龙羊峡电站电气主接线可靠性分析

发表日期:2006-03-27 浏览人数: 作者:李振富 李锦成 朱琳 来源:网络收集  评论
一、引言

  龙羊峡水电站位于青海省海南藏族自治州所属的共和县和贵南县交界的黄河河段上,是西北电网的主力发电厂,在西北电网中肩负着调峰、调频的重要任务。对龙羊峡水电站电气主接线可靠性进行分析,了解它们的运行状况,以便采取相应的措施,提高其可靠性,以保证电网的安全稳定运行。本文采用逻辑网络图分析方法与全概率公式相结合的方法,对龙羊峡电站电气主接线进行逻辑网络图分析,使其分解为简单的串、并网络结构,然后结合全概率公式对分解后的串联、并联结构进行可靠度计算,计算出龙羊峡电站电气主接线可靠度。

二、计算模型建立

  龙羊峡电站电气主接线接线方式为双母线单分段带简易旁路,具有安全可靠性高、操作简便、维护量小等特点。电气主接线接线图如图1所示。


图1 龙羊峡电站电气主接线接线图

  本文研究保证一台机组正常供电时,对电气主接线的可靠性进行分析。所以可靠性判据为保证一台机组能够安全送电。根据图1可以绘出机组1G对应的电气主接线的接线图如图2所示。平时分段的一组母线作为工作母线如图2中母线1,另一组则为备用母线如图中母线3。母线每一分段,分别装有母线联络断路器,如图2中母线1与母线3之间用断路器QF3与两个隔离开关QS7、QS8进行联接,母线2与母线3之间用断路器QS5与隔离开关G11、G12进行联接。当检修任一段工作母线时,例如检修母线1时,将联接在母线1的电源和所有引出线,全部转移到备用母线3上去。此时,母线联络断路器QF3和分段断路器QF4是断开的,其两侧隔离开关打开。


QS1-QS12为隔离开关;QF1-QF5为断路器;母线1、2、3为三组母线。
图2 机组1G单机主接线接线图

  电气主接线图是反映电气设备实际联接关系的一种图,也称实物连接图。可靠性计算所要用到的是逻辑网络图,即从可靠性的观点,按照电气设备按逻辑关系的构成的一种网络图。从而计算电气主接线的可靠度转化到逻辑网络中进行分析计算。根据上述假定,首先将简单的串联电路组成一个串联系统,在以后的分析计算中把它作为一个元件进行分析计算,以简化分析计算。如图2中的QS7、QS8、QF3可作为一个串联系统,它用来连接母线1和母线3。同理可以把QS9、QS10、QF4作为一个串联系统,QS11、QS12、QF5作为一个串联系统,QS6、QF2作为一个串联系统,把所有这些串联系统简化为一个元件处理。则图2所示的机组1G主接线图转化为如图3所示的逻辑网络图。

1:QS1 2:QS2 3:母线1 4:母线3 5:QS7、QS8、QF3的串联

6:QS9、QS10、QF4的串联 7:母线2 8:QS11、QS12、QF5的串联

9:QS4 10:QS3 11:QS5 12:QS6、QF2的串联 13:QF1

3 主接线逻辑网络图

  如图3所示的逻辑网络图即为龙羊峡电站电气主接线可靠度计算的数学模型。由图3可以看出整个网络图由串联电路、并联电路、及桥形网络组成的混联电路。若计算整个系统的可靠性,可对其进行分解使其分解成为简单的串、并结构的网络图,然后根据全概率公式的分析方法计算整个系统的可靠度。

三、 计算基本原理和假设

  电气主接线是电力元件的集合。如果把某一电源点作为起点,某二次母线为终点,那么起点到终点便构成一个网络。电能的传输的可靠性受网络结构及每一个元件的可靠性影响,因此,可以用逻辑网络方法理论来分析电气主接线的可靠性。分析时,采用如下基本假定:

  1) 假定元件不可修复的,系统也是不可修复的,而且不考虑双重故障;

  2) 各元件是独立的;

  3) 采用连续性作为判别系统可靠性的准则。

  应用逻辑网络图方法及全概率公式分析计算电气主接线的可靠性的基本步骤如下:

