配电系统的可靠性分析文献综述

 2022-11-24 20:59:43

文献综述

    1. 研究背景和意义

“中国电力行业标准DL/T 861-2004”——《电力可靠性基本名词术语》[1]对“可靠性”和“电力系统可靠性”的定义如下:

可靠性(reliability)是指“元件或系统在规定的条件下和规定的时间区间内能完成规定功能的能力”。通常采用概率量度来描述完成规定功能的能力,称为“可靠度”。

电力系统可靠性(electric power system reliability)定义为“电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户提供电力和电量的能力的量度”。

电力系统可靠性包括充裕性(adequacy)和安全性(security)两个方面。充裕性是指“电力系统稳态运行时,在系统元件额定容量,母线电压和系统频率等的允许范围内,考虑系统中元件的计划停运以及合理的非计划停运条件下,向用户提供全部所需的电力和电量的能力”。安全性是指“电力系统在运行中承受例如短路或系统中元件意外退出运行等突然扰动的能力”。安全性的概念通常适用于大电力系统(bulk power system)。

电力系统由发电、输电、变电、配电、用电等部分构成。配电系统将电源系统输变电系统与用户连接起来,向用户分配和供应电能,包括配电变电站、高低压配电线路、馈线等网络和设备。作为直接与用户相连的部分,配电系统可靠性直接影响着用户正常供电,其在安全、可靠以及经济供电方面发挥着重要作用。随着经济结构调整,高精密加工工业、信息工业等对供电要求更高的产业比重越来越大,用户对供电可靠性的要求也越来越高,如何向用户提供更高可靠性的电力是电力工作者不容回避的挑战,也是电力系统发展的必然要求。

电力系统可靠性的价值就是保证其连续可靠供电。一方面,可靠性低往往会造成缺电和停电,给电力用户和社会造成经济损失;另一方面,可靠性的提高以电力投资成本的增加为代价,盲目提高供电可靠性而忽略了经济性,势必造成电力投资大幅增加,从电力企业运行以及整个社会的经济效益角度来看,并不值得提倡。也就是说,合理的可靠性水平总与经济性和社会发展水平相联系,配电系统的可靠性和经济性,既相互矛盾,又相互协调。这就要求在进行电力系统规划、设计以及运行时,必须充分考虑经济性的因素,在可靠性投入和可靠性效益之间寻求某种平衡。需要对电力系统的投入与效益进行深入的研究,在电网规划、运行和统计分析中处理好经济性和可靠性的关系是意义重大的课题。

同时,随着能源危机、空气污染、沙漠化、全球气候变暖等环境问题的加剧,可再生能源受到世界范围内越来越多的重视。我国除了重视以大规模集中开发方式发展大型风电、光伏能源基地外,因地制宜地就地发展分布式清洁能源也是一种趋势。分布式电源通常布置于用户侧,对配电系统产生较大影响,从而使研究分布式电源接入后的配电系统可靠性显得意义重大[2-5]。所有的配电网络元件都处于外部气候条件影响之下。随着极端气象事件的增加,气候条件对电力系统可靠运行的影响越来越显著,严重冰雪灾害可能导致杆塔、线路等基础设施损坏[6,7];大风可能导致线路舞动[8,9],故障率突增,也可能导致大风场机组大量相继切出,严重影响电力系统可靠运行。研究不同气象条件对电力系统的影响规律,建立相关分析、模拟方法,可为电网规划、运行提供相关信息,对提高电力系统安全可靠运行能力具有重要意义。

    1. 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

国外对于配电系统可靠性评估的研究起步较早,其早期研究以统计分析为主。加拿大早在上个世纪五十年代就开始研究供电的连续性和可靠性问题,并于1959年成立了专门的供电连续性委员会,规定了评价供电充裕度的若干实际指标[10];英国也在上个世纪六十年代开始了配电系统可靠性方面的管理工作;其它欧美国家和日本也在上个世纪七十年代开始全面展开了配电系统可靠性统计分析的工作。现在,供电可靠性评估己成为许多国家配电系统规划决策中的一项常规性工作,美国、英国、加拿大、日本、法国以及俄罗斯都成立了专门的研究机构,负责配电系统供电可靠性评估原始数据的收集和整理工作,并建立了完善的配电系统可靠性评估指标体系。在配电系统供电可靠性评估模型和算法上也取得了重要的研究成果,并己将评估结果用于配电系统规划等领域,大大提高了配电系统的安全性能和经济效益。

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