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摘要：供电网系统是保障城市居民正常用电的基础，城市供电网系统运行过程中容易发生各种事故或者故障，应仔细分析影响城市供电网系统运行的各种原因，加强供电网系统运行管理，优化供电网建设改造，保障城市供电网系统的安全性和可靠性。基于此，本文就针对城市电网发输电系统可靠性进行研究进行分析。
关键词：城市电网；发输电系统；可靠性研究
引言
在电力市场机制日益完善的今天，供电企业如何平衡好可靠性投资与可靠性收益，成了供电企业发展必须面临的一个共同主题。但是供电企业在追求经济利益的同时，还应该肩负起自身的社会责任，向用户提供优质、可靠的电能，减少停电发生的概率与时间，实现企业与用户的双赢，共同推进我国的电力行业不断向前发展。
1可靠性评估的定义和分类
可靠性即可用性，是系统或者系统所包含的部件和元件在一定的环境下，于预定的条件及时间内无差错的实现预定功能的能力[1]，其目的主要是对系统的长期规划和短期运行的可靠性水平进行预测和评估。电网可靠性即电网稳定的向用户提供电能的能力，包括用电负荷超过负载能力、局部电网孤岛等极端情况下电网的可用性。
对于电网来讲，如果从以整个电网作为研究对象来进行研究的话，那么需要考虑的情况会极为复杂，虽然目前的计算机的计算能力能够解决这个问题，但是从经济性的角度来看，很不经济。而将电网根据不同的特点分为不同的形式，化简后进行研究，往往能够得到更加准确和有效的结论，同时也大大减少了计算的工作量和工作时间。如图1所示，将电网分为了发电系统、输电系统和配电系统三个子系统，所以在对电网进行可靠性评估时就可以分为发电系统可靠性评估、输电系统可靠性评估和配电系统可靠性评估三个类别。
本文重点研究发输电系统的可靠性评估，该层位于中间层，在整个电力系统中占有非常重要的位置。电网可靠性的研究主要就是对发输电系统的可靠性进行评估。
2城市供电网系统影响其运行可靠性的原因
2.1线路故障
雷击损害城市供电网系统在一些空旷区域的线路在暴风雨、雷电天气环境中，很容易发生雷击损害，有些供电网系统线路没有设置避雷器，或者避雷器设置数量较少，一旦发生雷击损害，严重影响供电网系统的正常、安全。
短路故障城市供电网系统短路故障，其中某相载流导体相互接触或者接地，由于故障点阻抗较小，使得供电网系统线路中的电流快速升高，严重影响供电网的安全运行，通常情况下，供电网系统短路包括大地虚短路和金属性短路，这种短路故障很容易引发严重的安全事故，直接威胁人们的生命安全。
2.2变电故障
城市供电网系统运行过程中，户外的电流互感器容易受到各种环境因素的影响，会加速电流互感器的老化或者损坏，再加上继电保护或者制动装置等发生过载、误动、拒动等情况，很容易造成供电网系统系统发生停电事故。同时，各种变电设备的安装设置不合理，也会造成供电网系统运行不稳定。
2.3保护器误动作
由于人身触电、保护器接地、漏电等原因，保护器容易发生误动作，直接影响供电网系统运行的安全性和保护器应用效果。在城市供电网系统中，保护器发生误动作，主要是由于以下原因：其一，频繁启动家用电器过程中，会产生大量的谐波电流，导致保护器发生误动；其二，保护器在供电网系统中发挥着重要作用，但是其长时间暴露在恶劣的运行条件下，容易受到外界环境因素的影响，引起保护器发生误动作；其三，保护器设备质量不达标，由于电子控制线路设置不合理、电流互感器运行特性较差，造成保护器往往受到环境温度、电磁干扰等因素影响，导致保护器误动作。
2.4设备老化
城市供电网系统中，很多电力设备老化损害，电网设备更新不及时，使得供电网系统无法满足电力供应需求。很多城市当供电网系统发生运行故障时，只会安排维护检修人员来维修某些电力设备，对于电力设备的更新更换不重视，电力设备的自然损坏和技术方面落后，这些都影响了城市供电网系统的可靠运行。
2.5系统架构不合理
我国现代化城市的快速发展，这对于城市规划设计提出了更高的要求，特别是供电网系统架构不合理，使得供电网系统结构无法达到安全运行的要求和标准，如供电网系统线路之间的互联性能较差，当某电力元件发生突发状况时，容易造成其它电力元件的超负荷运行，导致电力负荷的转供和转移受到影响。在校调、改造和维护供电网系统时，很容易造成长时间、大规模的停电事故。
3城市电网发输电系统可靠性的模型和算法
3.1城市电网发输电系统可靠性评估模型
可靠性评估模型主要从原件模型、系统状态模型和有功校正模型三个方面来考虑。
元件的二状态模型如图2所示，N表示系统的正常状态、R表示系统的故障状态；λ表示系统的故障频率，µ系统故障的修复率。
系统状态模型是将系统不同状态的情形归纳起来，用集合的形式表示，并根据故障状态和正常状态对系统不同状态进行划分。选取电力系统中的任一元件k，并假设其不可用概率是Pk，Xk是它的运行状态，则P（Xk）的概率函数为如公式（1）。系统状态模型的建立，需要知道系统的网络拓扑结构，这是研究系统状态模型的基础，同时系统采用的发电形式不同，以及发电量多少的区别都是系统状态模型需要考虑的因素。
有功校正模型是指当系统出现故障不能继续运行时，通过对电厂出力进行提高、对注入功率分布进行调节以及调整调节无功补偿等方式使得电网恢复正常运行。有功校正模型对维持电网的稳定性具有重要的意义。
3.2城市电网发输电系统可靠性评估算法
本文所研究的城市电网发输电系统可靠性评估算法主要是基于子网功率平衡的调整算法，具体流程图如图3所示，首先对子网出力进行判断，如果子网出力小于子网的负荷，则需要对符合进行削减；如果节电的最大有功出力小于子网负荷，则增大发电机的有功出力，反之则减少发电机的有功出力。
结束语
随着电网规模的不断扩大，电网可靠性的要求不断提高，对电网可靠性的研究也越来越受到学者的重视。本文主要研究了城市电网发输电系统的可靠性的评估方法。说明了系统可靠性、负荷点可靠性和元件可靠性三个指标构成了发输电系统可靠性评估的指标体系，并以此为依据建立了城市电网发输电系统的原件、系统状态和有功校正三个模型，基于三个模型提出了基于子网功率平衡的调整算法。本文所做研究为发输电可靠性评估方法的研究提供了一定的借鉴。
参考文献：
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