基于GO法的電氣主接線可靠性評估

韓富春 趙 珂 李春葉

（太原理工大學電氣與動力工程學院，太原 030024）

1 引言

電氣主接線是發電廠、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可靠性研究的重要內容之一。目前電力系統可靠性評估方法可分為兩大類：解析法和模擬法。文獻[2-8]依次提出了基于元件狀態空間的最小割集算法、基于饋線與斷路器的關聯矩陣算法、故障樹算法、時序模擬法和Petri網算法、基于鄰接矩陣的最小路集/割集算法進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科學公司開發。20世紀70年代，在美國電力研究所（EPRI）贊助下，Kanman公司對GO法進行了深入的研究，增加了GO法的操作符用于分析傳統電站和核電站的安全性和可用性。20世紀80年代后期，有關學者在GO法的基礎上，開發了GO—FLOW方法，更適合于有時序，有階段任務的系統和動態系統的可靠性分析。

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行了分析計算，取得了良好的計算結果。

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展起來的，它以系統中每個基本單元為基礎，將可能發生的各種情況及系統中各部件的相互邏輯關系合并后集中到操作符上。GO法通過系統分析建立相應的模型，GO模型用GO操作符來表示具體部件（例如變壓器、開關）的邏輯關系，用信號流連接操作符，表示物流或邏輯進程，GO模型的連結邏輯采用正向工作路徑，即采用以成功為導向的建模方法。

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

用來表示系統部件以及它們之間邏輯關系的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概率、停工狀態概率、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概率、故障狀態概率、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概率、停工狀態概率、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。單元處于正常工作狀態時，信號可以通過，單元處于故障狀態時，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系。

操作符數據：或門表示邏輯關系，沒有數據

（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系。

操作符數據：與門表示邏輯關系，沒有數據

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和故障狀態。元件為可修復元件，不考慮計劃檢修。

（2）各元件發生故障是獨立的。

（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，在參照國內外相關統計資料的基礎上，本文采用文獻[10]的可靠性參數，如表1所示。λ和μ的單位為次/年，修復時間的單位為h。

表1 元件的可靠性參數

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

根據兩種電氣主接線形式，分別建立GO 模型的系統等效圖為圖6和圖7。

圖6 接線Ⅰ的系統等

圖7 接線Ⅱ的系統

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見表2和表3。

等效元件的故障率、修復率計算公式如下

表2 等效元件的元件組合

表3 等效元件的可靠性參數

3.3 GO法可靠性運算

電氣主接線方案1和2的GO模型如圖8～9所示。

按照GO模型及相關操作符的計算公式，可以得到系統的各項指標如表4所示。其中MTTR為系統平均維修時間。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。計算結果表明，角形接線可靠性優于橋形接線，但從系統平均維修時間來看，橋形接線有優于角形接線，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 系統可靠性指標

4 結論

（1）本文提出了基于GO法的電氣主接線系統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等效圖和GO模型，通過實例計算取得了良好的計算結果。

（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， 指標完整，計算快捷的特點。

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