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發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)可靠性研究與實(shí)踐
作為系統電源，發(fā)電廠(chǎng)的主要任務(wù)是持續穩定地向系統中輸送電能，下面是小編搜集整理的一篇探究電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)的論文范文，供大家閱讀借鑒。
摘要：發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)系統的安全性、可靠性是電力系統運行及維護的重要內容，其可靠性將直接關(guān)系到系統供電任務(wù)的完成情況。隨著(zhù)國內發(fā)電廠(chǎng)機組容量的不斷升級，主接線(xiàn)的連接形式也在不斷變化，系統運行的可靠性問(wèn)題已經(jīng)成為發(fā)電廠(chǎng)遠行與維護中至關(guān)重要的環(huán)節。
關(guān)鍵詞：電廠(chǎng);電氣主接線(xiàn);可靠性
安全性、可靠性以及經(jīng)濟型是電力系統運行及維護的基本要求，作為發(fā)電廠(chǎng)以及配電設備中系統中最為重要的電能樞紐單元，發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)的可靠性評估是電力系統研究的重要課題。作為系統電源，發(fā)電廠(chǎng)的主要任務(wù)是持續穩定地向系統中輸送電能。在這一任務(wù)中，發(fā)電廠(chǎng)的電氣主接線(xiàn)單元主要負責集中將發(fā)電機組發(fā)出的電能傳輸或分配到輸電系統中，其可靠性將直接關(guān)系到系統供電任務(wù)的完成情況。
現階段，隨著(zhù)國內經(jīng)濟的新一輪增長(cháng)，居民以及工業(yè)用電急劇膨脹，對電力系統的規模以及可靠性要求也越來(lái)越高。發(fā)電廠(chǎng)機組容量的不斷升級，使得其主接線(xiàn)的連接形式也在不斷變化，其結構日趨復雜，所聯(lián)接電氣設備不斷增多，其可靠性問(wèn)題也日益成為制約現階段系統發(fā)展的重要因素。
一、發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)可靠性研究概要
(一)發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)故障的常見(jiàn)問(wèn)題
發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)的可靠性研究主要以系統故障為中心，因此，在本研究伊始，需要對發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)系統的常見(jiàn)故障內容及其對系統的影響進(jìn)行介紹。作為發(fā)電廠(chǎng)中聯(lián)系系統與電源間的中間環(huán)節，主接線(xiàn)系統的運行并不獨立。發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)的故障及其對系統影響主要有以下幾種形式，如圖1所示。不難看出，一旦電廠(chǎng)主接線(xiàn)出現故障，即會(huì )影響到供電系統的連續性、充裕度以及系統安全。因而，對發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)可靠性的評估可以圍繞以上三個(gè)指標展開(kāi)。
(二)發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)可靠性的關(guān)鍵因素
1、斷路器
在整個(gè)主接線(xiàn)系統中，斷路器屬于操作元件中最為重要的部分，斷路器的操作結果可以改變電廠(chǎng)主接線(xiàn)的拓撲結構。由于斷路器自身結構的復雜性，由其操作不當或突發(fā)性故障所造成的主接線(xiàn)系統的故障形式多樣。尤其以斷路器引起系統惡性連鎖反應事故最為嚴重，作為主接線(xiàn)系統的關(guān)鍵性操作元件，斷路器的安裝與操作值得引起工作人員的注意。
2、輸電線(xiàn)路和變壓器
輸電線(xiàn)路以及變壓器屬于系統靜態(tài)元件，作為系統的重要連接節點(diǎn)，由其引起的系統故障大多為擴大性故障。由于他們二者的故障所導致的系統狀態(tài)的改變，將引起相鄰斷路器的動(dòng)作，對系統的修復必須在其關(guān)聯(lián)斷路器動(dòng)作并切除故障后進(jìn)行。因而，輸電線(xiàn)路及變壓器的狀態(tài)是決定主接線(xiàn)可靠性的關(guān)鍵性因素之一。
(三)電廠(chǎng)主接線(xiàn)可靠性計算的一般方法和步驟
1、基于故障擴散的評估方法及步驟
基于故障擴散的評估計算方法利用前向搜索算法確定主接線(xiàn)系統中斷路器動(dòng)作的影響范圍，在運用故障擴散的方式獲得故障范圍后，確定系統節點(diǎn)的故障類(lèi)型。該算法以故障擴散算法為基礎，在確定系統故障類(lèi)型及影響范圍后，獲取系統可靠性指標，其評價(jià)的步驟得到簡(jiǎn)化，但計算量卻偏大。
2、故障模式與后果分析法(FMEA)
故障模式與后果分析的方法是一種傳統的可靠評估計算方法，該方法首先會(huì )針對系統結構確定各關(guān)鍵元件的各種可能狀態(tài)，在此基礎上對各種狀態(tài)組合進(jìn)行系統分析，確定系統的故障模式集合，并計算出該狀態(tài)集合的可靠性指標數據。與其他分析計算方法相比，故障模式與后果分析方法的原理相對簡(jiǎn)單，結構比較明晰，但由于該方法大量采用了歸納法，因而計算冗余度將與計量元件數目的指數成正比。
3、頻率和平均持續時(shí)間法(FD)
頻率和平均持續時(shí)間法是一種基于Markov過(guò)程的方法，其評價(jià)的步驟包括通過(guò)運用Markov過(guò)程理論將系統自電源到負荷端口的狀態(tài)空間圖進(jìn)行求解計算。在計算中，要將元件故障擴大的因素納入考慮范圍，并最終形成系統累積的狀態(tài)空間圖，并以此計算各部分以及系統的可靠性指標。由于在計算中引入了累計狀態(tài)的概念，非常有利于建立子系統以及組合系統的計算模型。
