[发明专利]一种500kV终端变电站的综合可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电网可靠性评估技术领域。针对经济发达地区建设500kV终端变电站的需求，通过理论模型和统计分析综合实现对其可靠性的全面合理评估，为500kV终端变电站的规划设计提供辅助决策的信息。

背景技术

随着城市建设进一步发展、城市市区电网负荷的不断增加、用地日益紧张、生活环境的优化，对向城市市区中心供电提出了更高的要求。因此，电网通过500kV电缆和500kV变电站伸入市区中心，成为了一种新的供电方式，即终端变电站(terminal substation)供电模式。

500kV终端变电站供电模式的积极作用，一方面在于满足市中心区域用电的需要，简化中心区域220kV电网结构，提高供电可靠性；另一方面，500kV终端变电站的建设有助于简化局部电网结构，降低短路电流。

在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，具有变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压等重要功能，是电力系统的重要组成部分。变电站主接线是变电站的主要组成部分，变电站主接线表示了变电站内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备、断路器、隔离开关等各种主要电气设备的连接关系。终端变电站是变电站中的一种具体形式，终端变电站是处于电网末端、包括分支线末端的变电站。终端变电站接近负荷点，经降压后直接向用户供电。

目前，500kV变电站按500kV终端变电站规划建设尚不多见，国外也没有可借鉴的先例。因此，需要对其可靠性进行定量的理论计算，从而为其规划设计提供辅助决策的信息。

500kV终端变电站可靠性定量计算的完整模型，需要把500kV终端变电站主接线、与500kV电网连接的接入联络线(与500kV电网连接的联络线对500kV终端变电站的可靠性影响较大，其余部分影响较小)和下接220kV电网的影响都考虑进来。

在线路可靠性计算模型方面，目前的故障模式主要考虑元件的独立故障。通过对线路、杆塔、绝缘子等诸多部件可靠性的分析，组合得到整个输电线路的可靠性水平。目前，这套统计分析方法已经形成了行业规范，在《输变电设施可靠性评价规程》(DL/T 837-2003)中具有系统的阐述，并形成了全国统一的运行可靠性统计分析方法。此外，还有大量关于恶劣气候导致输电工程故障的可靠性统计分析。

与终端变电站连接的联络线多采用同塔双回线路以保障可靠性。现有的输电工程可靠性理论方法都是一种基于元件独立故障的分离模型，即将各个元件故障模式分离开来建立模型，再应用交集的概念进行故障的组合。但是，同塔双回线路输电和常规的单回线路输电相比，最突出的可靠性问题是共模失效的故障率会大大提高。双回路至多回路的故障模式应包括重叠故障、多重独立故障、共因故障等。因此，单纯的组合建模不足以得到精确的同塔双回线路可靠性模型。尽管有少量文献研究同塔双回线路的可靠性模型，但对同塔双回线路的可靠性理论模型及评估方法都尚未建立。

电气主接线是母线、断路器、隔离开关、变压器、电抗器等设备按一定拓扑结构组成的用于传送电能的电路结构。主接线的结构对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。变电站主接线可靠性评估方面，对电气主接线的系统研究，国际上大约已有30年的历史。1970年，引入了开关操作过程对输电系统可靠性的影响，1971年正式提出了断路器的三状态模型，从而使主接线可靠性的研究成为电力系统可靠性研究的一个独立分支。目前这个领域国内外已经比较成熟，对各种类型主接线的可靠性评估都比较深入。

电网可靠性评估方面，基于解析法和蒙特卡洛法的可靠性评估是常采用的两种基本的方法。解析法和蒙特卡洛法主要用于评估电网中每个负荷点因停电导致失去负荷的概率、频率、时间、电能等的可靠性指标。通过输入元件可靠性参数和网架结构，最终得到作为评估对象的电网的可靠性水平。

大电力系统由电源及输电系统构成，包括发电机、母线、变压器、开关及输电线路等元件，元件自身的可靠性对整个系统的可靠性具有重要影响，此外，系统可靠性还取决于系统的网络拓扑结构、元件电气参数及系统运行参数等因素。总体来讲，目前的可靠性评估方法都是分解为若干个环节分别进行评估，不能适应对500kV终端变电站整体可靠性评估的需求。

发明内容