  1) 把实物系统图简化为逻辑网络图,几个电气元件用一个等价元件代表并求出等价元件对应的可靠性指标。

  2) 根据逻辑网络图和供电的可靠性判据,写出电源到负荷点之间的系统工作函数。

  3) 利用全概率公式求出系统可靠工作的概率,即可靠度。

四、 网络分析方法与全概率公式求解电气主接线可靠度

  对如图3所示逻辑网络图进行分析计算,首先应对整个网络结构继续进行简化。把元件6、7、8构成的串联系统,再与元件5并联组成一个系统,把这个系统作为一个元件设其为元件A,如图4所示。可以根据串、并联系统原理求出元件A的可靠度。

  经过上述简化,整个网络结构简化成一个以元件A为 4 系统简化示意图

桥的桥形网络结构。对桥形网络结构图分析可以按元件A正常工作和失效分为如下两种工况:工况1即为元件A正常工作相当于把元件A短接,如图5(a)所示;工况2即为元件A失效相当于把元件A移去,如图5(b)所示。则整个系统可分解如图5(a)、(b)所示的网络结构。首先分别计算各工况下子系统的可靠度,然后可以利用全概率公式求出整个系统的可靠度。


5 按元件A分解后的逻辑网络图

  从图5(a)、(b)两图可以看出,它们又分别构成以元件10为桥的桥形网络结构。同理可以把图5进一步分解为如图6所示的串、并联结构。其中图5(a)可以按元件10正常工作和失效分解成如图6(a)、(b)所示的串、并网络结构,图6(a)把元件10短接,即代表元件10正常工作,图6(b)把元件10移去,即代表元件10失效。同理图5(b)可以按元件10正常工作和失效分解成如图6(c)、(d)所示的网络结构,图6(c)把元件10短接,即代表元件10正常工作,图6(d)把元件10移去,即代表元件10失效。至此整个电气主接线系统分解成如下四种工况:工况1为元件A正常工作、元件10正常工作;工况2为元件A正常工作、元件10失效;工况3为元件A失效、元件10工作;工况4为元件A失效、元件10失效。此四种工况下都为简单的串、并结构,这样可以利用全概率公式计算如图3所示系统的可靠度。


6 分解后的串并联结构

S代表整个系统正常工作;A代表元件A正常工作;代表元件A失效;10代表元件10正常工作;代表元件10失效。

由图6(a)、(b)结合全概率公式可知:

由图6(c)、(d)结合全概率公式可知:

=

根据以上分析计算可以求出龙羊峡电气主接线系统可靠度计算公式为:

RS

+

在工况1条件下,根据图6中(a)可知:

= R13×[1-(1-R1×R3)×(1-R2×R4)]×[1-(1-R12)×(1-R11)]

在工况2条件下,根据图6中(b)可知:

= R13×[1-(1-R1×R3)×(1-R2×R4)]×[1-(1-R9×R12)×(1-R11)]

在工况3条件下,根据图6中(c)可知:

= R13×[1-(1-R1×R3×R9)×(1-R2×R4)]×[1-(1-R12)×(1-R11)]

在工况4条件下,根据图6中(d)可知:

= R13×[1-(1-R1×R3×R9×R12)×(1-R2×R4×R11)]

经过统计可以得出龙羊峡电站电气主接线各元件可靠度指标如表1所示:

1 龙羊峡电站电气主接线各元件可靠性指标表

元件
故障率
可靠度
断路器
0.00094
0.999060
隔离开关
0.00235
0.997653
母线
0.05791
0.943735

把表1中可靠度数据代入上述计算公式可以得出龙羊峡电站电气主接线年可靠度:

Rs=0.995636。

五、 结语

  a:在计算电站电气主接线可靠度时,把逻辑网络分析方法和全概率公式相结合。首先把实际主接线的接线方式转化为逻辑网络图。通过对逻辑网络的分析计算各种工况下的可靠度,从而再根据全概率的方法对计算出系统的可靠度。

  b:对主接线的逻辑网络图分解时,利用桥型网络图的分解方法,对整个系统逐层分解直到分解成简单的串、并结构。

  我们可以采用本文所述方法其它各种接线方式的主接线进行可靠度分析计算,实际应用过程中表明利用逻辑网络与全概率理论相结合的方法对于分析计算电气主接线的可靠度较方便和适用的。

参考文献

  [1]郭永基,电力系统可靠性原理和应用(上册),清华大学出版社,1986.7。

  [2]郭永基,电力系统可靠性原理和应用(下册),清华大学出版社,1986.7。

  [3]湖南省电力学校主编,发电厂变电所电气设备,电力工业出版社,1980.7

  [4]宋云亭,郭永基,程林,电力系统可靠性基本数据的统计分析,继电器,2002.7

[责任编辑:yeguiren]

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