4、最小割集法
最小割集方法是根據系統故障可能出現的范圍，將計算所涉及到的系統空間限制在盡可能小的范圍內，從而是評估計算量得到減少。隨著(zhù)發(fā)電廠(chǎng)規模及單機容量的增長(cháng)，系統主接線(xiàn)的復雜性也在不斷上升，最小割集的分析計算方法尤其值得引起重視。
5、邏輯表格法
邏輯表格法是電氣主接線(xiàn)的定量評估分析最常用的方法。在詳細分析主接線(xiàn)系統的結構以及可能出現的雙重故障后，將故障發(fā)生的概率參數整理歸納成表格。在確定系統的可靠性指標后，利用上述表格的結構，計算得出主接線(xiàn)系統的可靠性指標參數。目前，由于電廠(chǎng)主接線(xiàn)復雜性日益提升，考慮到邏輯表格方法的計算效率，該方法已經(jīng)開(kāi)始逐步為上述各種方法所取代。
二、發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)故障狀態(tài)的矩陣描述
發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)系統的故障矩陣描述借助于網(wǎng)絡(luò )結構的特征矩陣方法，通過(guò)狀態(tài)矩陣的建立，描述了主接線(xiàn)系統中各部分關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定故障狀態(tài)的構成及其影響，以及系統元件或結構性故障發(fā)生時(shí)，準確描述主接線(xiàn)系統故障狀態(tài)的演變。
(一)元件鄰接矩陣
元件鄰接矩陣A依據主接線(xiàn)系統中各元件的相互鏈接關(guān)系而構建，能夠描述主接線(xiàn)系統中部件之間的組合狀況以及網(wǎng)絡(luò )的系統結構。其矩陣的表達式如式1所述，各元件的鄰接矩陣元素用(0.1)代碼分別表示關(guān)聯(lián)元件的運行或停運狀態(tài)。在該矩陣中，Xi未示元件的編號，aij的值分別取1或0，代表元件i與j的相互連接處于聯(lián)通狀態(tài)或斷開(kāi)狀態(tài)。
(二)替代元件矩陣(N)
發(fā)電廠(chǎng)的主接線(xiàn)系統中，當元件發(fā)生故障時(shí)或檢修時(shí)，需要通過(guò)開(kāi)關(guān)相應的設備來(lái)隔離故障并替代部分障礙元件的功能，替代元件矩陣就是用來(lái)確定其替代元件的方法。式2即為替代原矩陣的一般形式，其中m與n分別表示系統中常開(kāi)元件數與常開(kāi)元件外的元件數，Xi與NOi分別作為系統的運行元件與常開(kāi)元件。
(三)結構矩陣(G)
當系統為確定發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)的所有電力傳輸通道及其受電廠(chǎng)主接線(xiàn)元件狀態(tài)的影響情況時(shí)，需要建立結構矩陣來(lái)進(jìn)行判斷。如式3所示，Xi與Li分別代表由元件構成的行向量以及電力通道列向量，n與1分別代表系統元件數量以及網(wǎng)絡(luò )系統中電力通道的數量，gij為描述元件與該通道關(guān)系的矩陣元素。
(四)受累停運矩陣(D)
受累停運矩陣主要用于描述系統中的元件故障的影響，確定系統中受故障影響的范圍。一般情況下，當系統元件出現故障時(shí)，與其相關(guān)聯(lián)的斷路器動(dòng)作，并將故障部分隔離。但是，當離故障點(diǎn)最近的斷路器拒動(dòng)或發(fā)生故障時(shí)，系統故障將進(jìn)一步在系統中蔓延，即故障的擴散。受累停矩陣的作用即在于此，他能夠過(guò)對元件受累停運狀態(tài)的描述，迅速確立元件擴大型故障對主接線(xiàn)系統的影響及其范圍。如式4所示，i、j分別為主接線(xiàn)系統中的故障元件與受累元件，dij為停運因子。
三、發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)可靠性分析的算法和實(shí)現
發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)可靠性的分析算法實(shí)現建立于電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)可靠性分析以及系統元件狀態(tài)空間的最小割集分析方法之上。在對發(fā)電廠(chǎng)主接線(xiàn)系統進(jìn)行可靠性分析計算時(shí)，首先需要了解系統元件的運行狀態(tài)，并對電廠(chǎng)主接線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行分析。依據上文中所列舉的受累停運矩陣，結合主接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )最小路集，確認當系統發(fā)生故障時(shí)。其對電廠(chǎng)的主接線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )造成影響的最小路集的故障影響矩陣。在此基礎上，在獲得確定的主接線(xiàn)系統可靠性指標后，可得到元件個(gè)狀態(tài)的概率值。一般系統可靠性的指標依照上文所述的供電連續性、運行安全性以及供電充裕性三個(gè)方面要求來(lái)選取。
四、結束語(yǔ)
作為電力系統中的重要組成部分，發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)的可靠性分析是維持電力系統穩定運行的重要方面。發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)可靠性評估計算是建立在對主接線(xiàn)系統的功能元件以及系統網(wǎng)絡(luò )結構的可靠性參數指標已知的情況下，按照系統評估規程借助矩陣計算方法，對整個(gè)系統滿(mǎn)足供電連續性、運行安全性以及供電充裕性能力的量度。需要注意的是，在建立系統各部分的可靠性數學(xué)模型后，需要根據主接線(xiàn)系統的邏輯關(guān)系確定最小割集，并對其進(jìn)行等效處理
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