电力系统可靠性原理与应用 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 可靠性的基本概念 1

1.2 可靠性工程在电工领域的应用简况 3

1.3 电力系统可靠性的发展 4

1.4 电力系统可靠性的基本概念 5

1.5 电力系统可靠性学科的主要任务 6

第2章 概率与随机过程 7

2.1 概率的定义与性质 7

2.2 随机变量及其分布 8

2.3 随机过程 16

2.3.1 确定性过程与非确定性过程 16

2.3.2 随机过程的定义 16

2.3.3 随机过程的分类及表示方法 17

2.4 马尔可夫过程 18

2.4.1 特征根法 21

2.4.2 拉氏变换法 22

2.4.3 平稳状态概率求解 25

2.5 马尔可夫链 26

2.5.1 一步转移概率矩阵和m步转移概率矩阵 26

2.5.2 平稳状态概率 27

2.5.3 短期状态概率的求法 30

第3章 元件可靠性分析 35

3.1 元件和系统 35

3.2 不可修复元件的可靠性 36

3.2.1 概率描述 36

3.2.2 统计描述 38

3.2.3 典型故障率函数 38

3.3 可修复元件的可靠性 41

3.3.1 元件状态划分 41

3.3.2 元件工作寿命及故障率 41

3.3.3 元件修复率 42

3.3.4 元件可靠度与可用度 42

3.3.5 元件状态分析 43

习题 50

第4章 系统可靠性分析——网络法 52

4.1 概述 52

4.2 串联系统与并联系统分析 53

4.2.1 串联系统 53

4.2.2 并联系统 57

4.3 储备系统 60

4.3.1 完全切换的储备系统 60

4.3.2 不完全切换的储备系统 60

4.4 k/n（G）系统 61

4.5 应用布尔展开定理分析复杂系统的可靠性 63

4.6 应用全概率公式分析复杂系统的可靠性 64

4.7 三态系统的可靠性 66

4.8 用最小路集法求系统的工作概率 70

4.8.1 图的基本概念 70

4.8.2 求网络最小路的方法 71

4.8.3 由最小路集求系统可靠工作概率的准确方法 75

4.9 用最小割集法求系统的故障概率 78

4.9.1 基本概念 78

4.9.2 由最小路求最小割的方法 79

4.9.3 由最小割集求系统失效概率的准确方法 85

4.9.4 由最小割集求系统失效概率的近似方法 87

4.10 用结构函数描述网络系统 87

4.10.1 结构函数的定义 87

4.10.2 单调结构系统和关联系统 88

4.10.3 用结构函数描述系统 89

4.10.4 关联系统的路集和割集表示 90

4.11 可靠度分配 93

4.12 故障树分析法 95

4.12.1 概念 95

4.12.2 FTA法的基本实施步骤 96

4.12.3 用结构函数描述故障树 104

4.13 故障模式和后果分析法 108

4.13.1 概念 108

4.13.2 FMEA法的基本实施步骤 109

4.13.3 FTA与FMEA的简单比较 112

习题 112

第5章 系统可靠性分析——状态空间法 115

5.1 概述 115

5.2 频率和持续时间法 117

5.3 吸收状态及平均首次故障时间 124

5.3.1 吸收状态 124

5.3.2 由状态方程求系统的平均首次故障时间MTTF的方法 124

5.3.3 由马尔可夫链求系统的平均首次故障时间 126

5.4 状态的合并 129

5.5 混合乘积法 134

5.6 系统可靠性等值 136

5.6.1 串联等值 136

5.6.2 并联等值 138

5.6.3 k/n（G）等值 140

5.7 非指数分布的修复时间 141

5.7.1 追加变量法 141

5.7.2 分级法 142

5.8 故障后果分析 146

5.9 状态枚举法 149

5.10 状态空间截断法 151

5.11 最小割集状态法 154

5.12 储备系统分析 160

5.13 不可修复系统分析 163

5.14 考虑天气影响时的故障分析 165

5.15 计划检修停运 176

