对电力系统运行可靠性最优控制的分析

于海平 徐玮

摘 要：随着中国社会经济的快速发展和现代化进程的加快，中国电力工业取得了巨大的进步及电力系统的规模不断扩大。与此同时，中国的电力系统也往互联网靠拢。在一方面，它符合中国的社会和经济快速发展的需要;在另一方面，一系列的问题就出现了，其中电力系统运行的可靠性是最突出的问题之一。电力系统的可靠性直接影响到稳定性和供电质量，严重影响着人们的日常生活和生产。 因此，电力系统运行可靠性的优化控制已成为重要的研究课题之一。

关键词：电力系统;运行可靠性;最优控制分析

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0152-02

1 电力系统可靠性分析

所谓的电力系统可靠性，主要是指电力在预定的基础上，各个设备和系统都能够正常运行，可靠性的衡量标准主要看可靠度，可靠度越高说明电力系统出现故障的可能越小，且维修所用的费用也相对较低，系统的可用时间较长。相对于电力系统可靠性来说，能从两个方面进行分析其丰富性和安全性：

1.1 丰富性

电力系统的充分性也被称为电力系统的静态可靠性。它是一种基于维护用户的供电要求，系统的规划或计划外中断的合理预期。这个概念能满足用户对电能的确定性指标要求。

1.2 安全性

安全性是对电力系统所承受的一种干扰，其中干扰因素主要有电力系统的短路以及意外的损坏等等。该性能也被称为动力系统的动态可靠性。因此，电力系统的安全性在电力系统的运行中起到了巨大的作用，几乎决定着整个电力系统的运行。进行电力系统确定性质保的计算和估测时，通常采用安全性来进行表示。其中需严格按照相应的标准来进行。

1.3 其他安全指标

电力系统的充裕性和安全性通常用在不同的方面，其中在电力计划的可靠性进行评估的时候需要考虑到充裕性标准，对电网进行规划和运行管理是则采用安全性指标。除此之外，还有很多指标需要考虑，比如概率、可用性、频率以及持续时间等等。这些指标是从不同的方面进行描述的，但是，当这些指标组合使用时，它们可以相互弥补。例如，电力故障的概率和频率不能按大小来衡量。期望积极的指标弥补这一缺点。一些（例如概率指示器）可以使用两个组件和系统，但也可以修理组件和系统。但该指数的频率和平均持续时间可以修复组件和系统。

2 电力系统运行可靠性优化控制的现状分析

为了评估电力系统的可靠性，目前的评估主要涉及到干扰事件的重要性和可能性。当前，随着电网规模的不断扩大和互联网水平的不断提高，研究和改革在许多方面仍处于空白阶段，迫切需要解决的前沿问题是实现电力系统安全风险预警和可靠性的动态识别。对于停电的实时预测没有实际的建议，这个问题变得越来越突出，加快研究已迫在眉睫。近年來，电力体制改革的趋势是电力市场。在过去的100年中，电力行业的规模经济已经存在自上而下的垄断行业趋势。在电力系统的技术革命的步伐已明显放缓，因为缺乏对电力企业有效激励。消除资本短缺和腐败是电力行业改革应该追寻的步伐。

3 影响电网运行可靠性的因素

3.1 人为因素对电网运行可靠性的影响

（1）传输系统的设计直接影响电网运行的可靠性。在输电线路的建设周期，塔基的施工占整体线施工时间一半以上。塔基的设计直接影响到线路的安全性。因此，塔架的设计和结构与电网运行的可靠性紧密有关。此外，塔基的基础假设有一个大跨度会遇到不同的地质条件。不同地质条件下，需要对塔基在不同的地质条件进行逐个设计。因此，传输系统设计需要与实际地质情况相结合，确保以提高电网运行的可靠性，保障传输线路的安全稳定运行。

（2）违章建筑输电线路故障也会对电网运行的可靠性产生影响。在部分农村地区，因为安全意识欠缺和管理不到位，很多违法建筑都在输电线路建成，相应的减少传输线路和地面之间的安全距离。如果天气不好，比如雪和冰雹，很容易造成瞬时短路导致跳闸等事故。此外，在施工过程中接触电网也会使其安全运行造成隐患。

（3）人为的破坏也是造成电网可靠性降低的因素。不用说，电在人们的日常生活中起着非常重要作用，但总有一些不法分子对输电线路和电力设施进行违法行为，在追求利润的同时对电源的安全性和可靠性造成很大的影响，间接对人们的生产和生活造成非常的影响，并对国有财产造成损害浪费。因此，传输线路发生破坏时是影响电网操作的可靠性的重要因素。

3.2 电网自身客观因素影响电网运行可靠性

（1）影响电网运行可靠性另外一个重要因素是元件的可靠性。组件的可靠性是电网的可靠性的基础及根本。渐渐老化的电网部件，负载的随机波动使系统中的参数超出其可靠性受到限制，老化的计算机硬件和软件系统，信息通信的系统，将导致控制和保护误操作这些都影响了电网的可靠运行的关键因素。（2）各种干扰后系统运行状态的变化是系统运行可靠性的降低的最直白的现象，其表现在两个重要方面。首先表现在负载的变化，发电机输出和补偿输出的变化可能会导致系统工作点的变化，这将导致电网的变化趋势。其次，由于保护继电器的误操作、操作拒绝、人为误操作、以及因自然灾害造成的设备损失，电网运行的现状已经被重新分配将对电网运行的可靠性受到影响。

