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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LOLP221

7.4.2 电力不足期望值LOLE和电力不足小时期望值HLOLE222

7.4.3 电量不足期望值EENS222

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