保證對各類用戶的連續(xù)可靠供電，一直是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和運行部門所十分關(guān)注的問題，并作為衡量電力系統(tǒng)技術(shù)性能的一個重要尺度。為此，我們先就可靠性的一般概念作一下介紹。
一、電力系統(tǒng)的評估
通常評估一個系統(tǒng)的運行情況，從技術(shù)經(jīng)濟角度講，主要涉及以下幾個方面：
1.電能質(zhì)量的好壞：即指系統(tǒng)正常運行時，其周波和電壓的變化應(yīng)滿足規(guī)程要求的范圍內(nèi)，否則偏移過多，用戶既使能夠使用電能也將造成不良后果。例如電機不能起動；影響一些設(shè)備壽命等。因此，如何保證并改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量，涉及采取調(diào)壓措施、調(diào)整運行方式、改善潮流分布、提高穩(wěn)定能力等。
2.運行的經(jīng)濟性：一般說來，電力工程項目不僅投資巨大，而且運行壽命較長，因此，它的運行是否經(jīng)濟就現(xiàn)得十分重要。電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在發(fā)電費用（燃料）、電能損耗和維護檢修費用的高低，對于發(fā)電環(huán)節(jié)主要是節(jié)約煤耗問題，而對于配電網(wǎng)則主要集中在如何降低網(wǎng)損問題上。因而這涉及到規(guī)劃改造電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高自動化管理水平、改進設(shè)備的運行參數(shù)、進行無功補償?shù)取?br>3.供電的可靠性。這是我們要研究的問題。眾所周知，供電可靠性是衡量電力系統(tǒng)技術(shù)性能的一個重要判據(jù)，同時也是配電網(wǎng)的第一質(zhì)量指標(biāo)，配電網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Ω黝愑秒娪脩魧崿F(xiàn)連續(xù)可靠供電是衡量這個網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性能優(yōu)劣的一個重要尺度或標(biāo)準(zhǔn)。顯然，如果沒有供電可靠性這一前題，不僅網(wǎng)絡(luò)的其它技術(shù)指標(biāo)要求無法達(dá)到，而且還將造成較大的經(jīng)濟損失。
因此，供電可靠性已成為保證系統(tǒng)安全運行和經(jīng)濟運行的重要條件，如果沒有這一前提，電能質(zhì)量指標(biāo)將達(dá)不到規(guī)定要求，同時也會增加經(jīng)濟損失。應(yīng)當(dāng)說，供電可靠性是系統(tǒng)發(fā)輸供各環(huán)節(jié)的綜合體現(xiàn)，因此通過供電可靠性分析，基本可以反映出所評估的系統(tǒng)在技術(shù)與經(jīng)濟兩方面所表現(xiàn)的綜合效果。
二、 可靠性的概念
在生產(chǎn)、工作和生活等各方面人們都在使用可靠性這一概念對事物進行評價和比較，如某種產(chǎn)品耐用或不耐用，某個人可信或不可信，供電是否可靠等等。但這種定性的可靠性認(rèn)識一般只能用在較簡單事物的評價和比較上，并且給人的印象是模糊的，缺乏嚴(yán)格的定量標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)的分析方法。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對于復(fù)雜的設(shè)備、系統(tǒng)和事物，僅僅用定性可靠性評價已不能滿足生產(chǎn)和工作的需要，必須用現(xiàn)代科技理論和計算手段進行定量的可靠性分析和計算，才能正確的評價和改善復(fù)雜設(shè)備、系統(tǒng)和事物的可靠性。因此，可靠性學(xué)科的產(chǎn)生和發(fā)展是現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然需要，并已逐步成為一門獨立的學(xué)科，應(yīng)用于各個技術(shù)領(lǐng)域。
所謂可靠性（reliability,縮寫用r表示），是指元件、設(shè)備和系統(tǒng)在預(yù)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的概率。其中預(yù)定的時間是可靠性定義的核心，因為不談時間則無可靠性而言，但時間長短卻因不同元件或研究對象而異。規(guī)定的條件，主要指元件或系統(tǒng)的使用環(huán)境、維護方式、操作技術(shù)等方面的不同對可靠性造成的不同影響。