5.16 过负荷停运 177

5.17 共同模式故障分析 178

5.18 网络法和状态空间法的比较 181

习题 182

第6章 系统可靠性分析——蒙特卡洛法 185

6.1 概述 185

6.2 蒙特卡洛法的基本原理 185

6.2.1 蒙特卡洛法的基本思想 185

6.2.2 蒙特卡洛法的一般原理 187

6.2.3 蒙特卡洛法的收敛性 187

6.3 随机变量的模拟 189

6.3.1 单位均匀分布随机数的产生 189

6.3.2 连续随机变量的模拟 190

6.3.3 模拟离散型随机变量的方法 192

6.4 方差减小技术 192

6.4.1 对偶变量法 193

6.4.2 控制变量法 193

6.4.3 重点抽样法 194

6.4.4 分层抽样法 195

6.4.5 匕首抽样法 196

6.4.6 状态空间分割法 197

6.5 可靠性评估中的蒙特卡洛法 199

6.5.1 状态抽样法 199

6.5.2 状态持续时间抽样法 201

6.5.3 系统状态转移抽样法 202

习题 204

第7章 发电系统可靠性评估 205

7.1 概述 205

7.1.1 发电系统可靠性评估的基本假定 205

7.1.2 发电系统可靠性评估的应用 206

7.1.3 发电系统可靠性评估的模型和基本步骤 206

7.1.4 发电系统可靠性评估方法 207

7.1.5 发电系统可靠性标准 208

7.2 停运容量概率模型的建立 209

7.2.1 建立模型时对一些工程问题的处理 209

7.2.2 安装容量、可用发电容量和停运容量 210

7.2.3 机组类型相同时停运容量概率表的制定 211

7.2.4 用递推公式建立停运容量概率模型 214

7.3 负荷模型 219

7.3.1 一般考虑 219

7.3.2 不同计算方法所使用的负荷模型 219

7.4 发电系统可靠性指标的计算 221

7.4.1 电力不足时间概率LOLP 221

7.4.2 电力不足期望值LOLE和电力不足小时期望值HLOLE 222

7.4.3 电量不足期望值EENS 222

7.4.4 频率和持续时间 223

7.4.5 裕度容量模型 225

7.5 计划检修的处理方法 229

7.5.1 发电机的有效容量与迦弗尔公式 230

7.5.2 特征斜率的意义 231

7.5.3 按等风险度法安排计划检修 232

7.6 电源发展规划 236

7.7 发电机组故障率和负荷预测的不确定性 239

7.7.1 概述 239

7.7.2 机组不可用率的不确定性 239

7.7.3 负荷预测的不确定性 241

7.8 随机生产模拟 244

7.9 发电系统可靠性评估实例 246

7.9.1 原始数据 246

7.9.2 评估结果及分析 247

习题 248

第8章 互联系统可靠性评估 249

8.1 概述 249

8.1.1 研究互联系统的基本假定 249

8.1.2 研究互联系统的方法 250

8.2 用LOLP法评估两个系统互联时的可靠性 251

8.2.1 LOLP法 251

8.2.2 联网效益的估算 259

8.3 用频率和持续时间法评估两个系统互联时的可靠性 261

8.4 具有相关负荷的两个系统互联 270

8.5 多区域电力系统互联时的可靠性评估 273

习题 278

第9章 发输电系统可靠性评估 280

9.1 概述 280

9.2 发输电系统充裕性评估 281

9.2.1 充裕性评估的基本原理 281

9.2.2 充裕性评估指标 281

9.2.3 元件可靠性模型 283

9.2.4 系统状态选择 286

9.2.5 系统状态分析 289

9.2.6 发输电系统充裕性评估整体流程 293

9.2.7 可靠性灵敏度分析 296

9.2.8 发输电系统充裕性评估算例分析 297

9.3 发输电系统安全性评估 313

9.3.1 安全性评估的概念 313

9.3.2 概率稳定分析模型与分析方法 314

9.3.3 安全性评估算法 316

9.3.4 安全性指标体系 317

9.3.5 安全性评估算例 318

习题 319

