电力系统风险评估模型、方法和应用PDF格式文档图书下载

1.1　电力系统中的风险 1

第1章　绪论 1

1.2　电力系统风险评估的基本概念 3

1.2.1　系统风险评估 3

1.2.2　风险评估的数据 4

1.2.3　单位停电损失 6

1.3　本书梗概 6

2.1 引言 10

2.2　独立停运模型 10

第2章　系统元件的停运模型 10

2.2.1　可修复强迫失效 11

2.2.2　老化失效 12

2.2.2.1　发生老化失效的概率 13

2.2.2.2　老化失效引起的不可用率 14

2.2.2.3　公式（2.10）的显式表达 16

2.2.3　不可修复偶然失效 17

2.2.4　计划停运 17

2.2.5 半强迫停运 19

2.2.6　部分失效模式 21

2.2.7　多重停运模式 22

2.3　相关停运模型 23

2.3.1　共因停运 23

2.3.1.1　组合模型 23

2.3.1.2　分离模型 24

2.3.1.3　组合模型和分离模型的比较 25

2.3.2　元件组停运 27

2.3.3　电站相关停运 29

2.3.4　连锁停运 30

2.3.5　环境相依失效 31

2.4　结论 33

第3章　停运模型中的参数估计 35

3.1 引言 35

3.2　失效数据均值和方差的点估计 35

3.2.1　样本均值 36

3.2.2　样本方差 37

3.3　失效数据均值和方差的区间估计 38

3.3.1　置信区间的一般概念 38

3.3.2　均值的置信区间 39

3.3.3　方差的置信区间 41

3.4.1　点估计 42

3.4　估计单个元件的失效频率 42

3.4.2　区间估计 43

3.5　估计服从二项分布的概率 44

3.6　失效数据的经验分布及其统计检验 45

3.6.1　失效数据的经验分布 46

3.6.2　经验分布的统计检验 47

3.7　估计老化失效模型中的参数 48

3.7.1　正态分布模型中的平均寿命及标准差 49

3.7.2　韦布尔模型中的形状和尺度参数 50

3.7.3　算例 53

3.8　结论 56

第4章　风险评估方法基础 58

4.1 引言 58

4.2　用于简单系统的方法 58

4.2.1　概率卷积 59

4.2.2　串联和并联网络法 60

4.2.2.1　串联网络 60

4.2.2.2　并联网络 61

4.2.3　马尔可夫方程 62

4.2.4.1　进入每个状态的频率 64

4.2.4　频率-持续时间法 64

4.2.4.2　两状态间的转移频率 65

4.2.4.3　进入每个状态集合的频率 65

4.2.4.4　停留在每个状态的平均持续时间 66

4.2.4.5　停留在每个状态集合的平均持续时间 66

4.3　用于复杂系统的方法 66

4.3.1　状态枚举法 67

4.3.2　非序贯蒙特卡罗模拟法 69

4.3.3　序贯蒙特卡罗模拟法 71

4.4　结论 73

5.2　发电-负荷需求系统的评估方法 75

第5章　电力系统的风险评估方法 75

5.1　引言 75

5.2.1　卷积法 76

5.2.1.1　离散发电概率分布 76

5.2.1.2　离散负荷概率分布 77

5.2.1.3　指标计算 79

5.2.2　状态抽样法 79

5.2.3　状态持续时间抽样法 81

5.3　辐射型配电系统的评估方法 83

5.3.1　解析法 83

5.3.2　状态持续时间抽样法 85

5.4.1　失效模式和模型 87

5.4　变电站电气主接线的评估方法 87

5.4.2　连通性识别 89

5.4.3　分层状态枚举法 91

5.4.4　状态持续时间抽样法 94

5.5　发输电系统的评估方法 96

5.5.1　基本步骤 97

5.5.2　元件失效模型 97

5.5.3　负荷曲线模型 98

5.5.4　故障分析 99

5.5.4.1　基于交流潮流的灵敏度方法 99

5.5.4.2　基于直流潮流的故障分析 100

5.5.5　负荷削减的最优化模型 101

5.5.5.1　基于交流潮流的最优潮流模型 101

5.5.5.2　基于直流潮流的最优潮流模型 102

5.5.6　状态枚举法 103

5.5.7　状态抽样法 105

5.6　结论 106

第6章　风险评估在输电发展规划中的应用 108

6.1 引言 108

6.2　概率规划的概念 109

6.2.1　基本步骤 109

6.2.3　现值 110

6.2.2　费用分析 110

6.3.1　风险评估步骤 111

6.3　风险评估方法 111

6.3.2　风险费用模型 112

6.4　例1：选择最小费用规划方案 113

6.4.1　系统描述 113

6.4.2　规划方案 114

6.4.3　风险评估 115

6.4.4　综合经济分析 118

6.4.4.1　方法 118

6.4.4.3　结果 119

6.4.4.2　数据 119

6.4.5　小结 120

6.5　例2：应用不同的规划准则 120

6.5.1　系统和预选规划方案 121

