摘要：發電廠電氣主接線系統的安全性、可靠性是電力系統運行及維護的重要內容，其可靠性將直接關系到系統供電任務的完成情況。隨著國內發電廠機組容量的不斷升級，主接線的連接形式也在不斷變化，系統運行的可靠性問題已經成為發電廠遠行與維護中至關重要的環節。 關鍵詞：電廠；電氣主接線；可靠性 安全性、可靠性以及經濟型是電力系統運行及維護的基本要求，作為發電廠以及配電設備中系統中最為重要的電能樞紐單元，發電廠電氣主接線的可靠性評估是電力系統研究的重要課題。作為系統電源，發電廠的主要任務是持續穩定地向系統中輸送電能。在這一任務中，發電廠的電氣主接線單元主要負責集中將發電機組發出的電能傳輸或分配到輸電系統中，其可靠性將直接關系到系統供電任務的完成情況。 現階段，隨著國內經濟的新一輪增長，居民以及工業用電急劇膨脹，對電力系統的規模以及可靠性要求也越來越高。發電廠機組容量的不斷升級，使得其主接線的連接形式也在不斷變化，其結構日趨復雜，所聯接電氣設備不斷增多，其可靠性問題也日益成為制約現階段系統發展的重要因素。 一、發電廠電氣主接線可靠性研究概要 (一)發電廠電氣主接線故障的常見問題 發電廠主接線的可靠性研究主要以系統故障為中心，因此，在本研究伊始，需要對發電廠主接線系統的常見故障內容及其對系統的影響進行介紹。作為發電廠中聯系系統與電源間的中間環節，主接線系統的運行并不獨立。發電廠主接線的故障及其對系統影響主要有以下幾種形式，如圖1所示。不難看出，一旦電廠主接線出現故障，即會影響到供電系統的連續性、充裕度以及系統安全。因而，對發電廠主接線可靠性的評估可以圍繞以上三個指標展開。 (二)發電廠主接線可靠性的關鍵因素 1、斷路器 在整個主接線系統中，斷路器屬于操作元件中最為重要的部分，斷路器的操作結果可以改變電廠主接線的拓撲結構。由于斷路器自身結構的復雜性，由其操作不當或突發性故障所造成的主接線系統的故障形式多樣。尤其以斷路器引起系統惡性連鎖反應事故最為嚴重，作為主接線系統的關鍵性操作元件，斷路器的安裝與操作值得引起工作人員的注意。 2、輸電線路和變壓器 輸電線路以及變壓器屬于系統靜態元件，作為系統的重要連接節點，由其引起的系統故障大多為擴大性故障。由于他們二者的故障所導致的系統狀態的改變，將引起相鄰斷路器的動作，對系統的修復必須在其關聯斷路器動作并切除故障后進行。因而，輸電線路及變壓器的狀態是決定主接線可靠性的關鍵性因素之一。 (三)電廠主接線可靠性計算的一般方法和步驟 1、基于故障擴散的評估方法及步驟 基于故障擴散的評估計算方法利用前向搜索算法確定主接線系統中斷路器動作的影響范圍，在運用故障擴散的方式獲得故障范圍后，確定系統節點的故障類型。該算法以故障擴散算法為基礎，在確定系統故障類型及影響范圍后，獲取系統可靠性指標，其評價的步驟得到簡化，但計算量卻偏大。 2、故障模式與后果分析法(FMEA) 故障模式與后果分析的方法是一種傳統的可靠評估計算方法，該方法首先會針對系統結構確定各關鍵元件的各種可能狀態，在此基礎上對各種狀態組合進行系統分析，確定系統的故障模式集合，并計算出該狀態集合的可靠性指標數據。與其他分析計算方法相比，故障模式與后果分析方法的原理相對簡單，結構比較明晰，但由于該方法大量采用了歸納法，因而計算冗余度將與計量元件數目的指數成正比。 3、頻率和平均持續時間法(FD) 頻率和平均持續時間法是一種基于Markov過程的方法，其評價的步驟包括通過運用Markov過程理論將系統自電源到負荷端口的狀態空間圖進行求解計算。在計算中，要將元件故障擴大的因素納入考慮范圍，并最終形成系統累積的狀態空間圖，并以此計算各部分以及系統的可靠性指標。由于在計算中引入了累計狀態的概念，非常有利于建立子系統以及組合系統的計算模型。 4、最小割集法 最小割集方法是根據系統故障可能出現的范圍，將計算所涉及到的系統空間限制在盡可能小的范圍內，從而是評估計算量得到減少。隨著發電廠規模及單機容量的增長，系統主接線的復雜性也在不斷上升，最小割集的分析計算方法尤其值得引起重視。 5、邏輯表格法 邏輯表格法是電氣主接線的定量評估分析最常用的方法。在詳細分析主接線系統的結構以及可能出現的雙重故障后，將故障發生的概率參數整理歸納成表格。在確定系統的可靠性指標后，利用上述表格的結構，計算得出主接線系統的可靠性指標參數。目前，由于電廠主接線復雜性日益提升，考慮到邏輯表格方法的計算效率，該方法已經開始逐步為上述各種方法所取代。 二、發電廠電氣主接線故障狀態的矩陣描述 發電廠電氣主接線系統的故障矩陣描述借助于網絡結構的特征矩陣方法，通過狀態矩陣的建立，描述了主接線系統中各部分關聯關系，確定故障狀態的構成及其影響，以及系統元件或結構性故障發生時，準確描述主接線系統故障狀態的演變。