電局、農(nóng)電局已經(jīng)改革以前的計劃檢修方式

16、，正在推行狀態(tài)檢修，其不但使電網(wǎng)供電可靠性有所提高，而且大大地增加了企業(yè)的售電量，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。 (3)當(dāng)改革管理方式和采用不檢修或少檢修的設(shè)備之后，變電所全停和計劃停電的戶時數(shù)可以大為減少。但是，即使消除這兩種原因，供電可靠率也只能提高到99.98。為了使供電可靠率提高到小數(shù)點后4個“9”，則必須降低故障停電的戶時數(shù)。這就需要使用線路重合器、分段器，消除配電線路因暫時性故障而造成的停電，將出現(xiàn)永久性故障的這段線路從電網(wǎng)中隔離出來，以保證健康段的正常供電。 7/15/202220華北電力大學(xué)電力工程系6.4具有分段和分支開關(guān)單向供電配電網(wǎng)的可靠性分析 一、分段和分支開關(guān)的連接 分段和分

17、支開關(guān)的接線如圖64所示，該分段與分支開關(guān)為普通隔離開關(guān)，手動操作，而A、B、D、E、F、G、H、I、J各供電戶數(shù)與圖63相同。下面來分析線路加裝隔離開關(guān)后，供電可靠性的評估。 7/15/202221華北電力大學(xué)電力工程系二、供電可靠性的評估 (1)各線段當(dāng)變電所全停時皆受停電影響，故其戶時數(shù)仍為333戶h/年。 (2)預(yù)安排全線停電作業(yè)情況仍為795.5戶h/年。 (3)故障停電，情況評估如下。 1)當(dāng)故障發(fā)生在86號桿以左的主干線上，與以上所述不裝 設(shè)開關(guān)一樣，造成全線長時間停電，故障停電的戶時數(shù) 仍為74.37戶h/年。 2)當(dāng)故障發(fā)生在86104號桿的干線上，變電所出口斷路器 跳閘，強

18、送不良；維修人員于0.3h內(nèi)趕到現(xiàn)場，拉開86處 斷路器后，試送良好；經(jīng)3h排除故障，又將86處開關(guān)合 閘，送電良好。其停電戶時數(shù)為 7/15/202222華北電力大學(xué)電力工程系3)當(dāng)故障發(fā)生在l04117干線上，變電所出口開關(guān)跳閘，強送不良；0.3h后，拉開104處開關(guān)后，試送良好；3h排除故陳，合104處開關(guān)，送電正常。其停電戶時數(shù)為 4)故障發(fā)生在任一分支線上變電所出口開關(guān)跳閘，強送不良；0.3h拉開分支開關(guān)向主干和分支送電良好，3h排除故障，合分支開關(guān)，恢復(fù)故障支路供電。由此得出： 7/15/202223華北電力大學(xué)電力工程系分支的平均停電戶時數(shù)為 考慮干線和分支停電的平均戶時數(shù)為 (

19、4)供電可用度為 (5)考慮變電所全停和預(yù)安排停電時的可用度為 7/15/202224華北電力大學(xué)電力工程系 三、增設(shè)配電開關(guān)配電網(wǎng)可靠性評估 如果在圖64隔離開關(guān)處再增設(shè)配電開關(guān)，各線段和分支的故障率和供電戶數(shù)皆不變，下面來評估增設(shè)配電開關(guān)后的供電可靠性(注：有關(guān)配電開關(guān)方面的內(nèi)容將在以后介紹)。 1變電所全停的戶時數(shù) 由于變電所出口采用重合器，一次設(shè)備的可靠性增強，考慮3年全停1次，每次停電時間由9h縮減至4h，其影響的戶時數(shù)為 2預(yù)安排停電 不進行設(shè)備的定期檢修，只考慮設(shè)備的缺陷處理，每年每戶的平均停電時間為0.8h，則預(yù)安排停電的戶時數(shù)為 7/15/202225華北電力大學(xué)電力工程系3

