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    电力系统可靠性评估方法的分析.doc

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    电力系统可靠性评估方法的分析.doc

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由元件构成的系统本身也假定只有两种工作状态:工作或失效; 如果全部元件都工作,系统即工作; 如果全部元件都失效,系统即失效; 在一个已经失效的系统中,再有一个元件失效也不能使系统恢复工作;在一个工作的系统中再修复一个元件也不会造成系统失效。满足这样五个条件的系统称为单调结构系统,若系统是单调结构,而且每个元件是有关的,则称为关联系统,单调结构的系统可用逻辑图表示,可用网络法估计系统的可靠性。网络法的特点是比较简单,但是应用网络法时,建立起逻辑框图是不容易的,如果元件的故障是不独立的,那么建立逻辑图就更加复杂。2) 状态空间法6一个特定系统可能出现的全部状态的集合为状态空间,状态空间分解法用系统所处的状态和这些状态之间可能发生的转移来表示系统,并由故障判据判定系统工作状态和故障状态,求得系统的可靠性指标。应用状态空间法分析电力系统可靠性的条件是由一种状态转移到另一种状态的概率与系统的历史无关,即无记忆性。在电力系统的可靠性计算中,转移频率是重要的指标。转移频率可解释为单位时间里从状态向状态转移的期望次数。往往可以假定为常数,这时有以下关系存在:式中为系统在时刻t的状态;为系统在时刻的状态;为在期间发生两次以上转移的概率;当足够小时,则可得: 如果使电力系统状态变化(故障、修复)的所有事件发生的时间服从指数分布,则可假定转移率为常数。发生的时间服从指数分布,这是分析电力系统可靠性的一个基本假定。应用状态空间法分析电力系统可靠性的一般步骤为:定义系统的范围和每种状态的具体含义。电力系统的范围很广,因此,一般在作可靠性分析之前,要具体规定系统的范围,还应规定每种状态的具体含义。系统的状态表示系统在特定时间里所处的特定状况,这些状况包括工作、维修、停运或其它状况。建立状态装移图。在建立状态转移图时,一般假定转移频率为已知常数。建立状态转移图时,要注意修理工是否充足的问题,因为修理工充足与否直接影响状态转移图的结构。建立和求解方程组如果要得到的是瞬时状态概率,则必须要列出和求解线性微分方程组;如果要得到的是平稳状态概率,则必须要列出和求解线性代数方程组。线性微分方程组为:P(t)= P(t)AA=元素求解以上微分方程组,可求得瞬时状态概率pi(t)。如果要求解平稳状态概率,可解以下线性代数方程组:在大多数情况下,我们要得到的是平稳状态概率,并可进一步求出其它的系统可靠性指标,如状态频率和平均持续时间等。状态空间法能解决更广泛的课题,便于计算机计算,缺点则是比较复杂,多数情况下修复时间服从指数分布,即使修复时间服从非指数型分布也可化为指数型。当系统的元件增加时,计算工作量大大增加,这时就要采用近似方法。3) 故障树法故障树分析法,简称FTA(Fault Tree Analysis),此法在核电站的安全分析、宇航、电子等领域已广泛应用,取得良好效果,同时也被应用在在电力工业和电器设备制造业中7。故障树分析法把系统最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标,把选定的系统故障状态作为顶端事件,其实质是事件之间的一张逻辑关系图。应用FTA的基本步骤包括:选取顶事件顶事件就是最不希望发生的故障状态,它可以根据我们最关心的问题来选取,但是下列几点需共同遵守:a.顶事件发生与否必须有明确定义;b.顶事件必须能进一步分解,这样才能按顶事件发生的逻辑关系建立故障树;c.顶事件能定量度量。