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(yùn)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(yùn)行條件信息等。評(píng)估元件在未來短期內(nèi)的故障風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)率通過歷史統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算得到，通常采用一個(gè)恒定的平均值來反映元件在待評(píng)估時(shí)間周期內(nèi)的可靠性水平。這種評(píng)估方法可以用于分析電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性水平。

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

該方法采用時(shí)變的元件停運(yùn)率、停運(yùn)概率代替常規(guī)可靠性評(píng)估中固定不變的停運(yùn)率及停運(yùn)概率，并將電氣元件的停運(yùn)按停運(yùn)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(yùn)行保護(hù)動(dòng)作三類：

（1）元件老化失效，不僅與元件的工作時(shí)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(shí)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(yùn)行狀況對(duì)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(jī)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(duì)輸電線路的停運(yùn)率影響，認(rèn)為輸電線的停運(yùn)率與風(fēng)速呈二次方關(guān)系增長(zhǎng)；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(duì)輸電線路停運(yùn)率的影響，建立階梯遞增模型；有學(xué)者建立架空線覆冰時(shí)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(dú)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(yùn)行保護(hù)動(dòng)作，該模型用于分析運(yùn)行條件對(duì)元件的停運(yùn)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(shí)時(shí)運(yùn)行條件影響的元件停運(yùn)率線性模型；有學(xué)者提出元件停運(yùn)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(hù)裝置隱性故障影響提出保護(hù)裝置三段保護(hù)、距離保護(hù)動(dòng)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(dú)立，從而得到綜合多種因素影響的元件停運(yùn)模型。其中，有學(xué)者分析了多種導(dǎo)致元件停運(yùn)的因素，建立基于多個(gè)運(yùn)行條件的元件停運(yùn)率模型；有學(xué)者提出可以綜合考慮元件自身健康狀況、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行條件對(duì)元件停運(yùn)影響的電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性模型。

然而，在實(shí)際電力系統(tǒng)當(dāng)中，所有的停運(yùn)因素并非都是獨(dú)立作用于系統(tǒng)元件，有些影響因素間的相關(guān)性較強(qiáng)，并不能將其獨(dú)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(yùn)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(jìn)證據(jù)理論的元件運(yùn)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(yùn)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(píng)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(shí)間相關(guān)及狀態(tài)相關(guān)的停運(yùn)因素影響，通過電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、實(shí)時(shí)天氣預(yù)測(cè)信息及元件在線監(jiān)測(cè)信息，建立元件停運(yùn)率模型，量化分析元件在實(shí)時(shí)運(yùn)行條件下的停運(yùn)率。在此基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)的證據(jù)理論，考慮影響元件停運(yùn)的多種因素間的相關(guān)性及關(guān)鍵停運(yùn)因素，綜合了主觀判斷及客觀數(shù)據(jù)支持，對(duì)三類停運(yùn)因素影響下的元件停運(yùn)率模型進(jìn)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(yùn)因素共同作用下的停運(yùn)率大小，尤其是在不同停運(yùn)因素下元件的停運(yùn)水平不統(tǒng)一的情況。合成的結(jié)果在對(duì)不同供電路徑可靠性水平評(píng)估時(shí)效果顯著，可進(jìn)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(yùn)率模型可以把握電力系統(tǒng)元件的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，應(yīng)用于電力系統(tǒng)的短期運(yùn)行評(píng)估中，對(duì)于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)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。