（1国网安阳供电公司；2，3国网内蒙古东部电力有限公司）
摘要：电力系统在实际的运行过程中，具有很多的不确定性，而电力系统运行的可靠性，是评价电力公司运行质量和效率的重要参考指标。因此，要想提供提高电力管理的质量，就必须将电力系统运行的可靠性实现最优化，作为工作的重点。本文将通过分析影响电力系统运行可靠性的因素，提出电力系统运行可靠性的评价方法和实现电力系统运行可靠性最优控制的模型，以期提高供电的可靠性。
关键词：电力系统；运行可靠性；最优控制
1 影响电力系统运行可靠性的因素
1.1电力系统设备故障
由于电力系统本身就是一个非常复杂的过程，在运行的各个环节中都很容易出现故障。电力系统供电的可靠性需要元件、电力系统设备和系统，在特定的条件和一定的时间内将所设置的功能有效地完成。在进行运行的过程，由于设备长时间的运行会使设备的磨损程度加快，严重时甚至会导致设备故障和瘫痪，难以保证电力系统运行的安全性和有效性。
1.2电力系统的线路故障
长期以来，电力系统的线路大部分都需要安装在野外的特点，决定了我国输电线路线既长、涉及面广、点又多的实际现状，而这一现状又导致输电线路在正常运行时，经常出现跳闸的问题，从而导致电力系统的不稳定[1]。同时，由于电线经常暴露在外，会导致电线的绝缘损坏和老化问题的产生，这对电力系统线路的材料质量，提出了很高的要求。
1.3外部环境的影响
由于近些年来城市化进程的不断推进，使得道路的修建和建筑工程在不断地增多，这严重影响了电力系统线路的架设，也对已经架设好的线缆和路线造成不同程度的影响。在进行线路架设的过程中，经常会出现架设环境非常复杂的情况，这在一定程度上，也影响了电力运行的可靠性。
2 电力系统运行可靠性的评价方法
2.1故障分析
对电力系统的中的各个元件进行分析，能够快速且准确的将电力系统中所存在的问题检测出来，方便工作人员进行系统的分析工作和对电力故障的判断工作，从而保证整个检验系统分析的正常进行。当电力系统中所存在的故障被找出来后，由于故障正好处在集合的基础之上，所以，就可以从该故障中获得电力系统的可靠性指标。其一般适用于对简单易操作的辐射状配电系统的可靠性分析。
2.2运行后果分析
运行后果的可靠性分析方法，适用于拓扑结构复杂和电力系统元件数量较多的情况。在运用这一方法进行可靠性分析时，还需要与故障分析的方法相结合。首先，对电力系统设备的故障进行分析，再运用运行后果的分析方法，将配电网的相关指标和预想的故障相结合，进行故障运行后果的模拟实验后，再对电力负荷的转移情况进行分析。
2.3解析法
解析法是进行电力系统可靠性评价最常用的一种方法。它能将电力系统的内部结构和各个元件的功能有效地联系起来，从而建立起电力系统运行的可靠性模型，继而根据该模型所得出的数值，来得出电力系统的可靠性指标。
3 实现电力系统运行可靠性最优控制的模型和算法
3.1电力系统运行可靠性成本的价值评估
3.1.1电力系统元件的可靠性模型分析
电力系统中的元件经常出现故障，是导致电力系统运行不可靠的重要因素，为了保证电力系统在短期的运行效果内达到目标，就需要对电力系统中的各个元件进行可靠性的模型分析。元件的可靠性模型多是以Markov元件的瞬间状态概率进行建模的[2]。将元件的维修率记为μ，维修费记为λ，那么当元件的初始状态是处于工作状态中，将此时的工作状态记为t状态概率记为那么当t为停运状态时的状态概率为：
当电力系统中的元件增加为n个时，那么t时刻时状态为k的的电力系统瞬间概率的值应为：
当该式中的为在t时刻的状态时元件i的值，当=1时，则表示为此刻为停运状态。由于Markov元件的瞬间状态概率在进行计算的过程中，需要用到已知的系统状态信息来求出将来所处的状态，而在这一计算过程中是与元件之前的状态无关的，所以在元件进行可靠性的最优控制中，应将运行时间控制在一小时内。