4 电力系统运行可靠性最优控制基础与功能的定位

4.1 可靠性最优控制的基础与功能的定位

在运行时，考虑到系统运行成本的各方面的干扰，保持系统运行可靠性需要成本，提高系统运行可靠性的效率，可以期望减少损失电力系统。运行可靠性是寻求最佳控制系统和协调运行可靠性成本和效益最佳操作点的目的。这就决定了运行可靠性最优控制的基础是功能定位评估系统的成本和效益。

在电力系统规划可靠性领域，投资成本和预期中断损失之和通常用于综合星级规划方案的经济性和可靠性。使用该方法，评估可靠性的成本价格以及所有单元的预期运行成本和系统可靠性，并且负载节点系统的运行可靠性价格与所有停电损失的预期值一起调整。两者之和是整个电力的预期值。系统运行集成系统可靠性成本和社会成本定价，实现可靠性成本和效益的综合评价。这为最佳控制操作可靠性提供了重要的技术基础，也在最小化预期的社会成本。

4.2 运行可靠性最优控制模型的研究

为系统提供了最优的初始运行点是运行可靠性的最优运行控制，即在关注该初始运行点进行可靠性成本评估后，预期的社会成本小于其他的运行点。控制措施包括增加发电机的有功功率输出，母线电压幅度和有功功率输出（使用十个模型研究与经济性和可靠性协调的功率流分布问题，因此不包括切割负荷控制措施）。约束条件是初始运行点的流量约束。

4.3 对运行可靠性评估算法的流程的分析

（1）计算当前运行状态下线路的功率流量值，母线电压和系统频率（包括正常运行状态，故障状态和特殊运行方式），并根据实时运行工况计算元件可靠性模型。线路的停止概率，停止率和维护率，发电机和负载。（2）基于部件停运率和维修率，采用蒙特卡罗模拟方法，形成当前工况下系统可能出现的故障状态。（3）考虑到机组的运行方式，实时负荷运行情况发生变化，如当前网络结构系统的变化，可能的故障状态模拟和故障分析系统的后果，可以正常运行的组件（无过载，交流电压安全），以及元件电压过载限制条件，确保系统正常运行。（4）根据评价指标等于概率和后果乘积的定义计算可靠性指标。

5 电力系统运行可靠性的维护措施分析

5.1 对继电保护系统的优化

电力系统继电保护系统的可靠性直接关系到电力系统的可靠性，也是维修可靠性措施的关键。继电保护改善了电力系统的运行，使其符合运行的安全标准，并根据继电保护系统的可靠性要求分析了具体的维护方法，如：（1）加强管理和控制，全面了解。对组件和设备进行强大的继电保护，特别是那些在继电保护装置和设备中运行的组件和设备。严格的质量控制设备用于保持继电保护装置的性能，避免对继电保护可靠性的影响。（2）建立继电保护系统的运行机制，通过法律法规限制继电保护系统的运行。目的是创建一个可靠的操作环境，定义继电保护系统应遵循的规则，提供高质量的环保，并改进继电保护系统。（3）注重电力人员技能的培养，要求电力人员首次掌握继电保護装置的信息，提高故障处理效率，通过保持继电保护的性能，防止继电保护突发事故。

5.2 对保护直流电源的分析

直流电源也是电力系统运行可靠性的关键点，支持电力系统的安全运行。直流电源可以为电力系统可靠性提供稳定性措施，保证电力系统的可靠性。首先，直流电源的选择必须符合电力系统的规定。与直流电源相关的设备必须符合标准规格，不能配备不合格的设备。高性能设备在直流电源中的应用也可以消除电磁干扰的影响。然后管理铅酸电池中常用的电池，这些电池是高度密封的并且不会造成环境污染，并且可以稳定地安装在直流电压系统中以提供稳定的电力。在电池管理过程中，应合理安排测试，以提高直流电源的可靠性。最后，监测直流电源的运行情况，采用监控方法掌握直流电源的运行信息，保证了电力系统直流电源的可靠性。

5.3 加强设备状态的正常运行以提高电网运行可靠性

确保设备运行状态在安全运行范围内，确保输电线路安全稳定运行。根据线段的实际情况，将线路改为不同的线段进行管理。在此基础上，维护人员通过设备维护计划定期检修电路。在巡逻期间，应检查和检查特殊线路或设备。及时分析和总结线路或设备的现状以及可能存在的隐患和问题;及时检查并修复隐藏的问题。在大修过程中，要认真对待，注意电路或设备所有可能出现的问题，及时总结设备运行经验，分析原因，发展过程和规律，并提出相应的预防措施。

5.4 提高电网运行人员的专业素质以提高电网运行可靠性

可靠性水平是电网运行状态的综合评价指标，反映了电网运行水平和电网管理者的水平，也是电网企业经济利益的直接决定因素。因此，有必要建立必要的标准评估，完善管理体系，实施评估考核。

6 结语

总之，电力系统是电网的重要组成部分，其运行可靠性直接影响电网运行的安全性和稳定性。因此，电力部门必须采取有效措施，确保电力系统运行的可靠性，并在实际实施可靠性技术时制定相关标准和准则。

参考文献

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