发电机组可靠性的研究

闫　岩

（山东鲁能软件技术有限公司，山东济南，250101）

发电机组可靠性的研究

闫岩

（山东鲁能软件技术有限公司，山东济南，250101）

随着经济的发展和社会的进步，当今社会对于电力的需求变得越来越大，对电能质量的要求也越来越高。本文结合发电机组可靠性、模型建立，对于发电机组可靠性进行了研究。

发电机组；可靠性；容量模型

1　概述

1.1可靠性和可靠度的概念

可靠性指一个元件、一个设备或者一个系统，在一定的时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。把可靠性用一定的特性指标表示出来，就是可靠度。可靠度表示元件可靠工作的概率。

1.1.1元件的可靠性。众多的元件构成了一个系统，每一个元件都是系统的一个基本单元。在组成系统的元件中，分为可修复软件和不可修复软件。

所谓的不可修复软件指的是，元件投入使用中，一旦损坏就不能修复或者修复的经济效益不高。对于这类元件而言，使用寿命就是一个非常重要的衡量指标，元件的使用寿命值得是从开始投入使用首次故障的时间。

元件的平均工作时间指的是元件从开始投入使用到发生故障的平均时间，代表着元件的寿命，实际中平均工作时间的数学期望是

1.1.2元件状态的马尔科夫过程。元件从一种状态到另一种状态的转移过程，是一个随机过程。元件状态的转移，可以在任何时候进行。在时间+t时的状态转移，只与元件在时间t的状态有关，而与t以前的状态无关。这种随机过程称为时间上连续，状态离散的马尔科夫过程。元件的状态转移概率，即故障率和修复率是常数，它和时间t无关，即平衡的马尔科夫过程。在发电机组可靠性研究中，因需要了解每个时间点上发生某状态的概率，正好就可以运用马尔科夫理论。

1.2发电机组可靠性的评估指标

1.2.1发电机组的强迫停运率。发电机组的强迫停运率是衡量发电机组可靠性的一个非常重要的指标，其定义为：

1.2.2电力不足率（LOLP）。它是电力不足概率的简称，指在假定的日尖峰负荷持续一整天的条件下，系统负荷超过发电容量的时间概率，即系统的有效容量不足以支撑负荷要求的时间概率。

1.2.3电力不足期望（LOLE）。电力不足期望值（LOLE）为在被研究的一段时间内（一般为一年），最大负荷超过系统有效容量的期望的天数或小时数，在工程应用中通常为：LOLE = LOLP*T，当中T是所研究的周期。

2　发电机组可靠性的数学模型

2.1发电机组可靠性评估的实际应用。在分析发电机组可靠性中，一般分为短期、中期和长期三种情况。其中，短期指的是几个小时或者几天的时间，其作用是用来安排可用发电容量的经济利用，在一定的风险水平下研究运行的备用容量是否充足。中期指的是一年以上两年以下的时间区间，中期评估的作用是估计水能不可用度和水能预测不确定性的影响，安排各种经济运行方案。长期的评估是指两到四年的评估，长期评估的作用是制定机组的扩大性检修计划或者恢复计划。

2.2发电机组可靠性评估的具体方法。其一，解析法，即建立发电系统和系统负荷的数学模型，后转化成数学问题求解各项指标。这种办法的好处是思路很清晰而且很容易理解。

其二，模拟法，虽然也是使用数学模型，但是需要做常规统计试验。相比之下，其可以解决复杂问题，更加灵活。

3　发电机组的容量模型

发电机组或系统在时刻处于某一种容量状态的概率叫做容量状态概率模型，它的概率分布是离散型的。在实际应用中容量概率模型有两种表达形式：一种是可用或有效容量概率模型；另一种是停运容量概率模型。具体结合两台机做出分析。

3.1两台机模型。两台机模型的基本条件是：两台发电机组并联运行，其容量分别是MW及MW，故障率为1/a及1/a，修复率为1/a及1/a。

3.1.1状态模型图。通常，不考虑在同一时间内两台发电机组同时发生故障或者修复的可能性，如果用数学的语言来描述这个问题就是两台发电机组同时发生故障的概率为0.

图：两台机状态模型（a）组合前状态； （b）组合状态

3.1.2状态概率。把两个发电机组分别编号成为1#和2#发电机组，并制定1#发电机组的可用度和不可用度分别为和，可得出如下的计算公式：

2#发电机组和1#发电机组的类似，4种组合的概率分别为：

因为这些概率之和是符合二项式定理的，同时，因为它们这四种状态的互斥关系，所以还可以得出如下的关系公式：

3.1.3状态频率。得出的状态频率分别为：

累计状态的频率计算式为：

4　总结

当前，电力系统越来越庞大，越来越复杂，且电力供应的可靠性也变得越来越重要，因此研究发电机组可靠性，从而做出科学合理的预测极具现实意义。

Research on the reliability of generating set

Yan Yan
（Shandong Luneng software technology Co.，Ltd.，Ji Nan，250101，China）

With the development of economy and the progress of society，more and much better quality electric power is demanded.From these aspects of the generating units reliability，the model establishment，this paper researches the main point on the reliability of generating units.

generating set； reliability；capacity model

闫岩（1989-），女，汉族，山东济南人，工学学士，山东鲁能软件技术有限公司热动工程师，业务方向：发电设备可靠性。

［1］白宏坤、李干生，发电系统的可靠性分析研究，河南电力，2001年第4期