3.1.2运行可靠性成本的价值评估
电力系统运行的可靠性成本价值评估，需要将未来t时刻的瞬间停运可靠性期望成本和期望停电损失以及社会成本评估出来。将期望运行成本记为，期望停电损失记为，预期社会成本记为，那么其计算公式应当为：
在上式中，为所有电力系统发电机的总和；为在t时刻系统处于状态k时，所有发电机m所输出的所有功率。为在t时刻时系统状态为k，使得符合母线i所产生的切负荷量；为发电机m的所有运行成本；为当负荷母线i停电时，所有停电损失的总值。
根据上述的公式，可以推出发电成本的计算公式和停电损失函数的计算公式。发电成本函数中代表发电机m的成本，计算公式如下：
在停电损失函数中代表的是，负荷节点i所产生的停电损失评价值，计算公式如下：
3.1.3电力系统故障后果的分析模型
电力系统的故障后果的模型建立，主要依据交流潮流灵敏校正控制内容进行建模。一旦电压出现线路潮流越限、发电系统不平衡等现象，立即启动校正控制功能，将切负荷量和发电出力准确的计算出来，其计算模型为：
在该市的计算中，不仅将网络潮流方程约束、母线电压约束考虑进去，还将线路潮流约束和机组响应特性约束考虑进去。代表的是发电机m出力的下限值，代表的是发电机m出力的上限值，由此可以得出，在t时刻时，机组m的出力最大值为：
在该式中代表机组m的额定容量，代表机组的响应速度，代表初始时刻时机组的功力输出。
3.2电力系统运行可靠性最优控制模型
运行可靠性最优控制模型，是依据直流潮流进行建模的，在该模型的建立中可以忽视电压和无功所带来的约束[3]。运行可靠性最优控制数学模型的主要要素包括控制变量，即负荷节点的切负荷量和发电机的功力，以及目标函数和约束条件。将目标函数中的发电机i的有功出力记为，节点j的切负荷量记为，负荷节点的所有集合记为，权重系数记为，那么该目标函数的计算公式为：
约束条件是对发电机的有功出力和切负荷量进行约束。和表示为节点i发电机所输出用功率的最小值和最大值；表示为节点i所产生的有功负荷。
发电机的有功出力约束条件为：
为了保证电力系统的安全状态达到标准的指标，就需要对系统中的安装状态概率的指标数进行约束，将系统的安全状态概率指标记为，将已经指定好的安全状态指标记为，那么其约束条件为，当计算的结果满足时，可以得出，高电力系统的运行状态指标大于已经指定好的安全状态指标。但如果想要提高特定状态时的可靠性计算，可以在该模型的基础上再附加一些约束条件。比如，将系统频率的安全性概率指标约束为，其中所代表的是可靠性指标的下限。
结束语
电力系统运行的可靠性，直接决定了电网运行的安全性和持续性。当前影响我国电力系统运行可靠性的主要因素包括，电力系统设备故障、线路故障以及外部环境。这就需要我们不断的实现电力系统运行可靠性最优控制的模型和算法，以提升电力系统运行的可靠性。
参考文献：
[1]何剑，程林，孙元章.电力系统运行可靠性最优控制[J].中国电机工程学报，2010，07：15-21.
[2]王明玥，文艳晖，龚光辉.电力系统运行可靠性及其最优控制研究[J].通讯世界，2014，19：56-57.
[3]陈宇，吴俊鹏.电力系统运行可靠性最优控制研究[J].中国高新技术企业，2015，31：26-27.
论文作者:荣嵘,许畅,辛亮
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：电力系统论文; 可靠性论文; 状态论文; 元件论文; 模型论文; 最优论文; 发电机论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;