董晉明

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)電力企業(yè)發(fā)展迅速，且為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)作出了較大貢獻(xiàn)。大電力系統(tǒng)是滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的電力需求的重要保障，其日常運(yùn)行的效率和安全直接影響了電力企業(yè)的供電情況。作為反映系統(tǒng)安全性與可靠性的關(guān)鍵性指標(biāo)，大電力系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)對(duì)于大電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行安全具有重要影響。為了進(jìn)一步提高大電力系統(tǒng)的可靠性，該文通過(guò)對(duì)大電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的計(jì)算公式進(jìn)行分析，進(jìn)而以大電力系統(tǒng)可靠性的靈敏度作為主要研究?jī)?nèi)容，分別探究了可靠性指標(biāo)LOLP、LOLF和EDNS對(duì)系統(tǒng)元件可靠性參數(shù)的靈敏度。

關(guān)鍵詞：大電力系統(tǒng) 可靠性 靈敏度

中圖分類(lèi)號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（c）-0045-02

電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與可靠性現(xiàn)已成為了各個(gè)電力企業(yè)共同關(guān)注的重要問(wèn)題，而電力企業(yè)投資的經(jīng)濟(jì)性和可靠性的綜合指標(biāo)也成為了確保其投資費(fèi)用和用戶停電損失最大限度降低的關(guān)鍵。對(duì)于大電力系統(tǒng)而言，其可靠性的靈敏度分析不僅能夠幫助企業(yè)工作人員找到系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，而且能夠有效提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，從而滿足人們用電需求?；诖耍撐膭t著重對(duì)大電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的靈敏度展開(kāi)了深入研究。

1 大電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計(jì)算公式

對(duì)大電力系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，其可靠性指標(biāo)的計(jì)算公式均可以以公式（1）進(jìn)行表示。

E（F）=F（x）P（x） （1）

公式（1）中，x表示大電力系統(tǒng)狀態(tài)（假定系統(tǒng)由m個(gè)元件構(gòu)成），Sk表示第k個(gè)系統(tǒng)元件的狀態(tài)，為一隨機(jī)變量，而x為一隨機(jī)矢量。X表示系統(tǒng)的狀態(tài)空間；F（x）即以系統(tǒng)狀態(tài)x作為自變量的可靠性指標(biāo)的測(cè)試函數(shù)，而P（x）則為大電力系統(tǒng)的狀態(tài)為x時(shí)的概率，其實(shí)質(zhì)為x的概率分布函數(shù)[1]。給出大電力系統(tǒng)的3種基本可靠性指標(biāo)LOLO，失負(fù)荷概率，即系統(tǒng)原件容量不足所導(dǎo)致的系統(tǒng)失負(fù)荷的概率；LOLF，失負(fù)荷頻率，即大電力系統(tǒng)的年均停電次數(shù)；EDNS，電力不足期望，即大電力系統(tǒng)的年均缺少電力。

2 大電力系統(tǒng)可靠性靈敏度研究

設(shè)元件k的故障發(fā)生概率、正常工作概率以及故障率和修復(fù)率分別為uk、ak、lk和mk，對(duì)LOLO、LOLF和EDNS的可靠性靈敏度分析如下。

2.1 失負(fù)荷概率對(duì)元件可靠性參數(shù)靈敏度

LOLP反映了系統(tǒng)元件可靠性參數(shù)所發(fā)生的細(xì)微變化對(duì)整個(gè)大電力系統(tǒng)失效概率的影響程度和發(fā)展趨勢(shì)。若LOLP對(duì)某一設(shè)備元件可靠性參數(shù)的靈敏度處于較高水平，則對(duì)此參數(shù)進(jìn)行改善有利于降低系統(tǒng)的失負(fù)荷概率，從而促使大電力系統(tǒng)的供電可靠性得以顯著提升[3]。LOLP對(duì)系統(tǒng)中元件k可靠性參數(shù)的靈敏度分別表示為如下公式。

