浅析电力系统运行可靠性控制

浅析电力系统运行可靠性控制

邴树林①张庭廷②姚明川③

（青岛北洋建筑设计有限公司山东青岛266000）

摘要：本文先分析了电力系统运行可靠性控制的必要性，然后分析了影响电力系统运行可靠性控制的因素以及电力系统运行可靠性控制评估方法。

关键词：电力系统；运行可靠性；控制；必要性；评估方法

1.电力系统运行可靠性控制的必要性

伴随着电力系统规模的不断扩大，电力系统的运行也在面临着越来越多的不确定性。所以如何保证电力系统在低风险高可靠运行的同时，还能最大程度地节省运行成本就一直是调度运行人员关心的主要问题。在实际电力系统中广泛应用的调度决策一般都是基于确定性的安全准则，因为发电机以及线路和变压器等电力系统元件停运具有随机性，所以只凭经验就去设置可信的故障集是很困难的，如果是过多的安全约束就一定会影响系统经济运行，可是过少的安全约束又很难保证系统的可靠运行。正是因为这类确定性的决策工具无法处理电网运行的不确定性因素，所以难以准确描述系统运行的安全程度，而且也就很难给出平衡系统运行可靠性以及运行成本的控制决策，对于电力系统运行可靠性最优控制的基础以及功能定位的研究也很重要，在电力系统运行的时间框架内为了维持电力系统运行可靠性所需的成本，一般都会被认为是在考虑各种扰动情况之下而付出的系统期望运行成本，然而提高系统运行可靠性带来的效益也可以认为是期望停电损失的减少而产生的效益。

电力系统运行可靠性最优控制的目的就是寻找系统最优运行点来协调运行可靠性成本以及效益。这样的目的同时也就决定了电力系统运行可靠性最优控制的基础就是定量评估系统运行可靠性的成本以及效益。在电力系统规划可靠性领域常用投资成本以及期望停电损失之和来综合度量规划方案的经济性以及可靠性。换句话说就是电力系统运行可靠性成本价值评估主要是采用所有机组的期望运行成本去度量系统运行可靠性成本，还要用所有负荷节点的期望停电损失去度量系统运行可靠性价值，在此基础处上再用两者之和也就是整个电力系统运行产生的期望社会成本去综合度量运行可靠性的成本以及价值，以求实现电力系统运行可靠性成本以及效益的综合评价。这样做的目的就是可以为实现电力系统运行可靠性最优控制提供重要的技术基础，而且电力系统运行可靠性最优控制的目标就是使期望社会达到成本最小化。另外电力系统运行可靠性最优控制是一种处理不确定性的预防控制工具，同时也是最优潮流以及安全约束等确定性控制工具的强有力补充，所以它在定位于电力系统运行辅助决策的同时也为电力系统运行人员提供决策的依据，这也就说明了电力系统运行可靠性控制是非常有必要的。

2.影响电力系统运行可靠性控制的因素

电力系统运行可靠性控制的影响因素首先就是设备故障，电力系统运行可靠性的含义就是要事先做一些设备管理，并且让这些设备管理可以在电力系统的运行过程中起到非常好的保护作用，这里的可靠性主要指的就是指设备以及元件系统需要在规定的条件下以及在预定的时间范围内去完成所规定功能的能力。毫无疑问的是电力系统是一个非常复杂的系统，而且它在运行过程中会出现很多不同类型的故障，假如在出现问题的时候不进行解决那么就会导致电力系统的正常运行受到影响，而且不仅如此还会对用户的正常用电情况带来影响。在电力系统中的电气设备出现故障的表现大不相同，所以就要求我们要对出现的问题进行具体分析，只有这样才可以对出现的问题采取必要的措施进行解决。电力系统运行可靠性控制的影响因素还包括外力的影响，虽然电力系统的正常运行需要线路架设，可是当前城市发展过程中出现了很大的变化，这主要表现在城市道路和建筑工程数量在不断增加，因此这就致使很多的线缆以及架空线路都出现了被严重破坏的问题，另外电力企业为了保证电能的供应而去对电力系统中很多的设备都进行了改造的工作，这也在一定程度上导致了很多的设备在使用中出现了被盗取的情况从而使得电力系统供电的可靠性受到了影响。然而很多的电力设施在进行架设的时候要面临的环境是非常的复杂的，比如说在一些沿海地区电力设施就经常会出现受到潮气腐蚀的情况，而且在很多的地区也会经常出现很多的自然灾害从而对电力设施产生较大的影响。