6.5.2　研究条件和数据 122

6.5.2.1　研究条件 122

6.5.2.2　数据 122

6.5.3　风险和风险费用评估 124

6.5.4　综合经济分析 125

6.5.4.2　基于系统可靠性性能的费用有效性准则 126

6.5.4.1　多阶段投资的资金流 126

6.5.4.3　单元件故障原则和费用有效性相结合的准则 127

6.5.5　小结 128

6.6　结论 129

第7章　风险评估在输电运行规划中的应用 130

7.1　引言 130

7.2　运行规划中风险评估的概念 131

7.3　风险评估方法 133

7.4　例1：确定最低风险运行方式 135

7.4.1　系统和研究条件 135

7.4.2　评估负荷转移的影响 136

7.4.3　不同重构方案的比较 137

7.4.4　N—2条件下的运行方式选择 138

7.4.5　小结 140

7.5　例2：手算的简单例子 140

7.5.1　基本概念 140

7.5.2　算例描述 141

7.5.3　研究条件和数据 142

7.5.4　风险评估 143

7.5.4.1　计算失效状态概率 143

7.5.4.2　假定1小时切换时间的期望缺供电量评估 144

7.5.4.3　假定2小时切换时间的期望缺供电量评估 145

7.6　结论 147

7.5.5　小结 147

第8章　风险评估在电源规划中的应用 148

8.1　引言 148

8.2　可靠性规划的步骤 148

8.3　发电成本和风险费用模拟 149

8.3.1　模拟方法 149

8.3.2　最小费用模型 150

8.3.3　期望发电成本和期望风险损失费用 151

8.4.1　基本概念 152

8.4　例1：选择独立发电厂的位置和容量 152

8.4.2　系统和独立发电厂的备选方案 153

8.4.3　风险灵敏度分析 154

8.4.4　最大效益分析 157

8.4.5　小结 160

8.5　例2：一个地区发电厂的退役决策 160

8.5.1　算例描述 160

8.5.2　风险评估 160

8.5.3.3　风险损失费用 162

8.5.3.2　运行成本 162

8.5.3.1　投资成本 162

8.5.3　总费用分析 162

8.5.4　小结 164

8.6　结论 164

第9章　变电站电气联结方式的选择 166

9.1　引言 166

9.2　负荷削减模型 166

9.3　风险评估方法 169

9.3.1　元件失效模型 169

9.3.2　风险评估步骤 169

9.4.1　两种变电站接线方式 170

9.3.3　经济分析方法 170

9.4　例1：选择变电站电气主接线 170

9.4.2　风险评估 171

9.4.2.1　研究条件和数据 171

9.4.2.2　计算结果 172

9.4.3　经济分析 174

9.4.4　小结 175

9.5　例2：选择与变电站相连的输电线路联结方式 175

9.5.1　两种方案的描述 175

9.5.2.1　研究条件和数据 176

9.5.2　风险评估和经济分析 176

9.5.2.2　计算结果 178

9.5.2.3　经济分析 179

9.5.3　小结 179

9.6　结论 179

第10章　可靠性为中心的维修 181

10.1　引言 181

10.2　可靠性为中心的设备维修的基本任务 181

10.2.2　最低风险维修日程计划 182

10.2.3　预防性维修与失效后维修 182

10.2.1　设备维修方案的比较 182

10.2.4　元件重要性排序 183

10.3　例1：输电设备维修日程计划 184

10.3.1　以可靠性为中心的输电设备维修步骤 184

10.3.2　系统和维修停运的描述 185

10.3.3　电缆的最低风险更换日程计划 186

10.3.4　小结 187

10.4　例2：维修中的人力规划 188

10.4.1　问题描述 188

10.4.2　解算步骤 188

10.4.3　算例与结果 189

10.4.4　小结 190

10.5　例3：手算的简单例子 191

10.5.1　算例描述 191

10.5.2　研究条件和数据 192

10.5.3　期望缺供电量（EENS）评估 192

10.5.4　小结 193

10.6　结论 194

第11章　设备备用概率分析 195

11.1　引言 195

11.2　基于可靠性准则的设备备用分析 195

11.2.1.2　老化失效引起的不可用率 196

11.2.1.1　可修复失效引起的不可用率 196

11.2.1　元件的不可用率 196

11.2.1.3　总的不可用率 197

11.2.2　设备组可靠性及其备用分析 197

11.3　使用概率费用方法的设备备用分析 198

11.3.1　失效损失费用模型 198

11.3.2　单位失效损失估计 199

11.3.3　年度投资成本模型 200

11.3.4　现值法 200

11.3.5　备用分析步骤 200

