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相对于交流输电,高压直流输电具有灵活可控,反应迅速等特点,可以实现电力的大容量远距离传输。由于高压直流输电系统传输容量巨大、换流站元件众多,投资集中度高,一旦发生故障将对电网安全运行造成严重影响。因此,实际工程中,高压直流输电系统可靠性的准确量化评估,对直流工程的规划、设计及调度运行具有重要意义。然而,直流元件可靠性参数通常是通过对历史停运记录的统计得到,统计误差不可避免,而已有可靠性评估的研究没有考虑元件可靠性参数取值的不确定性。为此,本文针对元件可靠性参数取值存在不确定性的问题,对高压直流输电系统可靠性评估进行了研究,主要工作如下: 由于高压直流输电系统元件众多,结构复杂,直接对其进行可靠性评估较为困难。本文首先根据元件故障后果及在一次接线中的位置,将高压直流输电系统划分为:交流滤波器子系统、换流变压器子系统等多个子系统,然后对子系统分别建模。其中,考虑高、低压换流变压器备用差异,建立换流变压器子系统可靠性评估模型;计入交流滤波器故障可能导致的降额容量运行状态,建立交流滤波器子系统可靠性评估模型。最后,根据各子系统之间的可靠性逻辑关系进行组合,得到整个系统的可靠性模型。在此基础上分别利用状态解析法和蒙特卡洛法建立高压直流输电系统可靠性评估模型,并采用单、双12脉波接线高压直流输电系统进行算例分析,验证所提模型的正确性和有效性。 高压直流输电系统元件的可靠性参数主要是通过对历史停电记录的统计分析得到,数据错误和遗漏不可避免。相较之下,高压直流输电系统可靠性指标统计相对简单,准确率较高,可以用于校核和修正元件可靠性参数。因此,本文以元件可靠性参数为控制变量,以可靠性指标评估结果与已知值之间的差值最小为目标函数,提出元件可靠性参数的最小二乘校正模型,并采用遗传算法求解。进一步地,由于系统可靠性指标统计样本较少,难以通过元件可靠性参数的校正模型得到大量的参数样本,从而进行可靠性参数的置信区间估计。因此,本文提出采用统计学中的bootstrap 技术产生重抽样样本,利用分位数法求得可靠性参数的置信区间。算例分析中,假设系统强迫停运率、子系统可靠性指标等已知,分别求取了元件故障率和修复时间的置信区间。 为考虑元件可靠性参数的不确定性,本文在高压直流输电系统可靠性评估中引入区间分析,以弥补和完善传统可靠性评估中未考虑元件可靠性参数不确定性的不足。利用区间数代替元件可靠性参数对应的单个数据点,结合区间四则运算及反演公式,推导了高压直流输电系统元件、子系统和系统可靠性评估的区间公式,建立了高压直流输电系统可靠性区间评估模型。算例分析中,通过选择合适的元件可靠性参数区间来表征可靠性参数的不确定性,在可靠性评估全程考虑参数不确定性,最终得到能够反映可靠性参数不确定性的可靠性指标区间值。