=-=If（x）Ak（x）P（x）

=If（x）Bk（x）P（x）

=If（x）Ck（x）P（x）

2.2 失負(fù)荷頻率對(duì)元件可靠性參數(shù)靈敏度

LOLF，即失負(fù)荷頻率，表示系統(tǒng)元件可靠性參數(shù)發(fā)生的細(xì)微變化對(duì)大電力系統(tǒng)年均失效次數(shù)所產(chǎn)生的影響程度和發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)LOLF對(duì)系統(tǒng)中某一設(shè)備元件可靠性參數(shù)的靈敏度處于較高水平時(shí)，則對(duì)其進(jìn)行改善和修正能夠有效減少大電力系統(tǒng)的年均停電次數(shù)。LOLF對(duì)大電力系統(tǒng)元件k可靠性參數(shù)的靈敏度表示以下公式。

=-=[If（x）Dk（x）P（x）+Ak（x）Ff（x）P（x）]

[-SkIf（x）P（x）+Bk（x）Ff（x）P（x）]

=[If（x）（1-Sk）P（x）+Ck（x）Ff（x）P（x）]

2.3 電力不足期望對(duì)元件可靠性參數(shù)靈敏度

EDNS，即電力不足期望，此靈敏度主要反映系統(tǒng)元件可靠性參數(shù)所發(fā)生的細(xì)微變化對(duì)大電力系統(tǒng)年均負(fù)荷消減量的影響程度。當(dāng)EDNS對(duì)系統(tǒng)中某一設(shè)備元件可靠性參數(shù)的靈敏度較大時(shí)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和完善，能夠有效降低電力不足期望。EDNS對(duì)系統(tǒng)設(shè)備元件可靠性參數(shù)的靈敏度可表示為如下形式。

=-=Ak（x）If（x）LC（x）P（x）

=Bk（x）If（x）LC（x）P（x）

=Ck（x）If（x）LC（x）P（x）

在上述各式中，Ak（x）、Bk（x）、Ck（x）和Dk（x）的表達(dá)式為分別為：Ak（x）=（ak-Sk）/ukak；Bk（x）（ak-Sk）/lk；Ck（x）=（Sk-ak）/mk；Dk（x）=-Skmk/ak2。

2.4 實(shí)例分析

利用MATLAB軟件對(duì)大電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估與靈敏度分析程序予以編寫(xiě)，并對(duì)IEEE-RTS79系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)而分別給出LOLP、LOLF和EDNS對(duì)系統(tǒng)元件可靠性參數(shù)的靈敏度指標(biāo)。并分別在LOLP、LOLF和EDNS分析過(guò)程中，按照各元件對(duì)系統(tǒng)失負(fù)荷概率、失負(fù)荷頻率和電力不足期望值影響的大小予以排列，通過(guò)給出12個(gè)元件的靈敏度指標(biāo)并進(jìn)行分析，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)對(duì)IEEE-RST-79LOLP影響最大的元件為發(fā)電機(jī)#18G1和發(fā)電機(jī)#21G1，原因是其不僅是系統(tǒng)中單機(jī)容量最大的發(fā)電機(jī)，而且也是整個(gè)79系統(tǒng)中無(wú)效度（uk）最高的機(jī)組，故降低其LOLP、LOLF和EDNS的發(fā)生率有利于提高系統(tǒng)可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)對(duì)大電力系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)計(jì)算公式進(jìn)行分析，分別從失負(fù)荷概率、失負(fù)荷頻率以及電力不足期望等方面對(duì)系統(tǒng)元件可靠性參數(shù)的靈敏度做出了計(jì)算和分析，并以IEEE-RST79系統(tǒng)為例，借助MATLAb數(shù)學(xué)軟件對(duì)其LOLP、LOLF和EDNS對(duì)系統(tǒng)可靠性的評(píng)估的靈敏度進(jìn)行排序，并得到發(fā)電機(jī)#18G1和發(fā)電機(jī)#21G1是對(duì)IEEE-RST79系統(tǒng)具有最大影響的元件的結(jié)論，因此，對(duì)二者的失負(fù)荷概率、失負(fù)荷頻率以及電力不足期望予以降低，能夠有效提高IEEE-RST-79系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊媛，吳俊勇，張小瑜.外部電力系統(tǒng)對(duì)高速鐵路供電的RAMS評(píng)估及其靈敏度分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，20（12）：98-102.

[2] 周家啟，陳煒駿，謝開(kāi)貴，等.高壓直流輸電系統(tǒng)可靠性靈敏度分析模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，10（23）：18-23.

[3] 丁明，羅初田.電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的靈敏度分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，3（5）：72-81.