水电站电气主接线可靠性评估王振羽

水电站电气主接线可靠性评估王振羽

王振羽

（丰满大坝重建工程建设局132108）

摘要：如今，电能源已经成为人们生活、工作不可缺少的能源之一，发电厂、变电站作为电力系统的核心，主要进行电力输送、配电等。电气主接线可靠性评估成为电力系统稳定性研究的重要课题。水电站具有升降荷载快、调峰、调频直接影响电力系统的稳定运行特点，对主接线可靠性评估影响深远。对此，笔者根据实际案例研究，进一步说明水电站电气主接线可靠性评估影响。

关键词：水电站；电气主接线；可靠性评估

在较早以前就有国家进行了水电站电气主接线研究。1970年已经引入开关操作过程对输电系统的可靠性影响，随后提出断路器的三状态模型进而让主接线可靠性分析转为电力系统的独立分支。现如今，一些发电厂可靠性评估计算形式得到了运用。

一、电气主接线可靠性评估计算分析

现阶段，我国在主接线可靠性研究上多为网络分析形式。该种方法在分析一些较大元件主接线上具有简便、结果准确符合具体要求特点。将出现的相通特点视为可靠性评价标准，其结果为出线连通的几率。对此，笔者以此为依据，选择不同状态模型，也就是在三种状态（正常状态、故障出现但没有切断状态、修复状态）前提下融入计划检修状态。同时，结合发电厂特点对可靠性评估结果的作用。

二、邻接终点矩阵最小路集分析

以往最小路集全部通过搜集形式。简而言之，首先生成节点支路树。随后查找最小路后选择对偶图得出最小割集。不过，该种方法具有较多影响因素限制。第一，当多个单双向支路共存时，无法有效解决共存的有向网络。第二，对有单节点构件不能有效处理。第三，通常仅能够处理单电源点单荷载系统，而应用在多个电源点系统中处理具有一定难度。对此，通过矩阵技术将其进行优化，得出邻接终点矩阵。使用该种方法能够提升运算速度。

结合得出的最小路集与节点构件关联矩阵，生成构件最小路集矩阵。各最小路连接成为矩阵各行，其中包括构件相关位置元素1，剩余元素视作0，使得得出的构件最小路集矩阵中包括该列中全部构件最小路信息。结合最小路矩阵的列向量公式进而得出系统的最小割集。如果有一列为向量，其构件则是一阶割集。不过，若该割集包括已经有的低阶割集，说明此割集并非为最小割集。因此，需要舍弃。同等道理，经过特殊的电源点、出线点的最小路集组成的矩阵展开相关研究，进而得出相应出线点、电源点的最小割集。

三、开关处理分析

众所周知，电厂内的电气主接线包含较多繁杂的电源开关，因为线路之间具有相通性，也难以通过以往的模型展开说明。怎样确保开关操作无误，成为可靠性研究的主要内容。

笔者通过对母线和相近断路器电源开关进行仿真实验。根据断路器展开搜集，生成断路器有关缺陷矩阵，包括全部造成母线断路器动作的事故信息。随后，得出最小割集计算方法结果，搜集和母线断路器相连的最小割集事件，比较断路器缺陷矩阵，得出全部电源开关的停止时间。

因为常开开关对主接线的制约作用较小。所以，当搜集主接线割集事件过程中，暂且忽略常开开关。在出现故障问题后，能够通过常开开关把荷载进行转变，影响到故障停止持续时间。笔者将常开开关视为相应常闭开关的取缔品，对应开关转切时间视为取缔设备投运时间。通过这一方法，有效的将繁琐的计算流程变得简单化。

四、水对水电站主接线可靠性评估分析

通常状况下，电厂可靠性研究特别是燃煤电厂可靠性评估往往会忽略一次能源影响。在水电厂中，水电厂出力与发电量和水电站的水能有着直接联系，一般根据不同研究得出。同时，结合水文状态进行有效修改。水能属于天然资源，与温度、环境、地理条件等有着较大影响，不可进行人为调整。在具体运行过程中通常会有枯水期，影响发电机运行；若峰水阶段含有较多水能大于机组发电容量而造成开闸排水。进而得出水电厂和水能有关的不同状态，可靠性运算时关键在于前者。

五、具体案例分析

根据稀疏矩阵技术的最小割集计算方法，研究水电厂电气主接线可靠性评估应用程序。其应用程序通过4种状态模型对断路器开关动作频率对故障率模型的作用进行分析。同时，对水电厂特点进行研究，例如：平均出水力、保证率曲线。

对此，笔者以某水电站的主接线模型选择展开运算。其水电站作为该市的重要电站，装机容量在3×180MW，能够为系统提供保证出力171.5MW，平均发电量在1593GWh。通过调整水库性能，水电站也可以对下游梯级展开流经补偿。在一段时间中能够增加两家电站的保证出力230mw，提高发电量658GWh，电站通过小时参数2953。电站主要电能输送到主网，承担系统调峰、跳频和故障备用（如图一）。

综合分析，笔者通过评估水电站电气主接线计算形式，并利用相关应用程序。其主要优势在于通过邻接终点矩阵计算形式得出电气主接线的最小路集和割集，可以解决单双相之路网络、单节点构件，对电源开关操作展开综合研究。其次，充分考量了水能特点。并以某地区水电站作为案例进一步阐证明其计算形式更为有效。

参考文献：

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[4]徐小宁.变电站主接线方式可靠性评估与方案优选[J].电工技术学报,2015（12）.