考虑不确定因素的输电网可靠性评估软件开发及应用

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1、华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1.1电力系统可靠性评估的意义电力系统可靠性是电力系统能否完成其任务的衡量标准：为电力用户提供不间断的、质量合格的电能。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

2、全性代表了电网的动态性能。电力系统可靠性分析是电力系统安排生产、传输及分配电能计划的重要辅助工具，是电力系统安全可靠性问题的重要参考，它通过电力系统运行的历史数据，对电力系统可能发生的随机行为进行预见分析和预防研究。准确的电力系统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。电力系统规模巨大，即使是目前计算速度最快、存储容量最大的计算机都难以完成整个电力系统的可靠性评估。因此，需要将电力系统分

3、成若干个子系统，如发电系统、输电系统、配电系统、变电站主接线系统和二次系统，并根据这[1-5]些子系统的特点分别评估其可靠性。随着国民经济的快速协调发展，电网规模快速扩展，电网网架结构、输电方式、输电距离等方面发生了巨大的变化。在我国“西电东送、南北互济、全国联网”战略中，高压、特高压直流输电技术以及特高压交流输技术，广泛的应用于远距离、大容量跨区输电，对电能的安全可靠输送起到了举足轻重的作用，目前已建成了多个高压直流输电工程和特高压输电工程。电网如此快速发展给人们带来利益与方便的同时，也给自身的维护及运行带来了很大的挑战，潜在的威胁也在增加，输电

4、系统一旦故障可能引发大范围停电，波及到各行各业，造成严重的社会和政治经济影响。近年来由于灾害气候接连发生，导致多次重大停电事故，影响到很多人的正常生活，也给我们许多启示，提醒我们重新审视与关注电力系统可靠性研究的重要性。随着我国工业的飞速发展，负荷1华北电力大学硕士学位论文不断发展与变化，输电网的规划及建设若跟不上负荷的发展，其发展建设中存在的问题就会日益显现：某些地区网络冗余严重，有些地区网络承载量明显不足，有些地区网络停运率过高等等，而准确的输电网可靠性评估结果可以给规划和运行人员提供重要的基础信息，以保证电网合理的规划。1.2电力系统可靠性评

5、估研究现状电力系统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。二十世纪初期，电力系统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，发电量增多，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[6]，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

6、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[7,8]活造成了很大的影响，使动态可靠性评估受到重视。电力系统可靠性评估最主要的发展包括以下几方面：可靠性评估模型和计算方法的突破，计算速度的突破及工程应用的突破。1.2.1可靠性评估模型和计算方法的发展与现状[9-14]系统状态的选取从故障状态枚举法发展到非时序蒙特卡洛模拟法、时[15-22][23]序蒙特卡洛模拟法和状态转移抽样法。元件的停运模型从只考虑独立停[24]运发展到多重停运、相关停运、共同模式停运和源于电站的停运；系统状态分析的基础潮流计算也从最初的网流法发展到直流

7、潮流法和交流潮流法，其中文献[25]研究了基于快速开断模拟及事故后有功无功综合调整优化的交流潮流分析法，解决了交流潮流计算缓慢的问题。负荷削减模型也随着潮流计算的发展而变化：从适合解直流潮流约束的线性规划发展到适合解交流潮流约束的非[26，27]线性规划。而且随着计算机水平的发展，研究人员不再局限于单纯的交流系统的研究，开始考虑交直流混合系统，新能源并网及分布式电源的使用对可靠性的影响，也尝试在可靠性评估模型中考虑气候的影响、负荷的变化及不确定性以及继电保护装置故障的影响。2华北电力大学硕士学位论文1.2.2提高可靠性计算速度的研究发展与现状随着电

8、网规模的增大，元件种类及数量的增加，影响电网运行的因素的增多，蒙特卡洛模拟法在电力系统可靠性评估中更体现出其优越性。蒙特卡