二章发电系统可靠性分析的基本内容第节发电系统可靠性分析的基本概念第二节发电系统可靠性分析的基本方法第三节发电厂及变电所电气主接线的可靠性估计电力变压器的可靠性断路器的可靠性继电保护装置的可靠性第三节发电系统可靠性估计的应用及基本步骤应用基本步骤第三章发电系统可靠性评估的数学模型第节台机两台机和三台机的发电容量模型台机容量模型两台机容量模型三台机容量模型相同容量机组的状态模型第二节四台机容量模型的递推公式第三节机组降额运行和停运模型的计算机组降额运行时的容量模型减少机组时停运容量模型第四章实例计算第节四台机全额运行时的实例计算数据四台发电机组全额运行时的可靠性分析第二节四台发电机组降额和停运运行时的可靠性分析计算累积状态概率计算累积状态频率降额运行时的可靠性分析计算减少机组时的可靠性分析计算第五章发电系统可靠性仿真测试第节介绍发展过程特点第二节分析流程图流程图第三节程序代码台机发电容量可靠性模型计算程序代码增加机组时的累积状态概率和累积状态频率的程序代码降额运行和停运的程序代码第四节程序界面和程序运行结果台机发电容量模型可靠性计算增加机组时累积状态概率和累积状态频率计算降额运行和减少机组运行时的可靠性分析计算结论参考文献致谢附录英文原文附录二中文翻译第章绪论第节可靠性分析的目的和意义可靠性分析的目的可靠性是指个元件设备或系统在预定时间内,在规定的条件下完成规定功能的能力。而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。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。研究分析电力系统可靠性有助于提高系统的安全运行水平,促进可靠性管理,求得管理目标定量化综合化和规律化,有利于提高电力系统的经济效益。随着电力系统规模的不断扩大,系统结构日趋复杂,电力系统的可靠性也受到人们越来越多的重视。从上世纪七十年代初期以来,许多国家的大电网相继发生大的事故,引起大面积停电,不断造成巨大的经济损失,而且危机社会秩序。因此,定量评定和改善电力系统可靠性越来越受到人们的重视。以下举例几个国际大停电事故的事例纽约大停电纽约年大停电发生于年月日,当时正是金融危机发生之时,而且还是夏季最热的时期。整个纽约市唯没有受停电影响的是南皇后区的洛克威地区,因为那里恰好使用的是长岛电力公司的供电。纽约城在年和年都发生过大停电,不过这两次都是发生在纽约东北部。而年的这次全城大停电还导致了贫民区黑人和拉丁裔居民大规模的抢劫纵火破坏行为。而这次停电对于嘻哈文化的发展和传播也至关重要,将其称之为嘻哈文化中的事变。当地时间年月日晚上点分,束闪电击中了赫德森河边的地铁站,导致了西切斯特县的两个断路器跳闸。接下来两束闪电和和些相应的操作导致许多电站超负荷运行。在连接新泽西电站的交换线跳闸后,为了自我保护,纽约电站自我隔离,而三条主要输电线也超过负载,点分,纽约城最大的供电器关闭,整个纽约陷入片漆黑。直到第二天上午点分整个城市才完全恢复正常。在大停电期间发生的抢劫破坏行为大多发生在非洲裔和拉丁裔美国居民社区,影响最为严重的是布鲁克林区的皇冠高地,个街区的家商店遭到掠夺,而布鲁克林区布什维克的大火直到第二天还没有消尽。在布鲁克林,年轻人甚至动用了车辆来抢劫商店,他们在商店门上套上绳索,然后用汽车的力量把店门打开。这次骚乱中有名警察受伤,共逮捕嫌犯人。总计家商店被抢劫,处地点被纵火,损失总价值超过亿美元。全台大停电全台大停电发生于年月日,台湾绝大多数地区台南以北大规模停电的事件。月日,台湾电力公司设于台南县左镇乡今台南市左镇区编号第输电铁塔因先前连日豪雨致地基土壤流失而倾斜,由于电力是由南向北传送,中北部的各发电厂因保护机制而跳脱,导致台南以北地区从当天晚间点分开始大规模停电。全台大停电暴露出当时台湾电力传输系统的脆弱。由于北中台湾的发电量不敷当地民生与商业活动使用,因此需借由南电北送系统将南台湾多余的电力向北支援。但由于兴建输电的铁塔及变电所时经常遭民众以电磁波受害和安全性等理由抗争,以致进度落后。大停电后,舆论的支持意外让台电能够排除民间抗争压力并加紧兴建电路系统,补强电力传输系统。美加大停电美加大停电是指年月日美国东北部部分地区以及加拿大东部地区出现的大范围停电。这是北美历史上最大范围的停电,受影响的人估计在加拿大有万三分之的人口在美国有万。美国个州以及加拿大的安大略省的电力中断。美国东部时间年月日下午到,首先在克利夫兰托莱多纽约市故障的概率是,情况启动开关时间为零的可再生的这种情况与情况相似,负载的随着启动和切换将等于零。在情况中被认为是种可再生的例如太阳能光伏发电,同时,的输出端是基于自然资源的可用性。