20、故障停電（1）當(dāng)故障發(fā)生在86號桿左側(cè)干線，故障停電的戶時數(shù)為 (2)當(dāng)故障發(fā)生在86l04號桿的干線上，出口重合器跳閘，重合不成功。86號桿處的電壓型配電開關(guān)分斷；3h排除故障后，手動合閘86處的配電開關(guān)。其停電戶時數(shù)為 (3)當(dāng)故障發(fā)生在104117干線上，變電所出口重合器跳閘，重合不成功，則104號桿處的電壓型配電開關(guān)自動分斷，再次重合，供電正常；3h排除故障后，手動合閘104處開關(guān)，恢復(fù)供電。其停電戶時數(shù)為 7/15/202226華北電力大學(xué)電力工程系(4)故障發(fā)生在任一分支上，變電所重合不成功，分支開關(guān)處的配電開關(guān)分斷，重合良好；3h排除故障，合分支開關(guān)，恢復(fù)分支供電，如此有戶時數(shù)分

21、別為 分支平均停電戶時數(shù)為 考慮干線和分支的平均停電戶時數(shù)為 7/15/202227華北電力大學(xué)電力工程系4供電可用度供電可用度為5考慮變電所全停和預(yù)安排停電時的供電可靠率考慮變電所全停和預(yù)安排停電時的供電可靠率為 四、結(jié)論 (1)在使用電壓型配電開關(guān)之后，如果改進管理方法，將可以使 供電可靠率提高到小數(shù)點后3個“9”。 (2)在裝設(shè)配電開關(guān)后，即使變電所沒有全停，也沒有預(yù)安排停 電，只考慮故障停電，欲使供電可靠串達到小數(shù)點后4個 “9”，也相當(dāng)困難。 (3)為達到小數(shù)點后4個“9”，則必須縮短每次處理故障的時間， 另外則需降低線路的故障率，提高配電網(wǎng)質(zhì)量。 7/15/202228華北電力大學(xué)

22、電力工程系6.5 環(huán)網(wǎng)供電可靠性評估 一、帶分段、分支開關(guān)有備用電源的配電網(wǎng)供電可靠性評估 如圖64所示，假如配電網(wǎng)右端117號桿處有備用電源，線路各分段、分支開關(guān)皆為普通隔離開關(guān)，現(xiàn)在來評估這種類型配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性。 1變電所全停作業(yè) 當(dāng)線路左側(cè)變電所需全停作業(yè)時，可先接通117處的開關(guān)，使兩電源并列，后拉開左側(cè)變電所線路開關(guān)，可以不因原變電所全停而發(fā)生停電。故受影響的戶時數(shù)為0。2. 線路預(yù)安排停電 與第三節(jié)所介紹的情況一樣，線路預(yù)安排停電的戶時數(shù)仍為7955戶h/年。7/15/202229華北電力大學(xué)電力工程系3故障停電 (1)當(dāng)故障發(fā)生在186的主干線上，變電所開關(guān)重合不成功，經(jīng)0

23、.3h拉開86處開關(guān)，然后送上117處開關(guān)由備用電源向11786段送電，11786段停電為0.5h。經(jīng)3h排除故障，由原變電所送電，恢復(fù)原系統(tǒng)。其停電戶時數(shù)為 (2)當(dāng)故障發(fā)生在86104干線上，原變電所開關(guān)跳閘，經(jīng)0.3h拉開86和104處開關(guān)，合上原變電所開關(guān)，186段停電0.3h；維修人員合上117處開關(guān)，117104之間停電0.7h。3h排除故障，合上86l04處開關(guān)，恢復(fù)原系統(tǒng)。其停電戶時數(shù)為 7/15/202230華北電力大學(xué)電力工程系(3)當(dāng)故障發(fā)生在104117干線上，原變電所開關(guān)重合不良，經(jīng)0.3h拉開104開關(guān)，合上原變電所開關(guān)，1104段停電0.3h；3h排除故障，接通1

24、04處開關(guān)。其停電戶時數(shù)為 (4)當(dāng)故障發(fā)生在分支上時，正如第四節(jié)的計算一樣，其停電戶時數(shù)為16.38戶h/年。四種情況平均停電戶時數(shù)為 4供電可靠度（1）只計故障停電時有 7/15/202231華北電力大學(xué)電力工程系（2）考慮變電所全停、預(yù)安排停電和故障停電三種情況，得 5采用配電開關(guān)有備用電源的配電網(wǎng)供電可靠性評估（1）評估條件。若在圖5-4中隔離開關(guān)處各串以電壓型配電開關(guān)，隔離開關(guān)只作為檢修時的明顯開斷點，并于117處有備用電源經(jīng)重合器合閘。正常時，該重合器是短開的，線路其余參數(shù)不變。（2）變電所全停作業(yè)的戶時數(shù)。當(dāng)左側(cè)變電所欲全停時，可先接通117處重合器，使兩電源并列，后跳開左側(cè)重合

