發(fā)電機(jī)組可靠性的研究

閆　巖

（山東魯能軟件技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南，250101）

發(fā)電機(jī)組可靠性的研究

閆巖

（山東魯能軟件技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南，250101）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，當(dāng)今社會(huì)對(duì)于電力的需求變得越來(lái)越大，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。本文結(jié)合發(fā)電機(jī)組可靠性、模型建立，對(duì)于發(fā)電機(jī)組可靠性進(jìn)行了研究。

發(fā)電機(jī)組；可靠性；容量模型

1　概述

1.1可靠性和可靠度的概念

可靠性指一個(gè)元件、一個(gè)設(shè)備或者一個(gè)系統(tǒng)，在一定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。把可靠性用一定的特性指標(biāo)表示出來(lái)，就是可靠度。可靠度表示元件可靠工作的概率。

1.1.1元件的可靠性。眾多的元件構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，每一個(gè)元件都是系統(tǒng)的一個(gè)基本單元。在組成系統(tǒng)的元件中，分為可修復(fù)軟件和不可修復(fù)軟件。

所謂的不可修復(fù)軟件指的是，元件投入使用中，一旦損壞就不能修復(fù)或者修復(fù)的經(jīng)濟(jì)效益不高。對(duì)于這類(lèi)元件而言，使用壽命就是一個(gè)非常重要的衡量指標(biāo)，元件的使用壽命值得是從開(kāi)始投入使用首次故障的時(shí)間。

元件的平均工作時(shí)間指的是元件從開(kāi)始投入使用到發(fā)生故障的平均時(shí)間，代表著元件的壽命，實(shí)際中平均工作時(shí)間的數(shù)學(xué)期望是

1.1.2元件狀態(tài)的馬爾科夫過(guò)程。元件從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過(guò)程，是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程。元件狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，可以在任何時(shí)候進(jìn)行。在時(shí)間+t時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，只與元件在時(shí)間t的狀態(tài)有關(guān)，而與t以前的狀態(tài)無(wú)關(guān)。這種隨機(jī)過(guò)程稱(chēng)為時(shí)間上連續(xù)，狀態(tài)離散的馬爾科夫過(guò)程。元件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，即故障率和修復(fù)率是常數(shù)，它和時(shí)間t無(wú)關(guān)，即平衡的馬爾科夫過(guò)程。在發(fā)電機(jī)組可靠性研究中，因需要了解每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生某狀態(tài)的概率，正好就可以運(yùn)用馬爾科夫理論。

1.2發(fā)電機(jī)組可靠性的評(píng)估指標(biāo)

1.2.1發(fā)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率。發(fā)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率是衡量發(fā)電機(jī)組可靠性的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，其定義為：

1.2.2電力不足率（LOLP）。它是電力不足概率的簡(jiǎn)稱(chēng)，指在假定的日尖峰負(fù)荷持續(xù)一整天的條件下，系統(tǒng)負(fù)荷超過(guò)發(fā)電容量的時(shí)間概率，即系統(tǒng)的有效容量不足以支撐負(fù)荷要求的時(shí)間概率。

1.2.3電力不足期望（LOLE）。電力不足期望值（LOLE）為在被研究的一段時(shí)間內(nèi)（一般為一年），最大負(fù)荷超過(guò)系統(tǒng)有效容量的期望的天數(shù)或小時(shí)數(shù)，在工程應(yīng)用中通常為：LOLE = LOLP*T，當(dāng)中T是所研究的周期。