規(guī)定的功能，通常用元件或系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)來表示，如電氣元件的額定功率、電力系統(tǒng)的節(jié)點電壓等。如果元件或系統(tǒng)在運行中各項指標(biāo)達(dá)到預(yù)定的要求，則稱能夠完成規(guī)定的功能，否則稱為喪失功能。一般把元件或系統(tǒng)喪失規(guī)定功能的狀態(tài)，稱為失效或故障。概率是個數(shù)學(xué)概念，將可靠性定義為一個概率量便使得元件或系統(tǒng)的可靠性有了可以測度和計算的定量標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)了數(shù)量刻畫。
因此，可靠性問題就是在一定規(guī)定條件下，研究元件或系統(tǒng)發(fā)生失效的統(tǒng)計規(guī)律，而概率論與數(shù)理統(tǒng)計則是可靠性分析的理論基礎(chǔ)。
從可靠性研究的對象而言，元件、設(shè)備和系統(tǒng)根據(jù)使用過程的不同，分為可修復(fù)和不可修復(fù)兩大類?？尚迯?fù)元件、設(shè)備和系統(tǒng)是指它們損壞后經(jīng)過修理能恢復(fù)到原有功能而可以再投入使用者。電力系統(tǒng)設(shè)備如發(fā)電機,變壓器等幾乎都是可修復(fù)元件。
不可修復(fù)元件、設(shè)備和系統(tǒng)是指它們在損壞后無法修復(fù)或無修復(fù)價值者(即指故障的一次性)。在研究兩類不同對象的可靠性問題時，我們需用具體的可靠性指標(biāo)來衡量。對不可修復(fù)元件、設(shè)備和系統(tǒng)常用在規(guī)定條件下和預(yù)定時間內(nèi)未發(fā)生故障這一事件的概率作為可靠性指標(biāo)，稱為可靠度。而對可修復(fù)元件、設(shè)備和系統(tǒng)除了要測度它們發(fā)生故障的概率外，還要計算它們在發(fā)生故障后可修復(fù)的概率.
因此，它們的可靠性指標(biāo)常用可用度來表示，其定義為：可修復(fù)元件、設(shè)備和系統(tǒng)在長期運行中處于或準(zhǔn)備處于工作狀態(tài)的時間所占的比例。實際上，可用度也是一個概率值。在實際應(yīng)用中，為便于進行可靠性分析，對不同的元件、設(shè)備和系統(tǒng)還定義了若干個其他的可靠性指標(biāo)，這些可靠性指標(biāo)也都是用概率量或統(tǒng)計量來表示的。
可靠性指標(biāo)類別包括有:
1.概率指標(biāo),如可靠度,可用度等;
2.頻率指標(biāo),定義為元件在單位時間內(nèi)的平均故障次數(shù)(即狀態(tài)變化次數(shù));
3.時間指標(biāo),如元件平均持續(xù)工作時間。
對于電力系統(tǒng)可靠性分析,則常由一些特定的指標(biāo)來描述,但這些指標(biāo)的本質(zhì)都是概率量。
三、研究電力系統(tǒng)可靠性的任務(wù)
研究電力系統(tǒng)可靠性的任務(wù)，就是從電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)、各個方面研究系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，提出定量的評價指標(biāo)和提高可靠性的措施。其任務(wù)大致為以下幾個方面：
（1）研究與制定單個元件和由元件組成的系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)與統(tǒng)計方法，可靠性指標(biāo)就是可靠性管理的目標(biāo)。
（2）根據(jù)可靠性計算指標(biāo)，結(jié)合被研究對象的具體情況研究和制定可靠性的計算、預(yù)測與評價方法。
（3）尋找提高被研究對象可靠性的途徑和方法。
（4）研究可靠性與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)配合。
其中前兩項主要是以概率論及數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ),將可靠性問題實現(xiàn)定量分析。
關(guān)于可靠性與經(jīng)濟性的關(guān)系，首先應(yīng)當(dāng)明確,提高可靠性是目的,但經(jīng)濟投入則是約束?？煽啃耘c經(jīng)濟性的關(guān)系實際是指研究可靠性投資與可靠性效益之間的關(guān)系，屬于最優(yōu)可靠性水平的設(shè)計問題。實際上,可靠性問題是供需雙方共同關(guān)心的,對于電力系統(tǒng)，可靠性的價值就是連續(xù)供電的價值，而對用戶來說，連續(xù)供電的價值取決于它們在用電中所能得到的效益。