25、器，全線由右側(cè)電源供電，可不因原變電所全停而發(fā)生停電，故受影響的戶時數(shù)為0。（3）預(yù)安排停電的戶時數(shù)。如同第四節(jié)所述，停電戶時數(shù)為29.6戶h/年。7/15/202232華北電力大學(xué)電力工程系（4）故障停電。情況評估如下。 1)故障發(fā)生在186干線上。當(dāng)故障發(fā)生在186號桿的干線上，原變電所重合器跳開，重合不良，86處開關(guān)自動分斷，117備用電源自動投人，由備用電源向86117段送電。經(jīng)3h排除故障，恢復(fù)原系統(tǒng)。其停電戶時數(shù)為2)當(dāng)故障發(fā)生在86104干線上。原變電所開關(guān)跳閘，重合不良，86處開關(guān)甲種閉鎖在開斷狀態(tài)，104處開關(guān)乙種閉鎖在開斷狀態(tài)，隔離了故障段后，原變電所開關(guān)重合成功，向186

26、段供電。117處備用電源投入，向104117段供電。3h后排除故障，恢復(fù)原系統(tǒng)。其停電戶時數(shù)為 7/15/202233華北電力大學(xué)電力工程系3)當(dāng)故障發(fā)生在104117干線上。原變電所開關(guān)重合不良，104處開關(guān)自動分斷，1104重合成功。3h排除故障，恢復(fù)原系統(tǒng)。其停電戶時數(shù)為 4)故障發(fā)生在支線上，其停電戶時數(shù)如同第四節(jié)所敘述的一樣，為9.76戶h/年?？紤]四種情況，平均停電戶時數(shù)為 供電可用度為 7/15/202234華北電力大學(xué)電力工程系6.6 系統(tǒng)可靠性分析 一、串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 在供電可靠性計算中，常常需要根據(jù)元件的可靠度或者故障率，對整個系統(tǒng)的可靠度或故障率作出估計，本節(jié)中我們來介

27、紹這種計算方法。 如圖65所示的串聯(lián)系統(tǒng)，有n個元件串聯(lián)，則系統(tǒng)的可靠度或故障率可用下面的方法來進行計算。 1系統(tǒng)的可靠度計算如設(shè)組成串聯(lián)系統(tǒng)的第個元件的可靠度為，而全系統(tǒng)的可靠度為P，則有 這就是說，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度比最低可靠度的元件的可靠度還要低。因此，在組成配電網(wǎng)時，應(yīng)盡量簡化線路，減少串聯(lián)元件的個數(shù)，以增加系統(tǒng)供電的可靠性。 7/15/202235華北電力大學(xué)電力工程系2. 串聯(lián)系統(tǒng)故障率的計算如設(shè)組成串聯(lián)系統(tǒng)的第個元件的故障率為i，則全系統(tǒng)的故障率為即串聯(lián)系統(tǒng)的故障率等于組成系統(tǒng)所有元件的故障率之和。 二、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性分析 如果系統(tǒng)有n個元件并聯(lián)，如圖66所示，則其故障率和可靠度可

28、以計算如下。 1故障率的計算如果n個元件是相互獨立的，即一個元件發(fā)生故障與否與另一元件無關(guān)，則系統(tǒng)的故障率為 2系統(tǒng)的可靠度系統(tǒng)的可靠度為 式中 i第i元件的故障率： 表示乘積。 7/15/202236華北電力大學(xué)電力工程系 設(shè)Pmax為系統(tǒng)中可靠度最高的元件的可靠度，而可靠度最高的元件的故障率將是最小，設(shè)其為min，因為有 故有 可見，相互獨立的n個元件所組成的并聯(lián)可靠度，比系統(tǒng)中可靠度最高的元件的可靠度Pmax還要高。 三、不是獨立元件所構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng) 如果有兩個不是相互獨立的元件，其所構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)如圖67所示。若其元件A、B的可靠度分別為PA、PB，則系統(tǒng)的可靠度為 7/15/2022

