故障树分析在电力系统可靠性研究中的应用

故障树分析在电力系统可靠性研究中的应用

张蔼蔷(安徽省电力设计院,安徽　合肥　230022)

摘　要:对于设计人员来说,如何在方案论证阶段就直观、清晰地了解到各种方案中电力系统的可靠性是十分重要的。为解决较复杂的电力系统的安全性和可靠性问题,应把系统的故障与组成系统的部件的故障有机地联系在一起。通过实例分析,介绍了故障树分析的基本概念、建模方式、计算步骤及其在电力系统可靠性研究中的应用。

关键词:电力系统;故障树分析;可靠性

中图分类号: TM732　　文献标识码:A　　文章编号: 100129529 (2005) 0220014204

Applica tion of fault tree ana lysis to reliab ility study of electr ic power system

(Anhui Electric PowerDesign Institute, Hefei 230022, China)
Abstract: To designers, it is of great importance to clearly know the reliability of the electric power system in various designing p lans in the p lan demonstration stage. To solve the relatively comp licated safety and reliability p roblems in the electric power system, the fault of the system and the fault of its components should be linked organically.
Through examp le analysis, the basic concep t, modeling method, calculating step s of fault tree analysis were introduced, aswell as its app lication to study of electric power system reliability.

Key words: electric power system; fault tree analysis; reliability

　　目前对电力系统可靠性评估的主要方法是蒙特卡洛模拟法和解析法。蒙特卡洛模拟法属于统计试验方法,较为简单直观,但求解时间随精度要求提高而急剧增加且针对性不强。解析法的物理概念清楚,模型的精度高。但它的计算量随系统规模的增大而呈指数增长。为了解决较为复杂的系统,有必要引入故障树分析法[ 123 ] 。故障树分析( Fault Tree Analysis,简称FTA)是较为适用于大型复杂系统(例如应用于核电站、航天、导弹、化工厂等)安全性与可靠性的常用的有效方法,它是以图形的方式表明“系统是怎样失效的”。
笔者针对某双母线输变电工程系统含旁路母线及取消旁母的两种不同方案,使用故障树分析的方法,采用图形有层次地分别描述系统在失效的进程中,各种中间事件的相互关系,比较直观地得到系统的可靠性参数,为系统的选优提供了理论基础。
1 　故障树分析法的实例处理步骤
以500 kV宣城变电所为例,介绍故障树分析法对电力系统可靠性的研究。本期工程建设1组750MVA主变压器, 220 kV远期共14回出线,本期7回出线。终期建设3组750 MVA主变压器。对于220 kV是否带旁路,根据实际情况进行详细分析论证,提出推荐意见,进行可靠性计算。系统接线方案如图1所示。并由此利用FTA分为以下几个阶段处理[4, 5 ] :
1. 1　步骤一
把系统不希望发生的事件(失效状态)作为故障树的顶事件(Top Event) ,确定系统的分析边界、定义范围和成功与失败的准则。
这里的顶事件为:凤凰1,莲塘1,莲塘2,泾县2,泾县1,黄山2,黄山1 ( T1 ) ,宁国2,宁国1,凤凰2,郎溪1,郎溪2,宣二1,宣二2 ( T2 )等电力中断。由于前8个事件的故障情况和失效概率相同,为简化分析,统一定义为T1 事件。同理定义T2 事件;
1. 2　步骤二
用规定的逻辑符号表面找出导致这一不希望事件所有可能发生的直接因素和原因,它们是处于过渡状态的中间事件。

…

3　结语
将故障树分析法应用于电力系统可靠性分析具有一些较显著的优点,它是一种使用图形演绎逻辑推理方法,清晰地用图说明了系统的失效原因,把系统的故障与组成系统的部件的故障有机地联系在一起,可以找出系统全部可能的失效状态,也就是故障树的全部最小割集,或者称它们是系统的故障谱。故障树本身也是一种形象化的技术资料,当它建成以后,对不曾参与系统设计的管理、运行人员也是一种直观的教学和维修指南。在分析复杂系统时,由于逻辑关系复杂,故障树分析法的计算量较大,因此它离不开计算机化和软件化。随着目前软件工业的迅速发展,故障树分析法从定性、定量以及图形化、微机化等方面将会取得进一步发展,它将会在电力系统可靠性分析中发挥越来越大的作用。

参考文献:
[ 1 ] 郭永基. 电力系统及电力设备的可靠性[ J ]. 电力系统自动化, 2001, 9 (10) .
[ 2 ] 别朝红,王秀丽,王锡凡. 电力系统可靠性评估的混合法研究[ J ]. 中国电力, 2001 (3) .
[ 3 ] 宋云亭,郭永基,程　林. 电力系统可靠性基本数据的统计分析[ J ]. 继电器, 2002, 7 (15) .
[ 4 ] 黄祥瑞. 可靠性工程[M ]. 北京:清华大学出版社, 1990.
[ 5 ] 高社生,张玲霞. 可靠性理论与工程应用[M ]. 北京:国防工业出版社, 2002.

收稿日期: 2004211202
作者简介:张蔼蔷(19762) ,女,工程师,设计师,从事电力系统及其自动化设计工作。