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电力系统和电力设备的可靠性研究张楠

发表时间：2020/6/29 来源：《电力设备》2020年第5期作者：张楠

[导读] 摘要：可靠性贯穿于产品和系统的整个开发过程，形成可靠性工程这门新兴学科。

        （国网厦门供电公司福建厦门 361000）
        摘要：可靠性贯穿于产品和系统的整个开发过程，形成可靠性工程这门新兴学科。系统可靠性的定量评定、原件失效数据的统计和处理、运行维护、可靠性和经济性的协调等各方面均属于可靠性工程的范畴，它是一门边缘科学，它具有三大特点分别为：科学性、实用性和实间性。可靠性研究领域一直探索的方向是其可靠性评估方法，本文介绍了电力系统可靠性和电力设备可靠性的基本概念及可靠性评估原理，指明了电力系统及电力设备的具有可靠性的意义。
        关键词：电力系统；电力设备；可靠性
        引言
        发电、输电、配电及电力用户构成了完整电力系统的整体，电力设备主要包括，用来将一次能源转换成电能的设备，通过电网将产生的电能进行输送和用来分配到用户终端的用电设备。电力设备能够实现由电能产生到电能使用的整个过程。
        一、电力系统及电力设备的概述
        电力系统是由发电机组、输电线路、变电器、配电器和用电等环节所构成的生产和消耗电能的系统。电力系统的功能是通过发电单元把自然的一次能源进行发电，经过变电站和电能传输系统，将电能供应给每个用户。而这种发电方式利用的是一个可以将自然界的一次能源转化成电能的发电装置。同时为了保证每个用户的用电安全和用电准时，就需要对电力系统的功能进行完善和具体控制。而除了对电力系统的主要环节进行控制外，还需要对它的各环节和不同的层次的系统进行相应的信息管理和系统控制。并且要对电能的生产过程中的测量、调节、控制、保护、通信和调度等环节进行严密控制，以确保各个用户可以访问及经济又安全且品质高的电力。
        二、电力设备的可靠性
        （一）发电系统的可靠性
        发电系统是电力系统的一个重要的组成部分，分析发电系统的可靠性时，先假设电力系统的其他环节都是完全可靠的，也就是说如果发电容量充足，输电和配电系统可以将发电系统的电能传送到任何负荷点，而不至由于过负荷的原因出现电力不足的情况。因此，在任何时刻，衡量系统的正常或故障的判据，是发出的电力能否满足负荷的需求。想要提高发电系统的可靠性，就需要做到尽量提高发电机组的可用度，同时加大发电备用容量。
        （二）互联网发电系统的可靠性
        在经济快速发展的现今社会，信息技术发达，互联网发电系统的可靠性更是成为电力系统可靠性的重要指标之一。互联网发电系统，就是指用区域电网将发电系统进行联合，这样经过联合的发电系统已经成为了现今社会发电系统的一种发展趋势，因为互联网发电系统不能够运用互联网的特点，将发电系统进行互联，系统的联合有利于加深对发电系统的了解，能够使多个发电系统在发电时，进行相互帮忙、相互促进，达到合作互利、双赢的效果。
        （三）电力设备的可靠性
        电力设备的可靠性即电力系统的设备或产品的电力系统在预定的时间和条件下，以完成预定的功率传输能力。电力设备的可靠性，全面反映了其耐用性、有效性、可靠性和实用性等特点。（1）可靠性的设计，通过设计产品为可靠性奠定基础，研究如何预测和预防系统会出现的故障和设计阶段的会产生的危害。（2）可靠性的试验，是通过电力设备对其进行试验和验证，从而提高电力产品的可靠性，同时也要在试验阶段探讨怎样才能在有限的时间、空间、人员和经费等上达到最好的效果。
        （四）生产过程中的可靠性
        生产过程阶段的可靠性，是在生产制造阶段来实现电力设备的可靠性。在电力设备的制造过程中，要对有可能出现的任何的故障问题加以控制，保证目标的实现。
        三、电力系统可靠性评估
        （一）评估目的
        在电力系统规划、设计运行的全过程中，坚持系统全面的可靠性定量评估制度以提高电力系统的效能，对可能出现的故障进行故障分析，采取措施减少故障造成的影响，对可靠性投资与相应带来的经济效益进行综合分析，以确定合理的可靠性水平，并使电力系统的综合效益达到最佳。为了实现电力系统可靠性评估，就要确定可靠性目标，应用评估手段，确定故障准则，并对故障严重性做出估计。

