基于GO法的电气主接线可靠性评估

韩富春 赵 珂 李春叶

（太原理工大学电气与动力工程学院，太原 030024）

1 引言

电气主接线是发电厂、变电站的重要组成部分，电气主接线的可靠性评估是电力系统可靠性研究的重要内容之一。目前电力系统可靠性评估方法可分为两大类：解析法和模拟法。文献[2-8]依次提出了基于元件状态空间的最小割集算法、基于馈线与断路器的关联矩阵算法、故障树算法、时序模拟法和Petri网算法、基于邻接矩阵的最小路集/割集算法进行电气主接线可靠性估计。这些方法多年来一直是电气主接线可靠性评估的主要方法。

GO法于1967年由美国Kanman科学公司开发。20世纪70年代，在美国电力研究所（EPRI）赞助下，Kanman公司对GO法进行了深入的研究，增加了GO法的操作符用于分析传统电站和核电站的安全性和可用性。20世纪80年代后期，有关学者在GO法的基础上，开发了GO—FLOW方法，更适合于有时序，有阶段任务的系统和动态系统的可靠性分析。

本文基于GO法的基本原理，建立了一种新的电气主接线可靠性评估的GO模型。采用该模型对变电站电气主接线两种接线方案的可靠性进行了分析计算，取得了良好的计算结果。

2 GO法可靠性评估基本原理

作为一种可靠性分析方法，GO法是从事件树理论发展起来的，它以系统中每个基本单元为基础，将可能发生的各种情况及系统中各部件的相互逻辑关系合并后集中到操作符上。GO法通过系统分析建立相应的模型，GO模型用GO操作符来表示具体部件（例如变压器、开关）的逻辑关系，用信号流连接操作符，表示物流或逻辑进程，GO模型的连结逻辑采用正向工作路径，即采用以成功为导向的建模方法。

GO模型中的操作符遵循特定的算法，依据模型，沿着信号流方向，按照每个操作符的算法来完成对系统的可靠性分析或可用度计算，从而得到系统的多种可靠性指标。

用来表示系统部件以及它们之间逻辑关系的GO符号叫GO操作码，目前GO操作码共有17种[9]。本文中所用操作码如下，其中S表示输入， R表示输出。操作符输入信号的正常状态概率、停工状态概率、等效故障率、等效维修率分别记为PS(1)，PS(2)，Sλ，Sμ；操作符本身的成功状态概率、故障状态概率、故障率、维修率分别记为PC(1)，PC(2)，Cλ，Cμ；操作符输出信号的正常状态概率、停工状态概率、等效故障率、等效维修率分别记为PR(1)，PR(2)，Rλ，Rμ。

（1）两状态单元（如图1）

图1

有1个输入信号和1个输出信号的单元，单元本身有2个状态。单元处于正常工作状态时，信号可以通过，单元处于故障状态时，信号不能通过。

（2）或门（如图2）

图2

有M个输入信号，1个输出信号，表示输入输出的逻辑关系。

操作符数据：或门表示逻辑关系，没有数据

（3）与门（如图3）

图3

有M个输入信号，1个输出信号。表示输入输出的逻辑关系。

操作符数据：与门表示逻辑关系，没有数据

3 电气主接线可靠性实例计算

3.1 基本假定

（1）电力元件具有正常工作状态和故障状态。元件为可修复元件，不考虑计划检修。

（2）各元件发生故障是独立的。

（3）只考虑单重故障，不考虑双重故障。

3.2 电气主接线可靠性计算

图4和图5是两种接线形式，在参照国内外相关统计资料的基础上，本文采用文献[10]的可靠性参数，如表1所示。λ和μ的单位为次/年，修复时间的单位为h。

表1 元件的可靠性参数

图4 穿越变电站接线Ⅰ

图5 穿越变电站接线Ⅱ

（1）GO模型的建立

根据两种电气主接线形式，分别建立GO 模型的系统等效图为图6和图7。

图6 接线Ⅰ的系统等

图7 接线Ⅱ的系统

等效元件的故障率为原各元件故障率之和[10]。等效元件的元件组合及等效参数见表2和表3。

等效元件的故障率、修复率计算公式如下

表2 等效元件的元件组合

表3 等效元件的可靠性参数

3.3 GO法可靠性运算

电气主接线方案1和2的GO模型如图8～9所示。

按照GO模型及相关操作符的计算公式，可以得到系统的各项指标如表4所示。其中MTTR为系统平均维修时间。计算公式如下

以上实例分析了两种典型变电站的可靠性，第一种是桥形，第二种是四角形。计算结果表明，角形接线可靠性优于桥形接线，但从系统平均维修时间来看，桥形接线有优于角形接线，这是由于桥形接线较为简单所致。

图8 接线方式1的GO

图9 接线方式Ⅱ的GO模型

表4 系统可靠性指标

4 结论

（1）本文提出了基于GO法的电气主接线系统可靠性分析计算方法，建立了电气主接线可靠性评估的系统等效图和GO模型，通过实例计算取得了良好的计算结果。

（2）实例分析表明采用GO法用于电气主接线可靠性分析计算具有建模方便， 指标完整，计算快捷的特点。

[1] 郭永基.电力系统可靠性分析[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2] 高逸峰,张九根,徐靓.变电所电气主接线可靠性分析[J].建筑电气,2007(11):9-13.

[3] 李晓明,刘世奇,张翌晖.基于关联矩阵的变电站电气主接线可靠性分析[J].武汉水利水电大学学报,2000(4):35-39.

[4] 安玲,齐先军等.基于故障树分析法的热电厂供电系统可靠性分析[J].安全控制技术,2006(3):5-8.

[5] 张蔼蔷. 故障树分析在电力系统可靠性研究中的应用[J].华东电力, 2005(2):14-17.

[6] 姚李孝,崔杜武等.基于时序模拟法和Petri网的电气主接线可靠性评估[J].西安理工大学学报,2005(1):42-46.

[7] 李振富,李锦成,朱琳.龙羊峡电站电气主接线可靠度分析[J].中国农村水利水电,2004(5):83-85.

[8] 鲁宗相,郭永基.电气主接线可靠性评矩阵算法的加速技术研究[J].中国电力,2004(5):47-50.

[9] GO法原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2004.

[10] 郭永基.电力系统可靠性原理与应用[M].北京:清华大学出版社,1983.