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输电系统可靠性

/reliability of power transmission system/
条目作者电佰

电佰

最后更新 2024-03-06
浏览 140
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从所有电源点输送电力到所有供电点的系统按可接受标准及期望数量满足供电点电力和电量需求的能力。

英文名称
reliability of power transmission system
所属学科
电气工程

这里输电系统一般是指220千伏及以上的超/特高压交流输电网。它由大容量输变电设备(变压器、开关设备、输电线路、互感器、避雷器等)组成,网络结构比较复杂。

研究输电系统可靠性时,假定发电系统和配电系统均运行正常并能满足供电需要,在输电系统元件发生计划及非计划停运时,对输电系统满足供电需求的充裕度及安全性进行评估。充裕度可用负荷供应能力来度量,而安全性则可用输电系统对规定的严重事件承受能力来度量。

输电系统的可靠性计算比发电系统可靠性计算复杂和困难得多,这是由于以下两方面原因造成的:

①输电系统的充裕度必须经潮流或稳定计算求得,而且电力潮流的分布和电压水平与输电系统元件的可用率及运行方式有关。

②组成输电系统的元件多,运行状态复杂,且必须考虑其拓扑结构的影响,输电系统的覆盖面广,各种多重的故障状态的组合量又非常多,因此一个实际的大输电系统的可靠性计算工作量非常大,必须设法减少状态数,即选取一部分影响较大的状态而舍弃影响较小的状态。即使采取了上述措施,仍需要复杂的状态模型、大容量的计算机和相应的软件以求得概率性指标。因而有些国家仍使用只考虑单重或双重故障的确定性准则和指标来评价输电系统的可靠性,有些国家则考虑多重随机故障的概率指标。

输电系统可靠性计算步骤可归纳为选择系统状态、检验系统承受能力两个步骤。

选择一种或几种基本情况。这些基本情况应当是相当于系统最严重的运行情况并且是综合了规划和运行人员的经验。这些基本情况的负荷条件、发电调度和网络结构应是不同的。选择状态的方法可以是确定性的,如广泛采用的N-1和N-2准则;也可以是随机性抽样,如蒙特卡罗模拟法。

对选定的各种基本情况,检验在一系列的发电或输电事件中系统的承受能力:

①流经系统各元件的潮流应保持在允许限度之内,通常是静态下的最大允许值(一般为热容量极限,有时包括稳定极限)或事故情况下允许短时过负荷值。

②网络节点的电压变化应保持在允许限度之内,视额定电压的不同,其变化范围为90%~110%额定电压。

在评估现代大电力系统可靠性中,输电系统经常与发电系统一起作为大电力系统或发输电合成系统来进行评估。

校核输电系统可靠性所采用的一系列制约事件或条件。主要有N-1准则、N-2准则和其他准则等3类。

各国最广泛采用的输电系统充裕度准则。在这项准则中模拟失去一个网络元件(输电线路、变压器等,有时还考虑无功补偿设备)或一台发电机。大多数国家的N-1准则中只考虑失去一个网络元件,只有少数国家考虑发电机停运。

模拟失去两个系统元件,即失去两个网络元件或一个网络元件和一个发电元件。这个准则没有N-1准则应用得广泛,因为两个元件同时发生故障的概率是较小的。一些国家在模拟N-2准则时采用与N-1准则相同的检验基本情况,也有些国家还考虑一些对系统有严重影响的特殊双重事件,例如,两条主要线路相继跳闸,在采取按频率降低自动减负荷后能否防止系统崩溃,连接核电厂至系统的双回线或两条线路同时跳闸的严重情况等。

除N-1和N-2两种主要准则外,有些国家还制定了考虑更严重情况的准则,如:①失去一组母线及其相应的线路。②可靠性准则一般不考虑的,但发生后会造成系统重大事故的多重故障和联锁跳闸。这两种情况很难通过改进网络结构解决,主要依靠提高运行水平和装设安全自动装置来防止系统崩溃,如保持足够的无功备用、远方切负荷或速切负荷、有计划的解列、切机或快速关闭主汽门和电气制动等措施。

输电系统的安全性评估(transmission system security evaluation)由于问题性质的复杂性,用概率法来评估安全性是极为困难的,因此这类准则大多是确定性的。采用的评估方法包括检验系统承受一系列对它产生危险影响的事件的能力,以及系统不能承受某种特定事件时必须采取的措施。

输电系统安全性评估主要考虑的是电力系统稳定问题。对远距离输送大容量电力的国家,系统的稳定问题至关重要,如中国、澳大利亚、加拿大、北欧国家、美国和日本等。

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