顯然，可靠性低往往造成缺電和停電，進而造成經(jīng)濟損失和社會損失。但另一方面若提高可靠性，電力生產(chǎn)部門就要增加投資，而這部分投資是應(yīng)由用戶作為電費的一部分來負(fù)擔(dān)的。因此，電力部門就需要研究投資與提高系統(tǒng)可靠性水平間的關(guān)系，以便對不同方案進行經(jīng)濟評價，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及技術(shù)改造措施提供決策的依據(jù)。
隨著國民經(jīng)濟和社會的現(xiàn)代化發(fā)展，人們對電能的依賴越來越大，而停電所造成的社會損失也越大，社會對供電可靠性的要求就越高。但是，提高可靠性水平和進行可靠性管理，就需要增加許多的費用投入，這些費用既包括一次性投資，也包括經(jīng)常性運行費用，它們都要加到生產(chǎn)成本中去。
因此,這就需要我們研究提高可靠性途徑及措施。
一般來說，提高系統(tǒng)可靠性主要有兩個途徑：一是提高組成系統(tǒng)各元件的可靠性，二是增加冗余度。元件可靠性涉及加強元件在生產(chǎn)、使用、檢修、維護等環(huán)節(jié)的可靠性管理，以提高元件的質(zhì)量，或采用高可靠元件。 這里冗余度是表示備用容量的含義，沒有備用容量的系統(tǒng)是不會有高可靠性水平的，如發(fā)電系統(tǒng)的冗余度表示為系統(tǒng)中安裝的發(fā)電機容量大于系統(tǒng)負(fù)荷，配電系統(tǒng)的冗余度表示為配電線路的傳輸容量大于用戶負(fù)荷等等。
因此，系統(tǒng)可靠性總是和冗余度聯(lián)系在一起的。顯然，要提高可靠性水平，所需投入的費用就越多，但同時可靠度越高，停電損失越小，經(jīng)濟效益就越明顯。為了解決可靠性與經(jīng)濟性之間的這個矛盾，在可靠性工程中則是采用最優(yōu)協(xié)調(diào)的原則確定對策。
但是，從總的經(jīng)濟效果出發(fā)，對可靠性要求并非都是越高越好，而是應(yīng)從為提高可靠性所付出的代價是否合理，即以總費用最低的原則來確定可靠性水平的目標(biāo)值。
圖6-1表示了電力系統(tǒng)的可靠度與費用的關(guān)系。圖中，曲線c表示可靠性管理費用與可靠度的關(guān)系；曲線d表示停電損失費與可靠度的關(guān)系。c+d曲線表示系統(tǒng)的總費用與可靠度的關(guān)系。
這是一條下凹的曲線，有一個經(jīng)濟上的最佳點（總費用最少），它就是系統(tǒng)可靠度追求的目標(biāo)值。
由上圖分析,提高可靠性將使停電損失費降低,但另一方面又使投資費用增加。顯然,由于經(jīng)濟上的約束,要求系統(tǒng)對用戶供電絕對可靠實際上是不可能的。為此在確保系統(tǒng)可靠性處于較合理的范圍內(nèi),各國對電力系統(tǒng)在設(shè)計和運行中都制定了相應(yīng)的可靠性準(zhǔn)則。
四、可靠性評估方法
可靠性評估應(yīng)遵循一定的工作程序，一般可以分為以下5個步驟進行：即分析過去的系統(tǒng)行為、建立元件的停運模型、形成元件的停運數(shù)據(jù)庫、確定可靠性評估方法、計算可靠性指標(biāo)和預(yù)測系統(tǒng)未來的行為。見圖6－2所示。
在可靠性評估過程中，建立可靠性評估方法是非常重要的環(huán)節(jié)，因為它不僅關(guān)系到可靠性評估結(jié)果的精確性，而且關(guān)系到對系統(tǒng)未來行為預(yù)測結(jié)果的參考價值。因此，必須給予高度重視。電力系統(tǒng)可靠性評估的基本思路可由三部分組成，即形成停運事故集合、對各停運事故進行可靠性評估和統(tǒng)計得到預(yù)先定義的可靠性指標(biāo)。
可靠性評估實際是研究系統(tǒng)失效的統(tǒng)計規(guī)律,概括而言,就是狀態(tài)篩選、狀態(tài)評估和指標(biāo)計算。
可靠性評估方法一般可以分為解析法和模擬法兩類,其中解析法的特點是需要建立較嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型進行求解,精度相對較高;而模擬法的特點主要是通過隨機試驗,由得出的概率分布來進行估計,其精度要差些。我們主要介紹解析法。
解析法應(yīng)用比較廣泛，大致又可分為三類。
第一類是基于邏輯圖的網(wǎng)絡(luò)方法，一般用于由二狀態(tài)獨立元件組成的簡單系統(tǒng)的可靠性計算。第二類是故障樹分析法和故障模式后果分析法，這類方法在大型電站安全分析和配電系統(tǒng)可靠分析中得到廣泛應(yīng)用。第三類分析方法是狀態(tài)空間法，它在電源可靠性分析中應(yīng)用較多，并取得良好效果。