第10章 配电系统可靠性评估 320

10.1 概述 320

10.2 配电系统的可靠性指标 321

10.3 放射状配电系统的可靠性评估 324

10.4 有备用电源、手动分段的配电系统可靠性评估 326

10.5 不同停运模式重叠时等效故障率及持续停运时间的计算 328

10.6 气象条件对配电系统可靠性的影响 333

习题 336

第11章 发电厂及变电站电气主接线可靠性评估 338

11.1 概述 338

11.2 继电保护装置的可靠性 339

11.2.1 继电保护装置的工作状态及其可靠性指标 339

11.2.2 我国继电保护装置统计评价方法 341

11.2.3 继电保护方案的可靠性评估 342

11.3 电气主接线可靠性评估的数学模型 343

11.3.1 元件的可靠性模型 343

11.3.2 故障搜索与概率、频率的计算 346

11.4 按不可修复系统评估电气主接线的可靠性 348

11.4.1 基本原理和假定 348

11.4.2 几种常用终端变电站电气主接线的分析 348

11.5 按可修复系统评估电气主接线的可靠性 356

11.5.1 计算方法及步骤 356

11.5.2 详细计算步骤 357

11.5.3 分析 362

11.6 发电厂电气主接线的可靠性评估 362

11.6.1 方法要领 362

11.6.2 元件可靠性指标 363

11.6.3 可靠性框图的建立 363

11.6.4 求电源点到负荷点之间的最小路 366

11.6.5 按给定的可靠性准则进行最小路的组合 367

11.6.6 化相交最小复合路为不交最小复合路 369

11.6.7 计算系统的可靠性指标 370

11.6.8 算例 371

11.6.9 可靠性指标与经济指标的联系 374

习题 374

第12章 可靠性与经济性的协调 376

12.1 概述 376

12.2 冗余经济学 377

12.3 修理和维修的经济学 380

12.4 可用率分析 383

12.5 货币时值的计算及经济分析方法 385

12.5.1 货币时值的分类及折算 385

12.5.2 经济分析中常用的比较方法 386

12.6 停电损失 387

12.6.1 停电影响 387

12.6.2 停电损失的分类 388

12.6.3 各国停电损失的估计 388

12.6.4 停电损失的评估方法 390

12.6.5 停电损失经济计算案例分析 395

12.7 可靠性价值评估 398

12.7.1 可靠性价值指标 399

12.7.2 可靠性价值评估方法 399

12.8 供电可靠性承诺与赔偿方案 400

12.8.1 可靠性经济性的3个层次 400

12.8.2 可靠性承诺与赔偿方法的条件和计算公式 401

12.8.3 案例 402

习题 404

第13章 电力系统运行可靠性 406

13.1 概述 406

13.2 电力系统运行可靠性的概念与理论框架 407

13.2.1 运行可靠性的概念与特点 407

13.2.2 运行可靠性的理论框架 408

13.3 电力系统运行可靠性指标体系 409

13.3.1 运行可靠性状态类指标 411

13.3.2 运行可靠性程度类指标 412

13.4 电力系统元件的运行可靠性模型 415

13.4.1 保护动作致停运模型 416

13.4.2 偶然失效模型 425

13.5 电力系统运行可靠性评估 430

13.5.1 运行可靠性短期评估 431

13.5.2 条件相依的运行可靠性评估 436

第14章 电力系统可靠性统计评价 444

14.1 概述 444

14.2 发电设备可靠性统计评价 445

14.3 输变电设施可靠性统计评价 449

14.4 用户供电可靠性统计评价 452

14.5 直流输电系统可靠性统计评价 458

附录A IEEE-RTS测试系统数据 462

A.1 系统概况 462

A.2 负荷模型 463

A.3 发电系统 464

A.4 输电系统 466

A.5 其他数据 471

附录B TH-RTS2000测试系统数据 472

附录C 部分习题答案 476

参考文献 492