人为因素对电力系统运行可靠性影响分析

摘要

电力系统运行可靠性是电力行业和社会各界尤为关注的问题，电力系统事故一旦发生，很可能会造成电量损失、设备损坏甚至人员伤亡。随着电网规模不断扩大，区域之间的互联更加紧密，对电力系统可靠性的要求也更高。如何减少电力安全事故、提高电力系统的运行可靠性是当前电力系统研究的热点之一。诸多电力系统停电事故统计分析表明，人为因素是影响电力系统可靠性的重要方面，人员的误操作和不安全行为会导致事故的发生或扩大。目前电力系统中针对人为因素的分析尚处于起步阶段，仍需要进一步的研究。
　　人为因素对电力系统运行可靠性影响分析主要研究人为失误发生的可能性，以及对电力系统可能造成的影响。本文首先分析了电力系统中人为失误发生机理和人员行为影响因素，进而提出了适用于不同电力操作场景下的人为可靠性分析方法;并在此基础上分析了人为因素对电力设备检修、电网应急调度等方面的影响;最后，基于人为可靠性动态分析方法IDAC(Information，Decisionand Action in Crew)，提出了调度员评估仿真系统模型，用于提高电力系统中人员操作的可靠性。具体研究内容包括如下:
　　(1)分析了电力系统中人为失误发生机理，引入了电力系统人为可靠性概念。根据主要影响因素，将电力系统中任务场景分为三类:时间型、过程型和应急型，提出了适用于三种场景下的人为可靠性分析方法，并建立了考虑人为因素的设备风险模型。结合电力系统实际案例，对所提出方法和模型进行验证。
　　(2)分析了人为因素对电力设备可靠性评估和检修决策的影响。提出了一种基于比例故障模型的设备可靠度评估方法。一方面，不对设备状态转移作任何简化，即认为设备状态转移可能发生在任何时刻，而不仅仅是状态监测点;另一方面可考虑人为因素的影响。在此基础上，完善了设备定期检修模型，考虑了由人为失误造成的不完美检修情况。
　　(3)分析了人为失误对紧急调度操作可靠性及电网连锁故障的影响。针对调度操作过程中常见的人为失误情况，提出了考虑人为因素的紧急调度操作可靠性分析流程，分别考虑操作成功风险和操作失败风险;根据电网连锁故障发生机理，分析人为因素对电网连锁故障发展的影响，并通过IEEE RTS79系统进行仿真验证。
　　(4)提出了调度员评估仿真系统框架。该系统以人为可靠性动态分析方法IDAC为基础，采用认知-决策-行为模型，充分考虑了人为因素的影响。系统分为四个模块:操作员仿真模块、电力系统仿真模块、系统控制模块和系统主程序模块。系统开发完成后，可对电力系统人员的认知行为过程进行模拟仿真，以便于采取针对性的改进措施，降低人员操作失误概率，提高电力系统的可靠性。

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致谢

摘要

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附表清单

第1章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 人为失误理论与人为可靠性理论研究现状

1．2．2 人为可靠性分析方法研究现状

1．2．3 电力领域人为可靠性研究现状

1．3 本文工作与章节安排

第2章 电力系统中人为因素建模与分析

2．1 引言

2．2 电力系统中的人为失误

2．2．1 电力系统中人为失误机理

2．2．2 电力系统中人为影响因素

2．3 电力系统中人为可靠性分析

2．3．1 时间相关型场景下人为可靠性分析(TR-HRA)

2．3．2 过程相关型场景下人为可靠性分析(PR-HRA)

2．3．3 应急相关型场景下人为可靠性分析(ER-HRA)

2．4 考虑人为失误的设备可靠性模型

2．5 算例分析

2．5．1 算例1(变电站投运阶段的人为失误分析)

2．5．2 算例2(倒闸操作过程中的人为失误分析)

2．5．3 算例3(故障恢复过程中的人为失误分析)

2．5．4 算例4(IEEE 9节点测试系统可靠性评估)

2．6 本章小结

第3章 人为因素对电力设备检修的影响

3．1 引言

3．2 考虑人为因素的设备可靠度评估

3．2．1 基于PHM的设备故障事模型

3．2．2 人为因素对设备可靠度评估的影响

3．3 人为因素对设备检修的影响

3．3．1 人为因素导致的不完美检修

3．3．2 考虑人为因素的设备定期检修模型

3．4 算例分析

3．4．1 设备状态变化对可靠度的影响

3．4．2 人为失误概率对设备可用事的影响

3．4．3 故障修复时间对设备可用事的影响

3．4．4 检修故障比例对设备可用率的影响

3．5 设备检修过程中人为失误管理

3．6 本章小结

第4章 人为因素对电力系统调度操作的影响

4．1 引言

4．2 人为因素对调度操作影响分析

4．2．1 电力系统中调度员状态感知水平

4．2．2 考虑人为因素的紧急调度操作可靠性分析

4．3 人为因素对电网连锁故障发展影响分析

4．3．1 电力系统连锁故障发展机理

4．3．2 人为因素对电力系统连锁故障影响

4．4 算例分析

4．5 本章小结

第5章 基于IDAC的调度员评估仿真系统

5．1 引言

5．2 调度员培训仿真系统

5．2．1 调度员培训仿真系统组成与功能

5．2．2 调度员培训仿真系统的不足

5．3 IDAC

5．3．1 IDA认知行为模型

5．3．2 行为影响因子模型

5．3．3 认知响应因果模型

5．4 基于IDAC的调度员评估仿真系统

5．4．1 操作员仿真模块

5．4．2 电力系统仿真模块

5．4．3 系统控制模块

5．4．4 系统主程序模块

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表或录用的论文