29、37華北電力大學(xué)電力工程系6.7 網(wǎng)架供電可靠性的計算 構(gòu)成網(wǎng)架的主要元件有輸電線路、各種斷路器、隔離開關(guān)等。按照負荷的要求所有的網(wǎng)絡(luò)元件之間形成各種聯(lián)接，為了能從整體上評價系統(tǒng)的可靠性，則必須把各元件形成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用等效原理，用一個集中的參數(shù)表示出來。在等效中作出下述假定。(1)形成網(wǎng)架的各條輸電線路的運行狀態(tài)變化，服從以故障率()、修復(fù)率()為參數(shù)的指數(shù)規(guī)律。 (2)故隨和修復(fù)是相互獨立的隨機事件，輸電線路運行狀態(tài)變化也是隨機事件。 (3)輸電線路的修復(fù)是在故障后及時進行的，而當(dāng)修復(fù)后，立即投運。根據(jù)上述假定對常見的聯(lián)接給出下述等效方法。 7/15/202238華北電力大學(xué)電力工程系

30、一、串聯(lián)結(jié)構(gòu)的等效情況 圖610中結(jié)出兩條輸電線路串聯(lián)構(gòu)成的系統(tǒng)，其故障率分別為1和 2，而修復(fù)率分別為1和2 。圖610(b)給出了兩元件串聯(lián)的框圖，而圖610(c)給出了系統(tǒng)A、C之間的等效框圖，設(shè)等效系統(tǒng)的參數(shù)分別為s、s。 如同在配電網(wǎng)中所介紹的概念一樣，元件的故障率i表示元件i從工作狀態(tài)向故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率；而元件的修復(fù)率i是表示元件i從故障狀態(tài)向工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率。鑒于串聯(lián)結(jié)構(gòu)的連接特點，只要在串聯(lián)中有一個元件失效，都將導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效。 7/15/202239華北電力大學(xué)電力工程系若設(shè)元件1的可靠度為元件2的可靠度為 則元件1、2所組成系統(tǒng)的可靠度為 如此，兩元件串聯(lián)系統(tǒng)的等效故

31、障率為 推廣到一般情況，對有n個元件串聯(lián)的系統(tǒng)，其等效故障率為 對可修復(fù)系統(tǒng)來說，常采用可用率A（t）的概念?？捎寐逝c可靠度是不同的，其不同點在于：可靠度要求在0t時間內(nèi)連續(xù)工作，而可用率則無此要求。如果元件在0t內(nèi)發(fā)生過故障，一經(jīng)修復(fù)，在時刻t又處于正常狀態(tài)，說明元件仍是可用的。因此，就一般情況而言，可用率總是大于可靠度R（t）。 7/15/202240華北電力大學(xué)電力工程系可修復(fù)元件的可用率A（t）等于元件的修復(fù)率與修復(fù)率、故障率之和(+)的比，即 若 則元件1、2所構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)的可用率為 如果考慮 1 2則系統(tǒng)等效修復(fù)率為 式中 系統(tǒng)故障率。 7/15/202241華北電力大學(xué)電力工程系

32、二、并聯(lián)結(jié)構(gòu)的等效情況 若網(wǎng)架為圖611(a)所示的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其等值框圖如圖6(b)、圖611(c)所示。 1并聯(lián)系統(tǒng)運行機制 (1)并聯(lián)系統(tǒng)所構(gòu)成的網(wǎng)架，只有參與并聯(lián)的元件1、2都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才停運，且只要有一個元件運行，系統(tǒng)則運行。因此，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度比參與并聯(lián)的元件中最可靠的元件的可靠度還要高。 (2)并聯(lián)系統(tǒng)有四種狀態(tài)：元件l、2都完好；元件1故障，元件2完好；元件2故障，元件1完好；元件1、2都發(fā)生故障。 在這四種狀態(tài)中只有第四種狀態(tài)即元件l、2皆發(fā)生故障且沒有修好的情況下才導(dǎo)致系統(tǒng)的停運。7/15/202242華北電力大學(xué)電力工程系2并聯(lián)系統(tǒng)的等效參數(shù)(1)可修復(fù)元件的不可用度為 根據(jù)并聯(lián)運行機制，唯有元件1、2皆不可用，系統(tǒng)才不可用，故系統(tǒng)的不可用度Qs(t)為(2)元件的修復(fù)率為 因此其未修復(fù)率為 根據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)的運行機制，只有元件1、2皆未修復(fù)，系統(tǒng)才停運，則系統(tǒng)的未修復(fù)率為 據(jù)此可得系統(tǒng)等效修復(fù)率s為 7/15/202243華北電力大學(xué)電力工程系由上述公式可解并聯(lián)系統(tǒng)等效故障率為考慮到 上式可變?yōu)?上