浅析电力系统运行可靠性最优控制

浅析电力系统运行可靠性最优控制

朱鹏

（国网江苏省电力公司扬中市供电公司江苏扬中212200）

摘要：电力系统在运行中会受到很多因素影响，所以具有不确定性。调度人员要想保证电力系统的可靠运行，应提升系统的可靠性，并对其进行优化，节约系统的运行成本。优化系统控制和算法，能够更好的改善系统的可靠性，为调度员的工作提供帮助。调度人员要以社会成本最小化为优化目标，及时调整发电母线电压和无功源的无功出力，运用先进的粒子群智能优化算法进行计算。

关键词：运行；可靠性；最优控制

一、影响供电可靠性的主要因素

1.1线路故障

我国的电力系统发展过程中存在着线路要长期暴露在野外的情况，因此，输电线路出现了点多、线长以及面广的情况，输电线路运行过程中经常会出现跳闸的情况，对电力系统的供电可靠性有很大关系。电力系统运行过程中出现跳闸事故会导致供电企业承担很大的经济损失，同时，对人们的生产生活用电也会带来很大的影响。线路出现故障的原因非常多，在很多的情况下是由于线路出现劣化以及绝缘损坏问题导致，因此，在进行线路架设的时候要对线路的材料质量进行很好的控制，同时，在进行线路架设的时候，对线路的长度要进行很好的控制，线路过长导致自然老化率越高。

1.2设备故障

电力系统运行可靠性就是事先做一些设备管理，让这些设备管理能够在电力系统的运行过程中起到很好的保护作用，而可靠性主要就是指设备、元件以及系统需要在规定的条件下和预定的时间范围内完成所规定功能的能力。电力系统是一个非常复杂的系统，在运行过程中会出现很多不同类型的故障，在出现问题时不进行解决，会导致电力系统的正常运行受到影响，同时，对用户的正常用电情况也会带来影响。电力系统中，电气设备出现故障的表现非常不同，因此，对出现的问题要进行具体分析，这样能够对出现的问题采取必要的措施进行解决。

二、电力系统运行可靠性评估方法

2.1故障模式与后果分析法

对系统故障中各个元件状态进行分析之后，可以将系统全部状态罗列出来。这样可以根据规定做好故障判断以及分析工作，整个系统的检验分析都得以顺利开展。故障被寻找出来之后，这些故障会处于集合基础上，这样就可以求得系统的可靠性指标。该方法是最常使用的方法，可以更好的解决系统可靠性问题，而且非常适用于简单的辐射状配电系统使用。在使用过程中，如果拓扑结构变得非常复杂，元件数量不断增加时，使用该方法进行分析时，也会显得非常复杂。为了避免方法缺陷出现，可以对传统方法进行改进，研究出新的解析方法，故障模式与后果分析法，这是最根本的分析方法。将单个设备作为研究对象，进行设备故障可能性分析，总结故障后果，便可以基于预想事件对配电网指标进行计算分析。使用该方法进行分析，在预想事件时，需要模型出形式各样的故障预想，而且每次故障模拟之后还需要进行相应负荷转移分析。

2.2解析方法

电力可靠性评估方法最常使用的是解析方法，解析方法需要根据系统结构、元件功能之间的联系，建立起系统可靠性模型，根据数值就可以对比出可靠性指标。解析方法优点主要有，模型精度比较高，物理概念非常清晰。在使用过程中，可以更好地分析出各个元件之间的性能，这对电网可靠性分析有着重要作用，一般都被配电系统可靠性评估青睐。但是在评估过程中也会出现新的问题，当元件数量不断增加之后，计算量会呈现增长趋势，而且当系统规模逐渐放大之后，使用该方法计算便显得比较困难。一般分析方法主要有后果分析法、故障模式法以及状态空间法等等。

三、电力系统运行可靠性最优控制技术分析

3.1电力系统元件可靠性模型

在电力系统运行过程中，对其可靠性控制产生影响的主要是系统中各元件出现故障是随机性的，导致系统不能正常运行所致。为了对电力系统的运行能力进行短期的预测，所以针对各元件的可靠性进行建模。一般采用元件瞬时状态概率来进行建模，因为它能比较全面的描述元件。

3.2电力系统运行可靠性指标

在对电力系统的运行可靠性水平进行评估的时候主要是通过切负荷指标来进行度量实现的。在对电力系统的短期或者长期输电规划或者电源规划进行指导的过程中，这些指标发挥了非常重要的作用。但是在电力系统的实际运行过程中，调度人员除了需要关注节点和系统的电量不足期望值外，还需要对运行状态量的情况进行关注。虽然传统度量指标包含了对相关故障严重程度的度量，比如线路过负荷、系统功率不平衡以及母线电压超限等，但是它却没有对这些度量的指标进行直接的定义，这样在对电力系统的薄弱环节进行定位的时候就比较难实现，从而也就不能够进行有针对性的控制。而本文则在传统可靠性指标的基础上，提出了面向调度的可靠性控制指标体系：运行状态量处理安全状态下的概率指标；系统状态的概率指标；电量不足期望值指标。

3.3电力系统运行可靠性控制模型

为了能够更好的满足着大系统的实时计算要求，那么就需要让计算结果在满足一定精度的前提下，来对计算的速度进来的提高。所以在分析电力系统中的潮流时可以采用直流潮流的方式来进行，在电力系统运行可靠性的控制模型中不需要考虑电压以及无功的约束。在电力系统运行可靠性的控制模型中主要就包括了控制变量、目标函数、约束条件。

3.4电力系统运行可靠性算法的实现

如果从数学的角度来分析可以发现电力系统运行可靠性算法是属于随机机会的约束规划问题，它最明显的一个特点就是随机约束条件至少应该是在一定的置信水平上才成立的，置信水平代表着系统能够接受的风险的大小，可以根据系统运行规程标准确定相应的置信水平。通过对相关文献的查阅可以发现，在对电力系统中的随机机会规划问题进行求解的时候如果采用遗传算法来进行的话，将会取得比较好的效果。如果各发电厂都是彼此独立地向用户供电，则当某个发电厂发生故障或停机检修时，由该厂供电的地区将被迫停电。为了确保对用户供电不中断，每个发电厂都必须配备一套备用发电机组，但这就增加了投资，而且设备的利用率较低。因此，有必要将各种类型发电厂的发电机、变电所的变压器、输电线路、配电设备以及电能用户等联系起来，组成一个整体，称为电力系统的联网运行。这样，就可以减少备用发电设备的容量、提高发电设备的利用率、提高供电的可靠性、提高电能质量、实现经济运行。

结语

目前，供电系统安全运行的形势十分的严峻，各种事故还未得到有效控制。要想解决这种情况就必须要保证电力系统运行的可靠性，同时还要不断总结电力系统运行的经验，严格进行相关制度的建立，及时的排除不安全的隐患，将各种电力系统的运行隐患消灭在萌芽之中，从而提高电力系统的安全性，为社会做出应用的贡献。

参考文献

[1]朱亦可，张兵，彭继清.电力系统运行可靠性在线控制[J].科技传播，2012.

[2]王勇,韩学山,丁颖等.基于马尔科夫链的电力系统运行可靠性快速评估[J].电网技术,2013.

[3]王明玥,文艳晖,龚光辉.电力系统运行可靠性及其最优控制研究[J].通讯世界，2014.