韓富春 趙 珂 李春葉

（太原理工大學(xué)電氣與動力工程學(xué)院，太原 030024）

1 引言

電氣主接線是發(fā)電廠、變電站的重要組成部分，電氣主接線的可靠性評估是電力系統(tǒng)可靠性研究的重要內(nèi)容之一。目前電力系統(tǒng)可靠性評估方法可分為兩大類：解析法和模擬法。文獻(xiàn)[2-8]依次提出了基于元件狀態(tài)空間的最小割集算法、基于饋線與斷路器的關(guān)聯(lián)矩陣算法、故障樹算法、時序模擬法和Petri網(wǎng)算法、基于鄰接矩陣的最小路集/割集算法進(jìn)行電氣主接線可靠性估計。這些方法多年來一直是電氣主接線可靠性評估的主要方法。

GO法于1967年由美國Kanman科學(xué)公司開發(fā)。20世紀(jì)70年代，在美國電力研究所（EPRI）贊助下，Kanman公司對GO法進(jìn)行了深入的研究，增加了GO法的操作符用于分析傳統(tǒng)電站和核電站的安全性和可用性。20世紀(jì)80年代后期，有關(guān)學(xué)者在GO法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了GO—FLOW方法，更適合于有時序，有階段任務(wù)的系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)的可靠性分析。

本文基于GO法的基本原理，建立了一種新的電氣主接線可靠性評估的GO模型。采用該模型對變電站電氣主接線兩種接線方案的可靠性進(jìn)行了分析計算，取得了良好的計算結(jié)果。

2 GO法可靠性評估基本原理

作為一種可靠性分析方法，GO法是從事件樹理論發(fā)展起來的，它以系統(tǒng)中每個基本單元為基礎(chǔ)，將可能發(fā)生的各種情況及系統(tǒng)中各部件的相互邏輯關(guān)系合并后集中到操作符上。GO法通過系統(tǒng)分析建立相應(yīng)的模型，GO模型用GO操作符來表示具體部件（例如變壓器、開關(guān)）的邏輯關(guān)系，用信號流連接操作符，表示物流或邏輯進(jìn)程，GO模型的連結(jié)邏輯采用正向工作路徑，即采用以成功為導(dǎo)向的建模方法。

GO模型中的操作符遵循特定的算法，依據(jù)模型，沿著信號流方向，按照每個操作符的算法來完成對系統(tǒng)的可靠性分析或可用度計算，從而得到系統(tǒng)的多種可靠性指標(biāo)。

用來表示系統(tǒng)部件以及它們之間邏輯關(guān)系的GO符號叫GO操作碼，目前GO操作碼共有17種[9]。本文中所用操作碼如下，其中S表示輸入， R表示輸出。操作符輸入信號的正常狀態(tài)概率、停工狀態(tài)概率、等效故障率、等效維修率分別記為PS(1)，PS(2)，Sλ，Sμ；操作符本身的成功狀態(tài)概率、故障狀態(tài)概率、故障率、維修率分別記為PC(1)，PC(2)，Cλ，Cμ；操作符輸出信號的正常狀態(tài)概率、停工狀態(tài)概率、等效故障率、等效維修率分別記為PR(1)，PR(2)，Rλ，Rμ。

（1）兩狀態(tài)單元（如圖1）

圖1

有1個輸入信號和1個輸出信號的單元，單元本身有2個狀態(tài)。單元處于正常工作狀態(tài)時，信號可以通過，單元處于故障狀態(tài)時，信號不能通過。

（2）或門（如圖2）

圖2

有M個輸入信號，1個輸出信號，表示輸入輸出的邏輯關(guān)系。

操作符數(shù)據(jù)：或門表示邏輯關(guān)系，沒有數(shù)據(jù)

（3）與門（如圖3）

圖3

有M個輸入信號，1個輸出信號。表示輸入輸出的邏輯關(guān)系。

操作符數(shù)據(jù)：與門表示邏輯關(guān)系，沒有數(shù)據(jù)

3 電氣主接線可靠性實例計算

3.1 基本假定

（1）電力元件具有正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。元件為可修復(fù)元件，不考慮計劃檢修。

（2）各元件發(fā)生故障是獨(dú)立的。

（3）只考慮單重故障，不考慮雙重故障。

3.2 電氣主接線可靠性計算

圖4和圖5是兩種接線形式，在參照國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計資料的基礎(chǔ)上，本文采用文獻(xiàn)[10]的可靠性參數(shù)，如表1所示。λ和μ的單位為次/年，修復(fù)時間的單位為h。

表1 元件的可靠性參數(shù)

圖4 穿越變電站接線Ⅰ

圖5 穿越變電站接線Ⅱ

（1）GO模型的建立

根據(jù)兩種電氣主接線形式，分別建立GO 模型的系統(tǒng)等效圖為圖6和圖7。

圖6 接線Ⅰ的系統(tǒng)等

圖7 接線Ⅱ的系統(tǒng)

等效元件的故障率為原各元件故障率之和[10]。等效元件的元件組合及等效參數(shù)見表2和表3。

等效元件的故障率、修復(fù)率計算公式如下

表2 等效元件的元件組合

表3 等效元件的可靠性參數(shù)

3.3 GO法可靠性運(yùn)算

電氣主接線方案1和2的GO模型如圖8～9所示。

按照GO模型及相關(guān)操作符的計算公式，可以得到系統(tǒng)的各項指標(biāo)如表4所示。其中MTTR為系統(tǒng)平均維修時間。計算公式如下

以上實例分析了兩種典型變電站的可靠性，第一種是橋形，第二種是四角形。計算結(jié)果表明，角形接線可靠性優(yōu)于橋形接線，但從系統(tǒng)平均維修時間來看，橋形接線有優(yōu)于角形接線，這是由于橋形接線較為簡單所致。

圖8 接線方式1的GO

圖9 接線方式Ⅱ的GO模型

表4 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)

4 結(jié)論

（1）本文提出了基于GO法的電氣主接線系統(tǒng)可靠性分析計算方法，建立了電氣主接線可靠性評估的系統(tǒng)等效圖和GO模型，通過實例計算取得了良好的計算結(jié)果。

（2）實例分析表明采用GO法用于電氣主接線可靠性分析計算具有建模方便， 指標(biāo)完整，計算快捷的特點。

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