线路故障是影响电力系统运行可靠性控制的又一因素，我国的电力系统发展过程中的线路需要长期暴露在野外，而这样的特殊情况就导致了输电线路出现点多以及线长面广的现象，还会导致输电线路运行过程中经常出现跳闸的情况，这样其实就对电力系统的供电可靠性有很大影响。电力系统运行过程中如果出现跳闸事故的话就会导致供电企业承担很大的经济损失，另外对人们的生产生活用电也会带来很大的影响。而线路出现故障的原因有很多而且很多的情况下都是因为线路出现劣化和绝缘损坏等问题导致的，所以说在进行线路架设的时候必须要对线路的材料质量进行很好的控制，还要保证在进行线路架设的时候，对线路的长度进行很好的控制以避免线路过长导致自然老化率越高的情况。

3.电力系统运行可靠性控制评估方法

电力系统运行可靠性控制评估方法中最常使用的就是解析方法，解析方法要依据系统结构以及元件功能之间的联系去建立起系统可靠性模型以求依据数值就可以对比出可靠性的指标。解析方法的优点主要包括模型精度比较高以及物理概念非常清晰。在使用的过程中能更好地分析出各个元件之间的性能，而这一点对电网可靠性分析有着非常重要的作用，通常都为配电系统可靠性评估所青睐。可是在实际评估过程中也会出现新的问题，比如说当元件数量不断增加之后的计算量就会呈现增长趋势，当系统规模逐渐放大之后，使用该方法计算的时候也便显得比较困难。这里说的分析方法主要有后果分析法以及故障模式法和状态空间法等。故障模式以及后果分析法对于系统故障中各个元件状态进行分析之后，可以实现将系统全部的状态都完全罗列出来，这样做的话就可以根据规定做好故障判断和分析工作，以求整个系统的检验分析都可以顺利开展。在故障被寻找出来了之后这些故障就会处于集合基础上，这样的话就可以求得系统的可靠性指标。故障模式以及后果分析法是最常使用的方法，不仅可以更好的解决系统可靠性问题，而且还非常适用于简单的辐射状配电系统。

在使用该方法的过程中，如果拓扑结构变得非常复杂而且元件数量不断增加的话，相应的在使用该方法进行分析的时候就也会显得非常复杂。所以为了避免方法缺陷出现就可以对传统方法进行改进从而研究出新的解析方法以及故障模式和后果分析法，而这也是最根本的分析方法。把单个设备作为研究对象而进行设备故障可能性分析并且总结故障后果，就能基于预想事件对于配电网指标进行计算分析。值得注意的是使用该方法进行分析并且预想事件的时候需要模型出形式各样的故障预想，并且要保证每次故障模拟之后都需要再进行相应的负荷转移分析。电力系统运行可靠性的指标包括切负荷。当对电力系统的运行可靠性水平进行评估的时候一般都是通过切负荷指标来进行度量实现的。对于电力系统的短期以及长期输电规划或电源规划进行指导的过程中，这些切负荷指标发挥了非常重要的作用。可是在电力系统的实际运行过程中，调度人员不仅需要关注节点以及系统的电量不足期望值外，还得对运行状态量的情况进行关注。

4.结语

进行电力系统运行可靠性控制的时候不仅要做好准则以及标准的制定工作，还要规划现运行系统的可靠性评估以及可靠性的成本效益分析。电力系统运行可靠性控制的使用范围非常广阔，特别是在电网系统运行中发挥着无法取代的作用。

参考文献：

[1]陈宇，吴俊鹏.电力系统运行可靠性最优控制研究[J].中国高新技术企业，2015（31）：26-27.