電力用戶的供電可靠性水平受到電源與供電路徑的雙重影響。為了提升重要用戶的供電可靠性水平，往往采用多條供電路徑互為備用的方式。在電源完全可靠的情況下，不同供電路徑的可靠性水平由其內(nèi)部電氣元件可靠性水平?jīng)Q定。

電氣元件運行受諸多內(nèi)外部因素影響，包括電氣元件所處外部環(huán)境信息、電力系統(tǒng)運行條件信息等。評估元件在未來短期內(nèi)的故障風(fēng)險，對發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行薄弱環(huán)節(jié)，尋找高可靠性供電路徑具有重要意義。

在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析中，電氣元件的停運率通過歷史統(tǒng)計信息計算得到，通常采用一個恒定的平均值來反映元件在待評估時間周期內(nèi)的可靠性水平。這種評估方法可以用于分析電力系統(tǒng)的長期可靠性水平。

然而，在電力系統(tǒng)運行階段，元件所處外部環(huán)境、電力系統(tǒng)運行條件以及元件自身老化情況隨時變化，元件的停運風(fēng)險也隨之變化，采用固定的停運率無法反映元件以及系統(tǒng)在未來短期內(nèi)的風(fēng)險水平。為了解決這個問題，出現(xiàn)了電力系統(tǒng)運行可靠性評估方法。

該方法采用時變的元件停運率、停運概率代替常規(guī)可靠性評估中固定不變的停運率及停運概率，并將電氣元件的停運按停運因素不同，劃分為元件老化失效、元件偶然失效、元件不正常運行保護動作三類：

（1）元件老化失效，不僅與元件的工作時間有關(guān)，還與元件的歷史工作環(huán)境有關(guān)，其中，有學(xué)者指出與時間相關(guān)的元件老化失效可以采用浴盆曲線表示；有學(xué)者結(jié)合變壓器歷史工作溫度和運行狀況對絕緣紙老化影響，提出等效壽命概念并建立了變壓器的老化失效模型；有學(xué)者提出絕緣老化特征量與絕緣可靠性之間的混合Weibull模型。

（2）元件偶然失效，指受外部環(huán)境影響元件發(fā)生的隨機故障。考慮外部環(huán)境的影響最常用的方法有多狀態(tài)天氣模型法及氣候狀況分類法。有學(xué)者分析風(fēng)速對輸電線路的停運率影響，認為輸電線的停運率與風(fēng)速呈二次方關(guān)系增長；有學(xué)者分析架空線路雷擊跳閘概率大小；有學(xué)者分析覆冰對輸電線路停運率的影響，建立階梯遞增模型；有學(xué)者建立架空線覆冰時間模型；有學(xué)者提出考慮惡劣天氣條件的模糊理論推理模型；區(qū)別于單獨故障，有學(xué)者提出由于極端惡劣天氣引起的群發(fā)性故障模型。

（3）元件不正常運行保護動作，該模型用于分析運行條件對元件的停運率影響。有學(xué)者提出的考慮線路潮流、母線電壓、系統(tǒng)頻率等實時運行條件影響的元件停運率線性模型；有學(xué)者提出元件停運率指數(shù)分布模型；有學(xué)者提出條件相依的元件短期可靠性正態(tài)分布模型；有學(xué)者考慮保護裝置隱性故障影響提出保護裝置三段保護、距離保護動作概率模型；有學(xué)者提出考慮潮流轉(zhuǎn)移的關(guān)聯(lián)故障模型等。

在以往的研究中，通常假設(shè)各影響因素相互獨立，從而得到綜合多種因素影響的元件停運模型。其中，有學(xué)者分析了多種導(dǎo)致元件停運的因素，建立基于多個運行條件的元件停運率模型；有學(xué)者提出可以綜合考慮元件自身健康狀況、運行環(huán)境、運行條件對元件停運影響的電力系統(tǒng)運行可靠性模型。

然而，在實際電力系統(tǒng)當(dāng)中，所有的停運因素并非都是獨立作用于系統(tǒng)元件，有些影響因素間的相關(guān)性較強，并不能將其獨立研究。有學(xué)者采用模糊理論分析元件在不同因素共同作用下的停運率大小，考慮了各影響因素間的相關(guān)性問題。但是，模糊理論中，合成原則基于主觀判斷，判斷標(biāo)準(zhǔn)缺乏客觀數(shù)據(jù)支持。

因此，本文提出一種基于改進證據(jù)理論的元件運行可靠性模型，該模型可以綜合考慮各影響因素，結(jié)合主觀判斷與客觀數(shù)據(jù)得到融合多種因素的元件停運率模型。在此基礎(chǔ)之上，提出不同供電路徑可靠性水平的評估方法，為供電質(zhì)量的提升提供輔助決策。

圖3 高可靠性電源尋找流程示意圖

圖4 某公寓供電路徑可靠性分析

總結(jié)

本文考慮了時間相關(guān)及狀態(tài)相關(guān)的停運因素影響，通過電力系統(tǒng)實時運行信息、實時天氣預(yù)測信息及元件在線監(jiān)測信息，建立元件停運率模型，量化分析元件在實時運行條件下的停運率。在此基礎(chǔ)上，提出改進的證據(jù)理論，考慮影響元件停運的多種因素間的相關(guān)性及關(guān)鍵停運因素，綜合了主觀判斷及客觀數(shù)據(jù)支持，對三類停運因素影響下的元件停運率模型進行合成。最終，提出基于合成結(jié)果的高可靠性供電路徑搜索方法。

算例分析結(jié)果表明，合成后的模型可以用于描述元件在多種停運因素共同作用下的停運率大小，尤其是在不同停運因素下元件的停運水平不統(tǒng)一的情況。合成的結(jié)果在對不同供電路徑可靠性水平評估時效果顯著，可進一步應(yīng)用于供電質(zhì)量提升策略中。

本文提出的元件停運率模型可以把握電力系統(tǒng)元件的實時工作狀態(tài)，應(yīng)用于電力系統(tǒng)的短期運行評估中，對于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)當(dāng)前運行條件下的薄弱環(huán)節(jié)及高可靠性供電路徑具有重要意義。