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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