互联系统是指由两个或两个以上发电系统通过联络线互相连接的系统。一般互联系统可以利用各系统负荷特性之间、发电机组强迫停运之间的分散性来相互提供支援容量,因此互联后各个系统一般具有比单独运行时更高的充裕度。互联取得的实际效益与各个系统的装机容量和类型,联络线的传输容量及强迫停运率,各系统的负荷水平、相关性和不确定性,以及在紧急情况下系统之间相互支援的协议形式等因素有关。因此,评估互联系统可靠性的方法复杂性已大大增加。由于各国电力系统的建设都是从单区域系统向多区域联合系统发展,确定互联系统可靠性及效益的研究已成为发电系统规划和运行的一个重要领域。
互联系统可靠性
对互联系统中的各个发电系统及整体互联系统发电容量的充裕度的度量。
- 英文名称
- reliability of interconnected system
- 所属学科
- 电气工程
确定两个互联系统间可以相互提供的支援功率(或电量)和由此取得的可靠性效益的分析方法。通常需要给出一些分析的前提条件,如两个系统的发电机组随机停运彼此独立,各系统的负荷变化独立,联络线传输容量的限制以及系统间签订的支援协议形式等。支援协议的形式大致可分为两类:①以不影响本系统缺电为前提的共享备用原则。②共同分担任一系统缺电风险的共享备用原则。分析方法根据使用的可靠性指标,可分为LOLP(或LOLE)法和F&D法两类;根据方法原理,可分为二维概率数组法和等效支援机组法两种。
首先分别建立每个系统的容量模型;其次根据这些模型得出两个系统发电容量同时停运状态的概率,形成一个二维数组;最后在数组基础上进行可靠性计算。该方法实现简单,曾在国内外得到广泛的应用,但是当发电机组数目很大时,其使用受到一定的限制。
将一个发电系统的容量模型与负荷模型和联络线的容量状态结合从而形成的一台多状态等值机组。在研究互联系统可靠性时,这台等值机组表明一个系统向另一系统可能提供支援容量的潜力,可用来直接参与计算,具有较快的计算速度。
状态号i | 支援容量/WM | 支援容量停运/WM | 累计概率Pi |
1 i n | R1 Ri Rn | C1(=0) Ci Cn | P1 Pi Pn |
设A、B两系统互联,假定A系统是支援系统,研究B系统受援后的可靠性。为此:①建立A系统的容量模型。②建立A系统、负荷及联络线组合后的等效容量模型,其结果见表。由于支援容量模型综合考虑了A系统的装机容量、负荷、随机停运后的备用裕度和联络线的容量及其故障特性等条件,从可靠性的角度,对于B系统而言可以看作一台多状态的等值机组。这台机组的额定容量等于表中的最大支援容量,其他较低容量可视为该机组的降低出力运行状态,因此称为等效支援机组。③将求得的等效支援机组利用递推算式追加到B系统的容量模型中去为:
式中为B系统容量模型中停运容量为
时,追加等效支援机组后的累积概率新值;
为B系统容量模型中对应停运容量为
的累积概率旧值(未追加等效机组前);
、
和
分别为等效支援机组的全部容量状态数、处于状态
的容量和相应的确切概率。
将等效支援机组追加到B系统的容量模型后,即可按处理单系统的方法计算B系统的可靠性指标。等效支援机组模型可以很方便地考虑两个系统间的互联传输状况、运行约束以及系统间的协议等因素。应用等效支援机组法不仅可使两个系统互联的可靠性计算简化,减少存储量和计算时间,且更便于用来分析两个以上的系统互联时的可靠性问题。
评估由联络线连接的两个以上的系统的可靠性分析法。根据互联网络接线图的形式,可将复杂互联系统分为放射型和环型两大类。它们在分析计算可靠性的方法上具有不同的特点。
由三个系统组成的最简单放射型互联系统如图1a所示。分析这类互联系统可靠性,原则上可以用概率数组法或等效支援机组法,但应用后者较为简便。例如,设系统B为受援系统,可先将系统A及其与B的联络线共同形成一台等效支援机组模型,然后追加到系统B的容量模型,如图1b所示;然后将C系统及其与B的联络线一起再形成一台等效支援机组模型,并追加到B系统的容量模型中,如图1c所示。这样就将三系统互联变成了一个单系统问题,最后可按分析单系统可靠性的方法进行计算。当A或C为受援系统时,可以采用类似的方法来分析。
由三个系统组成的最简单环型互联系统如图2所示。由于环网的存在给可靠性分析带来了许多新的问题和困难,这是由于任一支援和受援系统的功率流向都不是唯一的。如果仍应用等效支援机组法,则在计算前首先要确定各系统间交换功率的协议形式,包括支援功率的路径和应遵守的优先次序等。例如,在图2中系统A和C都缺电而向系统B要求支援,假设协议规定系统A对B的支援享有优先权,只受B的备用和联络线W1的容量限制;此外,系统C的缺电容量通过联络线W3得到补偿后,系统A还可通过联络线W2从系统B取得附加支援。根据这些协议条件,可以建立系统B对A的等效支援机组。随着系统间协议形式的不同,有许多可供选择的支援方式。因此,这种方法在应用上有很大的局限性,特别是有三个以上的系统互联时问题就更突出。
为解决上述问题,网流模型和线性规划模型被提了出来。这两种模型将各个子系统分别看作一个母线节点,重点对子系统间的联络线进行建模。网流模型把握了网络拓扑和支路输电容量这两个关键的因素,用系统中元件容量限制下的最大网流代替实际电力潮流,解决了潮流计算不考虑支路的允许载流量而造成计算结果不一定可行的问题;线性规划模型则进一步考虑了联络线的电气约束,如线路的阻抗等,能较好地模拟区域联络线的作用,并且能够方便地考虑各系统间的功率支援策略,因此获得了广泛的研究和应用。
条目图册
扩展阅读
- BILLINTON R, ALLAN R N.Reliability evaluation of power systems.New York:Plenum Press,1994.