输电网可靠性时空分布特性研究

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1、华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1.1输电网可靠性评估的背景与意义电力是一个国家的基础产业与能源支柱，目前电力产业几乎是一切工业的基石，为社会的发展提供了能源保障。电网是维系电力供需的枢纽，电网安全关系到国家安全、经济发展与社会和谐，成为社会公共安全的重要组成部分之一。随着电网规模的持续扩大，电力资源得到了进一步的优化配置，电网的可靠性却迎来了新的挑战。在美国西部电网1996年的两次重大停电事故之后，世[1-14]界范围内又发生了多起大面积的停电事故，对社会生活和经济发展造成了极其严重的影响。为了防止重大停电事故的发生，美国于1999年成立了

2、电力可[15,16]靠性解决方案研究合作组织（CERTS），开展了输电网可靠性的研究；法[17]国开展了电网安全防御研究计划；我国也将“超大规模输配电和电网安全保[18]障”作为优先主题列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，这些都充分说明了电网安全在国民经济发展中的特殊地位和重要意义。改革开放30多年以来，我国的电气事业飞速发展，已经基本满足了国民经济发展的电力需求。截至到2013年底，我国的发电装机容量达到了12.47亿kW，同比增长9.3%。随着西电东送、全国联网战略的实施，我国电网将成为世界上[19]规模最大、关系最复杂的电网之一。但

3、是，我国还处于发展阶段，电网的总体水平与发达国家差距还比较大。电网结构薄弱，电气设备和线路故障率较高，部分电网电源供应紧张，用来应对电网突发事件的运行备用不足，存在着停电的隐患。我国也曾多次发生较大面积停电事故，且伴随着规模的不断扩大，每次大停电事故造成的损失也随之增大。因此，提高电网可靠性、确保电网安全运行已成为我国电力系统面临的紧迫问题。输电网可靠性是电力系统能否完成其任务的衡量标准，它包括两个方面的内容：充裕度和安全性。充裕度是指电力系统有充足的发电及输电容量，维持不间断的对用户输送电能，满足用户电力需求的能力，是电网的稳态性能，充裕度的

4、分析不只针对电网正常运行状态，还涉及元件的停运、计划检修和非计划检修。安全性是指电力系统在事故状态下承受住突然发生的扰动，避免发生连锁反应从而避免大面积停电事故，安全可靠传输分配电能的能力，这里的扰动指发生短路故障或断开线路、失去发电机等，安全性代表了电网的动态性能。输电网可靠性分析是电力系统传输电能计划的重要辅助工具，是电力系统1华北电力大学硕士学位论文安全可靠性问题的重要参考，它通过输电系统运行的历史数据，对输电系统可能发生的随机行为进行预见分析和预防研究。准确的输电网可靠性评估能够找到系统的薄弱环节及冗余环节，进而帮助电网合理规划，能够分

5、析随机事故发生的概率及影响范围，从而预防事故的发生，帮助系统在事故后快速恢复，为电网的规划运行人员提供许多重要的参考信息和指导意见。输电系统本质上是在不确定的环境中运行。重要输变电设备随机停运会引起系统潮流转移，恶劣天气和过负荷等条件又导致元件故障率的增加，起到推波助澜的作用，最终酿成大停电事故。因此，评估输电网可靠性，并以此为依据制定合理的辅助决策，是保证输电系统安全可靠运行的重要途径。1.2输电网可靠性评估研究进展可靠性是指一个元件、设备或系统在预定的时间内、在规定的条件下完成[20]规定功能的能力。电力系统可靠性是可靠性理论在电力系统中的

6、应用，是对电力系统按可以接受的质量标准和不间断地向电力用户供应电力和电能量的度[21]量。电力系统规模巨大、结构十分复杂，一般将其划分为若干子系统分别进行研究。通常将电力系统可靠性研究分为三个层次：第一层为发电系统可靠性，也称作电源可靠性；第二层为发输电系统可靠性，也称作大电力系统可靠性评估或主网架可靠性，第二层在第一层基础上增加了输电系统可靠性；第三层是包括发输配电系统在内的电力系统可靠性，在第二层的基础上增加发电厂变电所电气主接线和配电系统可靠性。输电网可靠性评估研究的发展离不开社会经济的发展，它的工程应用更是离不开计算机技术和网络的普及。

7、二十世纪初期，输电网可靠性评估的研究刚刚起步，但是那个时代科技水平滞后、数据保存技术缺乏、人们对电网安全运行重视低，可靠性研究停滞不前。一直到六十年代，电力系统规模逐渐增大，发电量赠多，输送距离更远，系统电压越来越高，电网运行中出现的问题也越[6]来越多。六十年代中期，在世界范围内发生的几次电力系统严重停电事故，给人们带来了巨大的经济和社会损失，引起了人们对电力系统可靠性的高度重视，可靠性研究的快速发展也在这个时期。近年来，国内外的一些自然灾害，如飓风、海啸、雪灾和台风造成电力系统严重的故障停电，也给人们的生活造[22,23]成了很大的影响，使

8、动态可靠性评估受到重视。目前为止，输电网可靠性评估理论和技术的发展出现了如下显著的趋势：（1）从离线分析到在线分析。调度运行方式的计算分析过去都是离线