發(fā)電廠電氣主接線可靠性研究與實踐

董波,林明（華電國際十里泉發(fā)電廠,山東棗莊277103）

發(fā)電廠電氣主接線可靠性研究與實踐

董波,林明
（華電國際十里泉發(fā)電廠,山東棗莊277103）

摘要:電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠電氣主接線是其中一個重要的組成部分，電氣主接線的可靠運行能夠保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。發(fā)電廠電氣主接線在可靠性得到了十分充裕的保障時，按照合理的方式對電氣主接線實施優(yōu)化會表現(xiàn)出極為重要的意義。本文對發(fā)電廠電氣主接線可靠性的概念進行了簡單的描述，此外還研究了發(fā)電廠電氣主接線可靠性在分析與實踐上的具體方法。

關(guān)鍵詞:電氣主接線;發(fā)電廠;可靠性

研究電力系統(tǒng)在整個發(fā)電廠中的可靠性時，電氣主接線可靠性可以被看作是一個重要的研究內(nèi)容。假使可靠性的指標(biāo)以及可靠性的準(zhǔn)則被給定了，那么進行發(fā)電廠電氣主接線在可靠性上的評估，能夠直接影響電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行以及安全穩(wěn)定，這是對發(fā)電廠電氣主接線可靠性的定義。面對經(jīng)濟的不斷發(fā)展，應(yīng)當(dāng)提升電氣主接線的可靠性，以此來滿足社會經(jīng)濟對電力行業(yè)供電可靠性的更高要求。

1發(fā)電廠電氣主接線可靠性概念

1.1可靠性的內(nèi)涵

早在二十世紀(jì)八十年代，我國頒布的一些同可靠性定義有關(guān)的文獻(xiàn)將可靠性定義為：“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力[1]?！比欢荒苁菍⒋艘暈橐粋€較為定性的說法，并不應(yīng)該將其看作是明確的以及可執(zhí)行的目標(biāo)。以實際情況為依據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)故障才是可靠性真正核心的內(nèi)容，一般來說發(fā)展故障的過程通常都是先實效、再出現(xiàn)故障、隨后進行可靠性的檢測、最后得到可靠度，可見，產(chǎn)品以及系統(tǒng)出現(xiàn)故障才能引出所謂的可靠性。而產(chǎn)品以及系統(tǒng)經(jīng)常會有故障發(fā)生，所以解決故障始終是可靠性工作的中心。

電力系統(tǒng)中引入可靠性這個概念的時間是上世紀(jì)三十年代，S.M.Dean與W.J.Lyman等人運用統(tǒng)計學(xué)的原理把可靠性概念引入到了電力系統(tǒng)對備用容量的確定以及設(shè)備的維修上。在此之后，可靠性的研究都較為遲緩，而真正使可靠性的研究步伐得以推進是因為到了60年代，全球發(fā)生了幾次大規(guī)模停電事故。早電力系統(tǒng)中，一個必不可少的內(nèi)容就是發(fā)電廠的電力系統(tǒng)，所以在研究電力系統(tǒng)可靠性的過程中一個重要的內(nèi)容就是分析發(fā)電廠電氣主接線的可靠性。

1.2可靠性指標(biāo)

故障是可靠性研究的中心，在發(fā)電廠電氣主接線可靠性的研究上，不言而喻，故障依舊是中心，圖1所示為主接線出現(xiàn)故障后的結(jié)果。

圖1發(fā)電廠電氣主接線出現(xiàn)故障后的結(jié)果示意圖

根據(jù)上圖可以知曉，如果想要令發(fā)電廠的主接線實施可靠性的運行，那么就必須使供電得到充裕性、連續(xù)性的保障，并且還需要保障運行的安全性，因此，對電氣主接線可靠性進行研究時，便可以將著手點放在供電充裕性、連續(xù)連續(xù)性以及運行安全性這幾個方面。

供電連續(xù)性指標(biāo)：負(fù)荷節(jié)點以及輸電線路的供電連續(xù)性就是發(fā)電廠電氣主接線的供電連續(xù)性，而輸電線路的故障頻率f（次/年）和可用度A這兩個指標(biāo)是研究的主要內(nèi)容。