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        （二）评估目标
        为保证电力系统可靠性达到期望水平，在规划阶段、设计阶段和运行阶段必须实现以下目标：①保证电力系统的充裕度；②保证系统的安全性，采取措施使系统能经受住可能的偶发事故而不必削减负荷或停电，避免对系统和元件造成严重损坏；③保持电力系统的完整性，避免主要部分的不可控解列；④限制故障扩大，减小大范围停电；⑤保证停电后迅速恢复运行。
        （三）规划阶段
        规划阶段包括4个方面：①对未来的电力和电能量需求进行预测；②收集设备的技术经济数据；③制定可靠性准则和设计标准，依据准则评估系统性能，识别系统的薄弱环节；④选择优化方案。
        （四）设计阶段
        发输电合成系统的设计原则应是:当遭受超过设计规程规定的大扰动时，坏影响扩散的风险最小，应使系统有足够备用容量来限制扰动后果的蔓延，避免停电范围扩大，保护运行人员免遭伤害，保护设备免遭损坏。运行可靠性评估的目的是在可接受的风险度下建立和实施各种运行方式，确定运行备用容量，安排计划检修，确定购入和售出电量，确定互联系统送受电力和电能量的大小。
        （五）建立可靠性信息管理系统
        建立可靠性信息管理系统的任务是为了能够及时掌握电力系统的使用状况和工作情况，便于及时发现问题，解决问题。可靠性的信息管理系统有助于对电力系统的信息进行妥善的管理，对过去的信息进行研究分析，在整理信息的过程中取其精华、去其糟粕，得到完善的信息，去建立可靠性信息管理系统。妥善管理信息，促进电力系统的完善和发展，达到实现电力系统以及电力设备可靠性的预期目标。
        （六）系统故障严重性估计
        进行可靠性预测时，应考虑所有可能的故障模式，并对故障严重性做出评估。确定性行为或性能试验是将预先考虑的突发事故加到设想的正常系统中，并模拟系统的响应和恢复过程。以概率性指标为基础的系统可靠性预测需具有跟踪系统进入故障状态的能力，以便对突发事故造成的系统故障的严重程度做出评估。
        （七）评估方法
        （1）建立可靠性的评估模型
        以过去的行为系统为依据，建立元件和系统的可靠性评估模型和响应的评估软件，通常采用分析方法和模拟方法的可靠性模型两种方法。但由于计算量的可变性以及误差无法避免性，这两种方法要需进行互补结合，用这样来建立可靠的评估模型。
        （2）建立可靠性的信息管理系统
        首先对场运行的设备状态进行观察并且做好记录，然后用计算机对其进行计算处理后，使它达到符合可靠性评估所要求的数据。能够将可靠性信息作为一种资源更为充分地进行发挥是它的作用。
        结束语：
        安全可靠的电力系统对人民群众的生活都具有极其重要的意义。对于这样具有危险性的行业来说，我们需要进行精密的计算全心实意的服务，大胆创新的管理等来加速电力行业的发展。只有电力设备能够安全平稳的运行了，我们的日常生活才会有了最基本的保障。所以，对于电力行业来说，电力系统及电力设备的可靠性是全体工作人员都需要探讨的重要课题。只有有了安全的保障系统，人民群众才能安心的生活、放心的使用电力设备，我们的生活才会更可靠，经济产业才能得到更稳固更平稳的发展。当我们的电力设备能够可靠地运行了，这个行业才迎来了崭新的发展契机。
        参考文献：
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