基于故障树分析的高压直流输电系统可靠性评估方法

摘要

随着我国西电东送战略的实施，远距离、超高压、大容量直流输电系统投入运行，直流输电在整个电力系统中所占的比例越来越大。直流系统的可靠运行不仅是完成大容量电力输送的有效保证，而且在稳定地区电网中起着重要的作用，对整个电力系统影响不可忽视。开展高压直流输电系统的可靠性研究具有重要的现实意义。 直流输电系统元件数目庞大，要建立包括所有元件的状态空间图是不可能的，目前流行的做法是将整个直流系统划分为几个子系统，如何归类这些子系统并且包含所有的元件则需要从模型上加以改进。故障树分析方法根据元件的结构功能和失效后果，把所有可能导致系统失效的事件列举出来，求得可靠性指标。本文提出马尔可夫过程与故障树分析方法相结合的实用高压直流输电系统可靠性评估方法。 通常，高压直流输电系统可划分为整流侧子系统、逆变侧子系统和输电子系统。由于两端换流站子系统结构复杂，根据换流站设备的不同功能及失效后果，将换流站子系统划分为多个子系统。在考虑设备有冗余备用或多状态容量运行的条件下，应用马尔可夫过程，求取设备组和子系统的可靠性等效模型。在此基础上应用故障树原理，根据各种设备及子系统的失效后果，建立直流输电系统两端换流站子系统的故障树。 以远距离输电为特点的直流系统可靠性最差的部分是线路。作为主要部分之一的输电线路，其单位长度的故障率相对其他元件的故障率较大，对系统的可靠性影响较大。针对直流输电系统可能存在的一极两条并联输电线路，考虑一条线路单独运行时过负荷的情况，建立了输电线路的可靠性模型。通过算例计算，结果表明该模型的正确性和有效性，输电线路过负荷运行对系统的可靠性影响较大。 基于以上原理，本文在Visual Basic环境下编制了一套通用的直流系统可靠性评估软件。针对某HVDC系统，进行了可靠性计算和灵敏度分析。直流输电系统可靠性评估的目的是通过可靠性分析寻找系统可靠性的薄弱环节。文中通过分析元件、结构和备用等因素对高压直流系统可靠性的影响，提出了一系列有效的可靠性增强性措施，为直流系统的规划、设计和运行提供理论和技术的支持。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章可靠性评估方法研究

第三章直流输电系统两侧子系统可靠性建模

第四章直流输电线路可靠性建模

第五章直流系统故障树建模及可靠性指标体系

第六章高压直流输电系统可靠性评估

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

附录