2　發(fā)電機(jī)組可靠性的數(shù)學(xué)模型

2.1發(fā)電機(jī)組可靠性評(píng)估的實(shí)際應(yīng)用。在分析發(fā)電機(jī)組可靠性中，一般分為短期、中期和長(zhǎng)期三種情況。其中，短期指的是幾個(gè)小時(shí)或者幾天的時(shí)間，其作用是用來(lái)安排可用發(fā)電容量的經(jīng)濟(jì)利用，在一定的風(fēng)險(xiǎn)水平下研究運(yùn)行的備用容量是否充足。中期指的是一年以上兩年以下的時(shí)間區(qū)間，中期評(píng)估的作用是估計(jì)水能不可用度和水能預(yù)測(cè)不確定性的影響，安排各種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。長(zhǎng)期的評(píng)估是指兩到四年的評(píng)估，長(zhǎng)期評(píng)估的作用是制定機(jī)組的擴(kuò)大性檢修計(jì)劃或者恢復(fù)計(jì)劃。

2.2發(fā)電機(jī)組可靠性評(píng)估的具體方法。其一，解析法，即建立發(fā)電系統(tǒng)和系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型，后轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題求解各項(xiàng)指標(biāo)。這種辦法的好處是思路很清晰而且很容易理解。

其二，模擬法，雖然也是使用數(shù)學(xué)模型，但是需要做常規(guī)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。相比之下，其可以解決復(fù)雜問(wèn)題，更加靈活。

3　發(fā)電機(jī)組的容量模型

發(fā)電機(jī)組或系統(tǒng)在時(shí)刻處于某一種容量狀態(tài)的概率叫做容量狀態(tài)概率模型，它的概率分布是離散型的。在實(shí)際應(yīng)用中容量概率模型有兩種表達(dá)形式：一種是可用或有效容量概率模型；另一種是停運(yùn)容量概率模型。具體結(jié)合兩臺(tái)機(jī)做出分析。

3.1兩臺(tái)機(jī)模型。兩臺(tái)機(jī)模型的基本條件是：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，其容量分別是MW及MW，故障率為1/a及1/a，修復(fù)率為1/a及1/a。

3.1.1狀態(tài)模型圖。通常，不考慮在同一時(shí)間內(nèi)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)發(fā)生故障或者修復(fù)的可能性，如果用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言來(lái)描述這個(gè)問(wèn)題就是兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)發(fā)生故障的概率為0.

圖：兩臺(tái)機(jī)狀態(tài)模型（a）組合前狀態(tài)； （b）組合狀態(tài)

3.1.2狀態(tài)概率。把兩個(gè)發(fā)電機(jī)組分別編號(hào)成為1#和2#發(fā)電機(jī)組，并制定1#發(fā)電機(jī)組的可用度和不可用度分別為和，可得出如下的計(jì)算公式：

2#發(fā)電機(jī)組和1#發(fā)電機(jī)組的類(lèi)似，4種組合的概率分別為：

因?yàn)檫@些概率之和是符合二項(xiàng)式定理的，同時(shí)，因?yàn)樗鼈冞@四種狀態(tài)的互斥關(guān)系，所以還可以得出如下的關(guān)系公式：

3.1.3狀態(tài)頻率。得出的狀態(tài)頻率分別為：

累計(jì)狀態(tài)的頻率計(jì)算式為：

4　總結(jié)

當(dāng)前，電力系統(tǒng)越來(lái)越龐大，越來(lái)越復(fù)雜，且電力供應(yīng)的可靠性也變得越來(lái)越重要，因此研究發(fā)電機(jī)組可靠性，從而做出科學(xué)合理的預(yù)測(cè)極具現(xiàn)實(shí)意義。

Research on the reliability of generating set

Yan Yan
（Shandong Luneng software technology Co.，Ltd.，Ji Nan，250101，China）

With the development of economy and the progress of society，more and much better quality electric power is demanded.From these aspects of the generating units reliability，the model establishment，this paper researches the main point on the reliability of generating units.

generating set； reliability；capacity model

閆巖（1989-），女，漢族，山東濟(jì)南人，工學(xué)學(xué)士，山東魯能軟件技術(shù)有限公司熱動(dòng)工程師，業(yè)務(wù)方向：發(fā)電設(shè)備可靠性。

［1］白宏坤、李干生，發(fā)電系統(tǒng)的可靠性分析研究，河南電力，2001年第4期