11.4.1　变压器组和数据 201

11.4　例1：确定备用变压器的数量和年份 201

11.4.2　基于变压器组失效概率的备用分析 202

11.4.3　基于概率费用模型的变压器备用规划 203

11.4.3.1　计算备用变压器带来的失效损失减少量 203

11.4.3.2　效益／成本分析 203

11.4.4　小结 205

11.5　例2：确定500kV电抗器的冗余度水平 205

11.5.1　问题的描述 205

11.5.2　研究条件和数据 207

11.5.3　冗余度分析 208

11.6　结论 210

11.5.4　小结 210

第12章　基于可靠性的输电服务价格 212

12.1 引言 212

12.2　基本概念 213

12.2.1　可靠性增量价值 213

12.2.2　用户对系统可靠性的影响 215

12.2.3　价格设计中的可靠性分量 215

12.3　计算方法 216

12.3.1　单位可靠性增量价值（UIRV） 216

12.3.3　负荷用户因降低可靠性的应支付费（LCRD） 217

12.3.2　发电用户因改善可靠性的应得补贴（GCRI） 217

12.4　费率设计 218

12.4.1　过网用户的费率 218

12.3.4　支付发电用户补贴而造成的负荷用户付费率（LCRGC） 218

12.4.2　网内用户的付费率 219

12.4.3　发电用户应得的补贴费用 219

12.5　应用举例 219

12.5.1　计算单位可靠性增量价值（UIRV） 220

12.5.2　计算发电用户因改善可靠性的应得补贴（GCRI） 220

12.5.3　计算负荷用户因降低可靠性的应支付费（LCRD） 221

12.5.5　各种用户的费率计算 222

12.5.4　计算支付发电用户补贴而造成的负荷用户付费率（LCRGC） 222

12.6　结论 223

第13章　暂态稳定概率评估 225

13.1　引言 225

13.2　概率模型和模拟方法 225

13.2.1　故障前系统状态的选择 225

13.2.2　故障模型 226

13.2.2.1　故障发生的概率 226

13.2.2.4　重合闸不成功的概率 227

13.2.2.3　故障类型的概率 227

13.2.2.2　故障位置的概率 227

13.2.2.5　故障清除时间的概率模型 228

13.2.3　故障事件的蒙特卡罗模拟 228

13.2.4　暂态稳定模拟 229

13.3　评估步骤 229

13.3.1　第一种研究的步骤 230

13.3.2　第二种研究的步骤 231

13.4.1.2　故障模型数据 232

13.4.1.1　系统负荷数据 232

13.4.1　系统描述和数据 232

13.4　算例 232

13.4.2　哥伦比亚河流域系统传输极限的计算 234

13.4.3　和平河流域系统切除发电输出的计算 236

13.4.4　小结 238

13.5　结论 239

附录A　基本概率概念 240

A.1　概率计算规则 240

A.1.1　交集 240

A.1.2　并集 240

A.1.3　全条件概率 240

A.2　随机变量及其分布 241

A.3　风险评估中的重要分布 242

A.3.1　指数分布 242

A.3.2　正态分布 242

A.3.3　对数正态分布 243

A.3.4　韦布尔分布 244

A.4　数字特征 245

A.4.1　数学期望 245

A.4.2　方差和标准差 246

A.4.3　协方差和相关系数 246

B.1　一般概念 247

附录B　蒙特卡罗模拟基础 247

B.2　随机数发生器 248

B.2.1　乘同余发生器 248

B.2.2　混合同余发生器 249

B.3　产生随机变量的逆变换方法 249

B.4　风险评估中的重要随机变量 249

B.4.1　指数分布随机变量 249

B.4.2　正态分布随机变量 250

B.4.3　对数正态分布随机变量 251

B.4.4　韦布尔分布随机变量 251

C.1.2　牛顿-拉夫逊法 252

C.1.1　潮流方程 252

附录C　潮流模型 252

C.1　交流潮流模型 252

C.1.3　快速解耦法 253

C.2　直流潮流模型 254

C.2.1　基本方程 254

C.2.2　线路潮流方程 255

附录D　最优化方法 256

D.1　线性规划的单纯形法 256

D.1.1　原始单纯形法 256

D.1.2　对偶单纯形法 257

D.2　非线性规划的内点法 258

D.2.1　最优性和可行性条件 258

D.2.2　算法步骤 260

附录E　三种概率分布表 263

表1　标准正态分布下面积Q和z之间的关系 263

表2　t分布下面积α和tα（n）之间的关系 264

表3 x2分布下面积α和xα2（n）之间的关系 265

参考文献 266

索引 272

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