供電充裕性指標(biāo)：一般來說，發(fā)電廠中電氣主接線對應(yīng)供電充裕性通常運用發(fā)電廠的輸出容量的受阻概率以及故障造成的年發(fā)電量減低期望值指標(biāo)，有效實現(xiàn)表針。然而LOGP與EENG一般能夠有效反應(yīng)出總體的主接線安全與可靠性指標(biāo)，針對某一個故障的造成影響難以有效反應(yīng)。

運行安全性指標(biāo)：出線被迫停運的頻率與概率、發(fā)電機被迫停運的概率與頻率這四個指標(biāo)是發(fā)電廠電氣主接線安全性的重要指標(biāo)。這些指標(biāo)能夠?qū)⒂捎诔鼍€與機組被迫停運使發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)與動態(tài)的穩(wěn)定性反映出來。

2發(fā)電廠電氣主接線可靠性分析實踐的方法

2.1蒙特卡洛模擬法

二戰(zhàn)時期來自美國的著名物理學(xué)家Metropolis研究出了蒙特卡洛模擬法，該方法通過設(shè)定出一組隨機的過程，多次不斷地生成時間序列，將參數(shù)的統(tǒng)計和估計量計算出來，隨著對序列分布的特征加以研究[2]，這就是蒙特卡洛模擬法的原理。該方法中最為顯著的優(yōu)點就是可以將系統(tǒng)中按照時間順序進行的操作進行處理，同時，系統(tǒng)規(guī)模與采樣的次數(shù)之間不存在直接的關(guān)聯(lián)。但是，這種方法的一個缺陷就是需要花費很長的時間進行計算，因為該算法一直處于時間序列的反復(fù)生成狀態(tài)中，只有經(jīng)過長時間的計算過程，才能使其計算的精度達(dá)到較高的水平，并且對于心理比較緊密的系統(tǒng)來說，這種方法并不適用，而發(fā)電廠電氣主接線需要有非常高的可靠性，同時主接線上的每個元件在彼此之間都有著緊密的相關(guān)性，利用蒙特卡洛模擬法來研究其可靠性，就會可能導(dǎo)致長時間處于循環(huán)狀態(tài)卻又得不到結(jié)果的狀況。所以，近些年來通常很少會用這種方法研究主接線的可靠性。

2.2解析法

利用解析法對主接線可靠性進行分析時，首先對主線涉及到的各種元件擬定出理想化的壽命，并將其通過數(shù)學(xué)模型表示出來，通常使用狀態(tài)空間法以及故障模式與后果分析法（簡稱FMEA）。

其中狀態(tài)空間法是在馬爾科夫模型的基礎(chǔ)之上建立起來的，對每個元件能使系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生的影響進行分析，并對狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移模式加以確定[3]。在二十世紀(jì)七十年代的時候，如圖2所示，Endrenyi等人研究出了主接線設(shè)備的三狀態(tài)元件模型。圖中U指的是發(fā)生故障之前的運行狀態(tài)、S指的是發(fā)生故障后在隔離之前的狀態(tài)，R指的是隔離之后未進行維修時的狀態(tài)。但是由于該模型針對的是獨立元件，因此在檢測由于系統(tǒng)狀態(tài)切換而產(chǎn)生的變化以及全廠的內(nèi)部聯(lián)系時便會出現(xiàn)無法反應(yīng)的情況。

而FMRA將主線上的各個線路元件作為對象，將發(fā)生的各個基本故障事件進行分析與綜合，進而對整個主接線得到一個可靠性的評估值。但是該方法卻存在一個很大的挑戰(zhàn)，那就是當(dāng)主接線不斷地加大元件的數(shù)量之后，系統(tǒng)計算量便會以很快的速度增長，致使產(chǎn)生一個龐大的計算冗余量。

圖2三狀態(tài)元件模型

3結(jié)語

綜上所述，在對整個電力系統(tǒng)的可靠性進行研究時，一個最為重要的方面就是研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性。在研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性時，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的把握可靠性的內(nèi)涵與可靠性的指標(biāo)，并且針對不同的情況選擇合適的方法進行可靠性的研究，以此來促進發(fā)電廠供電的可靠性與安全性。

參考文獻(xiàn):

[1]張鵬,郭永基.電氣主接線可靠性評估的區(qū)間方法[J].電力系統(tǒng)自動化,2014(16):48-52.

[2]楊恩惠,張巖.關(guān)于簡化發(fā)電廠電氣主接線的思考[J].中國電力,2013(04):59-61.