基于非精确概率源网相关的核电机组可靠性评估研究

发布时间：2020-07-01 16:27

【摘要】：随着世界经济的快速发展以及能源需求的日益增加,核电由于运行成本低、产生温室效应小等优点,在发电系统中所占比重逐渐提高。核电机组并入电网运行时,二者之间将有较为严重的交互作用。:频率和电压是电网影响核电机组运行状态的主要方式。由于核电机组容量较大、核能安全性高、核岛对电网扰动敏感,核电机组的正常运行与否将直接影响电网的安全性和稳定性,因此,对核电机组的可靠性进行评估具有重要意义。然而,传统的核电机组停运概率模型仅是基于历史统计数据给出其平均停运概率,没有充分考虑电网运行参数变化对核电机组发生停运的影响。同时,在运行的核电机组数量远小于常规火电机组,且由于保密等原因,核电机组缺乏甚至没有停运统计数据,在小样本情况下以大数定律为基础的经典电力设备可靠性评估方法不再适用。因此,研究一种既可计及电网运行参数变化同时考虑停运样本有限性的核电机组可靠性评估方法十分迫切。本文首先介绍了精确概率和非精确概率(Imprecise Probability，IP)理论,强调非精确概率是描述小样本事件的有效方法,通过区间概率代替精确的单值概率,以应对因样本不足导致的电力设备故障、停运概率的不确定性。随后介绍基于非精确狄利克雷模型(Imprecise Dirichlet Model，IDM)的概率估计方法,经典的电力设备可靠性模型,并通过IDM估计含核电网中架空输电线路、变压器和发电机的非精确故障概率。当电网中出现扰动或设备发生故障时,电网的频率和电压发生变化,可能造成核电机组切机停运。对此,本文提出一种计及电网运行参数的核电机组非精确停运概率模型。模型依据核电机组的频率、电压保护特性,分别得到与频率和机端电压相关的核电机组停运概率的变化曲线,通过N-1故障场景模拟的方式,计及电网设备故障的非精确概率及其导致机组停运的概率,叠加机组故障致其停运的概率,估计得到核电机组的非精确停运概率。本文方法综合考虑了电网运行参数变化、机组元件老化、制造缺陷等多种致核电机组停运的因素,同时停运概率的区间形式可以有效地应对核电机组停运样本不足的情况,为解决停运样本缺乏情况下的电力设备可靠性评估问题提供了新思路。为验证本文方法的有效性和实用性,本文分别对改进的IEEE 9节点系统和我国某省实际500kV电网进行算例分析,通过依次仿真架空输电线路、变压器和发电机的N-1故障,分析各故障场景对核电机组运行状态的影响,综合考虑多种致核电机组停运的内外部因素,最终估计得到更加保守且合理的核电机组非精确停运概率参数。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM623;TM732
【图文】：

接线图,接线图,节点,架空输电线路

３．５算例分析逡逑３．５．１改进的ＩＥＥＥ邋９节点系统逡逑改进的ＩＥＥＥ邋９节点系统拓扑结构如图３－６所示。改进后的系统主要由２台逡逑常规火电机组，１台核电机组（即图中的Ｎｕ－Ｇｅｎ），３台双绕组变压器，以及６逡逑条架空输电线路组成。其中母线Ａ、Ｂ、Ｃ均并联了无功补偿装置。表３－３、３－４、逡逑３－５分别给出了该系统的节点参数、线路参数以及变压器参数。进行本算例计算逡逑和仿真所基于的软件为电力系统分析软件工具（ＰＳＤ－ＢＰＡ）。逡逑Ｂｕｓｌ逦ＢｕｓＡ逦Ｂｕｓ２逡逑Ｇｅｎｌ逦Ｔ１逦Ｔ２逦Ｇｅｎ２逡逑？－－ＧＤ逦逦逦逦逦ＧＤ—？逡逑－Ｅｉｎ逦￣逡逑丁逡逑Ｌｉｎｅ６逦Ｌｉｎｅ３邋”逡逑ＢｕｓＢ邋—逦－ｊ－逦邋逦－ｊ－逦—邋ＢｕｓＣ逡逑丁邋Ｌｉｎｅ５逦Ｌｉｎｅ４邋丁逡逑Ｂｕｓ３逡逑目Ｔ３逡逑Ｎｕ－Ｇｅｎ逡逑图３－６改进的ＩＥＥＥ邋９节点系统接线图逡逑Ｆｉｇ．３－６邋Ｉｍｐｒｏｖｅｄ邋ｗｉｒｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＩＥＥＥ邋９－ｎｏｄｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑３０逡逑

变化曲线,频率偏差,三相短路,变化曲线

逡逑以线路Ｌ１为例，０．２ｓ时设置其第１回线路发生三相短路，０．３ｓ时继电保护逡逑动作切除该故障回线。仿真过程中核电机组ＮＧ的频率偏差变化情况如图４－２所逡逑示，核电厂ＮＰＰ的母线电压变化情况如图４－３所示。逡逑｜邋—邋ＮＧ邋２４邋０￣｜逡逑｜逦｜逦！逦ｊ逦ｆ逡逑：：逡逑：！邋１邋Ａ邋ｉ逡逑ｉｉｉ逦ｒｉ逦逦逦ｒ￣逦ｉ逦ｉ逡逑１逦：！逦｜逦ｍ逦！逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑ｒ：丨邋ｉ邋ｉ邋ｒ邋ｉ邋—…ｉ逡逑■0－４＂邋；邋？？－？邋？ｆ逦ｔ逦ｔ——？“－ｔ——；？逡逑：！逡逑0ｅ：ｊ邋Ｖ逡逑０６邋ｎ—１邋１邋■邋■邋ｉ邋１一■■■！■■邋＇邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋■邋■邋■邋￣■邋ｉ邋ｉ邋■邋■邋■邋ｉ逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逡逑Ｔｍｅ（ｓｅｃ．）逡逑图４－２邋Ｌｌ（ｌ）三相短路后核电机组ＮＧ频率偏差变化曲线逡逑Ｆｉｇ．４－２邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｄｅｖｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＮＧ邋ａｆｔｅｒ邋ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ邋ｓｈｏｒｔ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｏｆ逡逑Ｌｌ（ｌ）逡逑｜邋—邋ＮＰＰ邋５２５．０邋｜逡逑１２邋ＪＴＺ－逡逑？邋５逦５逦！逦＞逦Ｉ逦ｉ逡逑！逦！逦Ｓ逦ｉ逦ｌ逡逑１逦＾，Ｌ邋，Ｌ逦ＬＬＪｊ逡逑／逡逑：ｌ邋／逦ｉ逦ｉ逦ｉ逡逑０８＿」．Ｊ邋—逦ｉ逡逑ｆ逦：！逦ｉ逦！逦！逦Ｉ逦ｉ逡逑二，．：；逡逑＇邋：ｊ？？？？．．＂＂’．？？？？？？＿．邋逦：逦逦逦’？？？？？．．…１．．一１逡逑－－１逦｜逦丨逦丨逦Ｉ逡逑

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