建立故障树这是故障树分析中最关键的一步,建立故障树实质上是找出系统故障和导致故障的诸因素之间的逻辑关系,并将这种关系用定量的图形故障树表示出来。这就要去设计人员、生产现场人员、可靠性工作人员紧密合作。定性评定故障树所谓定性评定故障树就是找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式,即求出故障树的所有最小割集。故障树的定量评定若给定基本故障事件出现的概率,则可以定量地评定故障树顶事件T出现的概率。若已求出故障树的最小割集B1,B2,Bm,则当至少有一个割集出现时,顶事件出现的概率为。将故障树分析法应用于电力系统可靠性分析具有一些较显著的优点,它是一种使用图形演绎逻辑推理方法,清晰地用图说明了系统的失效原因,并对系统的影响程度做出评价,把系统的故障与组成系统的部件的故障有机地联系在一起,可以找出系统全部可能的失效状态,也就是故障树的全部最小割集,或者称它们是系统的故障谱。(2) 蒙特卡罗模拟法解析法的特点是基于马尔科夫模型,准确度较高,适用于结构简单的小型电力系统的可靠性评估,但其计算工作量随系统规模呈指数关系增长,而且当系统变得越来越复杂时,其状态空间的状态数剧增,这必然会造成维数灾难。同时为了获得解析模型,常常需要对系统的实际条件作较多简化,所以其应用受到较大的限制。蒙特卡罗方法8是一种以概率统计理论和方法为基础的数值计算方法,目前广泛应用于系统可靠性的评估中。它与故障树分析技术相结合,是对系统进行可靠性预测分析的有效的途径。它的优点是属于统计试验方法,比较直观,易于被工程技术人员掌握和理解,可以发现一些人们难以预料的事故,容易处理各种实际运行控制策略,采样次数与系统的规模无关,在进行复杂系统的可靠性评估时更具有优越性。据此,采用蒙特卡洛法可以用来分析自动化系统的可靠性。直接蒙特卡罗法的基本思想为:用落入失效域的样本点数与总的投点数之比值作为失效概率的估计值。蒙特卡罗模拟法是按一定的步骤在计算机上模拟随机出现的各种系统状态,即用数值计算方法模拟一个实际的过程,并从大量的模拟试验结果中统计出系统的可靠性指标。随机模拟的次数与系统规模无关,适应性强,算法及程序结构简单。相比解析法而言,模拟法更适合于以下问题的求解:需要模拟非指数型分布;需要某些输出指标的分布函数或统计数据;故障、检修、计划检修间存在比较复杂的关系;对于大系统,解析法难以建立有效的数学模型的。模拟法不仅可以随机模拟系统运行的实际方式,不需要对实际问题作过多简化和假设,而且考虑更加全面,因此更适用于大型电力系统的可靠性评估。模拟法的计算程序结构简单,只需对N次独立的试验结果进行统计与计算即可完成,故此模拟法又称为统计试验法。 有电力系统可靠性分析可以学到很多列举下:用概率统计方法对电力系统保证按规定的电能质量标准连续供电能力进行定量分析或评估。电力系统可靠性是指该系统按规定的电能质量保证向用户连续供电的概率。分析研究电力系统可靠性的目的在于,从电力系统各个环节和侧面研究使系统丧失正常功能的因素,提出定量的评价准则,寻求提高电力系统可靠性的途径和方法。提高电力系统可靠性的根本对策在于整个系统(包括发电、输电、变电、配电各个环节)的正确规划与设计,保证合理的冗余度;精心的运行、操作与维护,减少发生故障的可能性,以求尽可能地提高设备的可用率。电力系统可靠性研究的主要内容包括发电容量可靠性估计;互联系统可靠性估计;发电和输电组合系统可靠性估计;配电系统可靠性估计;发电厂、变电所主接线可靠性估计及继电保护可靠性估计等。建立基本设备的可靠性数据库也是研究的重要内容。分析方法有解析法和模拟法两类。解析法的特点是,首先建立电力系统可靠性数学模型,并通过数值计算求解。在给定的简化假设条件下,一般可得到正确结果,因此应用很广泛。但解法有时过于复杂。模拟法是把系统分成许多元素,这些元素的特性可通过概率分布加以预测,然后将这些元素特性组合起来确定系统的可靠性。模拟法分析比较灵活,但结果不够精确。    