对于这个例子,如图所示,输出端假设为与当天的特定时段的负载相等。比较典型的是太阳能光伏发电输出看起来像个正弦波,由于日照的变化而受到影响。但是这种现象在这个例子中北忽略了。在情况中,太阳能电池单元的输出源被设定为个理想的串联在起的,它的概率可表示为和。在情况和情况中,同样也串联着相同的和系列和例。如图所示,结果总结如下。太阳能电池单元的输出在情况中天的使用量情况中两个并列区域情况启动开关时间不为零的可再生的随着启动切换为非零,情况与情况完全相同。这可能会导致负载的中断。和的计算方法与情况中使用方法和样。研究结果径向分布图系统的可靠性研究如图所示。在上面讨论的种情况下和都已经被计算得出,计算结果列于表。和计算负载的平均指数在整个系统中都显示了出来。在此研究中,对于个特定的总线以及整个系统的,和指数的影响,我们都进行了调查研究。可以从情况中的结果看出,与情况相比,负载和系统的可靠性指标将会得得到大幅度的提高。这是由于在系统中的存在和以的开关时间等于零作为前提。由于被假设为孤岛模式下运行,的影响主要是依赖于连接的负载总线的可靠性。在情况中,在开关时间是不等于零的情况下,的影响主要表现在中断期间,其中部分表现在中断的频率上。与情况相比,由于在添加之后,系统等式中的和会发生轻微的变化,将略有增加。由于频率的显着增加和的中断,将会比情况中的更加大。情况和情况显示了由于在可靠性指标上的可利用性非常有限而带来的影响。在情况中,和已经被计算出来了,在这种情况下,由于每天时段的不同,太阳能的来源有限制的。在情况中,被假设为能够为负载提供整天的电能,从而得出了该指数比情况中的更大。在情况中,比最基本的情况没有增加的更快。在情况中,可再生能源增加了能够经历电力生产的情况的概率,因为太阳能资源的容量因子相当低。值的增加可以用以下理论解释在主馈线维修期间,提供给总线的太阳能来自日照开始的段时间后,然后在日晒之后造成了额外中断。结论本文讨论的研究工作与配电系统的和计算有关。这项研究还讨论了包含了在内的可靠性研究的问题。从本文所提出的结果,可以得出以下主要结论对于并联和串联线路的不同安排,串联连接增加了和,而并联连接同时降低了这两个指数。当联络线并联连接在总线上从而为负载提供可靠的后备回路,才能得到每条总线的和的最小值。的平均停电频率以及的平均停电时间可以从电路拓扑结构和单个组件的平均故障时间或平均修复时间,的值计算得出。这些新的指数和,能够为各馈线或总线提供更多可靠的信息,并可以通过将这些指数与总线频率和时间指数相联系,从而简化和的计算。在配电系统中的存在可提高当地系统的可靠性总线上,结果是供电负载使用的是孤岛操作。在孤岛模式下,可能不能完全满足需要。这是由于可用性以及的容量等级决定的,特别是当依赖于可再生资源的时候。系统中插入可能会增加中断发生的数量,因为硬件可能会存在次品。包含的配电系统和可再生资源的可靠性评估已经大量的被修改了,要求的输出限制和所花在开关的时间都转到孤岛运行。种可再生的能源会增加电力生产不足的可能性。这是因为些可再生资源容量往往会比较低例如,太阳能光伏发电资源都在范围内。在这种情况下,由于可再生能源的低利用性,预计将会增加。配电系统以及分配级别为三相运行情况的细节在可靠性分析中是不能忽略的。然而,三相的均衡模型表面上似乎出现最差的情况它们需要通过捕获系统可靠性的概念从而进行重复继续他们并不需要三相的详细的数据。表情况下,和的计算结果发电机组可靠性研究摘要近些年来,电力系统不断向高电压远距离大容量区域互联方向发展,在提高经济性的同时,其安全可靠性的问题也逐渐突显出来。发电系统是电力系统的个重要组成部分。在对发电系统进行可靠性分析时,假设电力系统的其余部分均完全可靠。也就是说如果发电容量充足,输电和配电系统可以将发电系统的电能传送到任何负荷点,而不致由于过负荷或母线电压偏移超过允许值等原因而出现电力不足。因此,在任何时刻,衡量系统是正常或故障的判据,是发出的电力能否满足负荷的需要。为了提高发电系统可靠性,方面是尽量提高发电机组的可用度,另方面是加大发电备用容量以备在机组发生故障或维修而退出运行时使用。本文运用定量分析法,对发电系统进行可靠性分析的研究,即建立发电容量模型。发电机组或系统在时刻处于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。在实际应用中容量状态概率模型有两种表达形式种是可用或有效容量概率模型另种是停运容量概率模型。其中可用容量概率模型,为本文所重点采用,对发电系统进行相关的实例计算。关键词发电系统可靠性评估,目录
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