发电厂电气主接线可靠性研究与实践

董波,林明（华电国际十里泉发电厂,山东枣庄277103）

发电厂电气主接线可靠性研究与实践

董波,林明
（华电国际十里泉发电厂,山东枣庄277103）

摘要:电力系统中，发电厂电气主接线是其中一个重要的组成部分，电气主接线的可靠运行能够保证电力系统的安全与稳定。发电厂电气主接线在可靠性得到了十分充裕的保障时，按照合理的方式对电气主接线实施优化会表现出极为重要的意义。本文对发电厂电气主接线可靠性的概念进行了简单的描述，此外还研究了发电厂电气主接线可靠性在分析与实践上的具体方法。

关键词:电气主接线;发电厂;可靠性

研究电力系统在整个发电厂中的可靠性时，电气主接线可靠性可以被看作是一个重要的研究内容。假使可靠性的指标以及可靠性的准则被给定了，那么进行发电厂电气主接线在可靠性上的评估，能够直接影响电力系统经济运行以及安全稳定，这是对发电厂电气主接线可靠性的定义。面对经济的不断发展，应当提升电气主接线的可靠性，以此来满足社会经济对电力行业供电可靠性的更高要求。

1发电厂电气主接线可靠性概念

1.1可靠性的内涵

早在二十世纪八十年代，我国颁布的一些同可靠性定义有关的文献将可靠性定义为：“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力[1]。”然而只能是将此视为一个较为定性的说法，并不应该将其看作是明确的以及可执行的目标。以实际情况为依据，可以发现故障才是可靠性真正核心的内容，一般来说发展故障的过程通常都是先实效、再出现故障、随后进行可靠性的检测、最后得到可靠度，可见，产品以及系统出现故障才能引出所谓的可靠性。而产品以及系统经常会有故障发生，所以解决故障始终是可靠性工作的中心。

电力系统中引入可靠性这个概念的时间是上世纪三十年代，S.M.Dean与W.J.Lyman等人运用统计学的原理把可靠性概念引入到了电力系统对备用容量的确定以及设备的维修上。在此之后，可靠性的研究都较为迟缓，而真正使可靠性的研究步伐得以推进是因为到了60年代，全球发生了几次大规模停电事故。早电力系统中，一个必不可少的内容就是发电厂的电力系统，所以在研究电力系统可靠性的过程中一个重要的内容就是分析发电厂电气主接线的可靠性。

1.2可靠性指标

故障是可靠性研究的中心，在发电厂电气主接线可靠性的研究上，不言而喻，故障依旧是中心，图1所示为主接线出现故障后的结果。

图1发电厂电气主接线出现故障后的结果示意图

根据上图可以知晓，如果想要令发电厂的主接线实施可靠性的运行，那么就必须使供电得到充裕性、连续性的保障，并且还需要保障运行的安全性，因此，对电气主接线可靠性进行研究时，便可以将着手点放在供电充裕性、连续连续性以及运行安全性这几个方面。

供电连续性指标：负荷节点以及输电线路的供电连续性就是发电厂电气主接线的供电连续性，而输电线路的故障频率f（次/年）和可用度A这两个指标是研究的主要内容。

供电充裕性指标：一般来说，发电厂中电气主接线对应供电充裕性通常运用发电厂的输出容量的受阻概率以及故障造成的年发电量减低期望值指标，有效实现表针。然而LOGP与EENG一般能够有效反应出总体的主接线安全与可靠性指标，针对某一个故障的造成影响难以有效反应。

运行安全性指标：出线被迫停运的频率与概率、发电机被迫停运的概率与频率这四个指标是发电厂电气主接线安全性的重要指标。这些指标能够将由于出线与机组被迫停运使发电厂网络的静态与动态的稳定性反映出来。

2发电厂电气主接线可靠性分析实践的方法

2.1蒙特卡洛模拟法

二战时期来自美国的著名物理学家Metropolis研究出了蒙特卡洛模拟法，该方法通过设定出一组随机的过程，多次不断地生成时间序列，将参数的统计和估计量计算出来，随着对序列分布的特征加以研究[2]，这就是蒙特卡洛模拟法的原理。该方法中最为显著的优点就是可以将系统中按照时间顺序进行的操作进行处理，同时，系统规模与采样的次数之间不存在直接的关联。但是，这种方法的一个缺陷就是需要花费很长的时间进行计算，因为该算法一直处于时间序列的反复生成状态中，只有经过长时间的计算过程，才能使其计算的精度达到较高的水平，并且对于心理比较紧密的系统来说，这种方法并不适用，而发电厂电气主接线需要有非常高的可靠性，同时主接线上的每个元件在彼此之间都有着紧密的相关性，利用蒙特卡洛模拟法来研究其可靠性，就会可能导致长时间处于循环状态却又得不到结果的状况。所以，近些年来通常很少会用这种方法研究主接线的可靠性。

2.2解析法

利用解析法对主接线可靠性进行分析时，首先对主线涉及到的各种元件拟定出理想化的寿命，并将其通过数学模型表示出来，通常使用状态空间法以及故障模式与后果分析法（简称FMEA）。

其中状态空间法是在马尔科夫模型的基础之上建立起来的，对每个元件能使系统状态产生的影响进行分析，并对状态之间的转移模式加以确定[3]。在二十世纪七十年代的时候，如图2所示，Endrenyi等人研究出了主接线设备的三状态元件模型。图中U指的是发生故障之前的运行状态、S指的是发生故障后在隔离之前的状态，R指的是隔离之后未进行维修时的状态。但是由于该模型针对的是独立元件，因此在检测由于系统状态切换而产生的变化以及全厂的内部联系时便会出现无法反应的情况。

而FMRA将主线上的各个线路元件作为对象，将发生的各个基本故障事件进行分析与综合，进而对整个主接线得到一个可靠性的评估值。但是该方法却存在一个很大的挑战，那就是当主接线不断地加大元件的数量之后，系统计算量便会以很快的速度增长，致使产生一个庞大的计算冗余量。

图2三状态元件模型

3结语

综上所述，在对整个电力系统的可靠性进行研究时，一个最为重要的方面就是研究发电厂电气主接线的可靠性。在研究发电厂电气主接线的可靠性时，应当准确的把握可靠性的内涵与可靠性的指标，并且针对不同的情况选择合适的方法进行可靠性的研究，以此来促进发电厂供电的可靠性与安全性。

参考文献:

[1]张鹏,郭永基.电气主接线可靠性评估的区间方法[J].电力系统自动化,2014(16):48-52.

[2]杨恩惠,张岩.关于简化发电厂电气主接线的思考[J].中国电力,2013(04):59-61.