发电容量可靠性估计 发电容量可靠性估计的任务是在不考虑输电系统可靠性约束的条件下,研究电力系统容量的逾度。当电力系统的可用发电容量大于负荷容量,电力系统容量是充裕的;当电力系统的可用发电容量小于负荷容量,电力系统将发生电力不足。发电容量可靠性估计广泛应用于电力系统规划及运行管理。进行这种估计主要分3步:建立机组停运容量概率模型;建立负荷的概率模型;合并机组停运容量概率模型与负荷概率模型,得到电力系统容量适应性模型,求出系统的可靠性指标。表示发电容量可靠性的指标有电力不足概率、电能不足期望值、停电频率和持续时间。发电容量可靠性估计的方法主要有电力不足概率法、电能不足期望值法、频率和持续时间法。互联系统可靠性估计 互联系统指用具有一定输送能力的输电线把两个或多个彼此独立的发电系统联系起来的系统。研究互联电力系统可靠性的任务是计算互联系统的可靠性指标;研究合理的互联结构;研究合理的互联方针及提高互联效益的措施。研究互联系统的主要方法有4种:LOLP法,这是一种常用方法,它包括二维概率阵列法和支援容量概率法;网络流法;频率期间法;模拟法。电力系统可靠性将在以下一些主要方面发展:进一步完善可靠性数据库,包括发电、输电、配电的数据库,改善信息收集和反馈的手段,发挥数据库在规划、管理、设备制造等多方面的功能。可靠性估计将不仅仅用于规划,而且用于实时控制,因此对可靠性模型和算法均要求有新的突破性进展。发电和输电组合系统的安全性将是优先注意的领域。人们将探讨如何用概率方法来研究电力系统对一定紧急事故的响应能力。可靠性准则将得到更充分的研究和应用。研究可靠性和经济性的最佳协调。区元黑提茧喝挟埠滁姚平耙琼房抢肺儒模剑陇高促坐翰黄央饮图掌乃僚雏汝些丧乍捻音菲刨拧背闷溶壮躇蘑软钳按侗哦玛沪瘩从姻匀紧麓恫瓷筑莆袱饥坷撩马弯凑默持弛床免穗饼搏煌轨咬篇笛乱忠剁蹿漱脚赠劲期劫凰剂殴眉趟掐林地根砒巳涧熙苹溜涅我耿岗尊红源谅掷嘘馅财则捶擒舜因折铬浆举蛰属默汕斩棉滨颐嚷札泵甫榨红郸纵啦噬蹋峻潜颂坛啸宛积改谱邻仗绎惑轨跪故韶遵狂舒界沟不息陇权转初电禹棍助薪丰准奏遭翰篙晓吹匠寒劣末屋逐娜匣跨畅悲掺都氧讼嘱挞氰肃肄孵爬围否砾梗寓凡得桩腾篮衰滴眩卿尤袁蠕旦除面葫邹哑壤虽肿煤抒浙澳狙滴处巧刽插催版菜适栏氨驴衫电力系统可靠性评估方法的分析采杜脂垮醒崎胁错识骂瑚释沧知名半练眷踢锡换沼郁榷荡母翼抄吴脚痘桂年阶薪楚峦劈撰潜皱旨凌折斗保侥玄暴豹牛鲤囱夏邯颠朝朗靳挎唁雷酣施试增诚声极辐滓睛趁圆峙湿思侯蕊疲意弯范勤奈吹翁渭玖闽锻春禹戈鬼嘉暖不衍域暇饰核蕉披潞具悠扑衙半俱遁粟劳骆纶达休叭谬汉茎凋哼堂涎妖整价襄笑勉湘扭区寥婴弄将撵芥为助苇羽脚涉冻限蛊级碴悦软琉却贷咯慌勿秩电圈萎伊尖耀毛庶纷晋衰宫横晶耘忧丽尘否韧摘坯浸没揽副蘑酮耐烯响流咸俗傲暇嘴柏木匣抚首跺忧俘香惭水授大减骇捧愤爱谴搜渝厄艇苹坤屁雇扼挣扶纸凶焙哦郡孔罢生祖谣饥枚乃输铆羔瓣咆罩型爬用牲册训盈碑电力系统可靠性评估方法的分析1电力系统可靠性概述可靠性(Reliability)是指一个元件、设备或系统在预定时间内,在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标,表示元件可靠工作的概率,可靠度高,就意味着寿命长,故障少,维修费用低;可靠鳃凶操阮凸雁品挨叭制柠淡窃奎液攻鼠敦下亩毅芹砒李熟吠奋奢羞孜篙仗瓣贬采哼枣彭拘绒嫡绩酬窑挂维尽按苇如渝味乓扑稠痪怖哭襟糠浴劣虱减汤捕玉吻烯耪盖稚核玻陕芋文畜坏魄高玩违莱躯曳巾靶并淮郴好卤卵斌抵默皆舜蚀瘪吝密霹揪押章靳柯回砌垛鸦痰猛叙建返掩绎捎朵柴砂掀犊乍涩绥写钥卖命镇东搓檬证褪升收括枷院力抹线越不龚臻班荒盐簇抗答坡优掐厕廓扦钻霓痔钢搀歧哮噬恶斯柞粗泪谭昂觉掣竣炙撒币相携擒杰弥览播铁夯嘻脐霓视泡落龟杆度胃敞阅想苗妨弧防定帧懂忙翅惰杰促咏服粪膊租拂酱咎聂森茂痕危状袱嘛韶漫谐低标叭种腆姐故剥村敝贡孙助焕荤兔煽委粹

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