文 献 综 述
一、研究背景
电力是国家的基础产业与能源支柱，电力产业是几乎当今一切工业的基石，为经济社会的可持续发展提供能源保障。电网是维系电力供需的纽带，电网安全关系国家安全、经济发展与社会和谐，是社会公共安全的重要组成部分。
随着电网互联规模的不断扩大，电力资源得到进一步优化配置，但电网的可靠运行却迎来了新的挑战。美国电力科学院（Electric Power Research Institute,EPRI）的一份全国性调查报告披露，仅因电力系统停电对全美经济造成的损失便高达1040亿-1640亿美元。近年来，严重停电事故时有发生。例如：1996年7月2日，美国爱达荷州输电线路发生的故障使美国西部15个州和加拿大及墨西哥的部分地区断电，约200万人的工作生活受到影响；同年8月10日，在北美的西部协调委员会（Western Electricity Coordinating Council,WECC）范围内的美国西部9个州发生断电事故，致使这一地区的空中和地面交通陷入混乱，造成750万用户停电，局部停电时间达9个小时；2003年8月28日，英国伦敦和英格兰东南地区发生了大面积的停电事故，伦敦地铁等交通系统受到严重影响；2005年5月25日，俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南城区大面积停电，市内大约一半地区的工业、商业和交通陷入瘫痪，至少损失10亿美元[1-2] 。
由于停电事故的严重后果，电力系统可靠性问题在世界各国引起了高度重视。美国在1968年成立了美国全国电力可靠性协会。英国、法国、前苏联和日本等国也相继开展了电力系统可靠性的管理工作。我国在七十年代末也开始了这方面的工作。此外，许多科研机构、高等院校和电力公司则开展了电力系统可靠性数学和电力系统可靠性评估的研究工作，为电力系统可靠性管理提供理论基础和分析手段。
目前，电力系统可靠性已经发展成为一门独立的学科，它包括电力系统可靠性数学、电力系统可靠性评估和电力系统可靠性管理，其中可靠性评估是可靠性数学和可靠性管理的中间环节，起承上启下的作用。虽然研究已经取得了不少成果，但是在可靠性评估研究的许多方面仍是十分粗糙和不完善的，而现有的理论和方法不能满足现代大型复杂电力系统的要求。鉴于以上因素，继续开展电力系统可靠性评估研究工作，不仅是必要的，而且是十分迫切的，其仍然具有现实意义[3]。
二、国内外研究现状
电气主接线的系统研究，国际上大约已有30 多年的历史。1970年，引入了开关操作过程对输电系统可靠性的影响，1971年，正式提出了断路器的三个状态模型，从而使主接线可靠性的研究成为电力系统可靠性研究的一个分支并发展起来 ，这里的三状态是指正常状态(N )，事故发生但尚未切除(S)以及事故切除后修复状态(R)。这种基于独立元件故障假设的模型成为电气主接线的可靠性研究的基础模型。随后，引入了扩大型(Active)和非扩大型(Passive )故障的概念，将元件的故障模式分析得更加细致;后来，电气主接线研究中考虑了常开元件问题、辅助系统的影响、继电保护系统的影响，以及用相关事件的概率理论研究电气主接线可靠性的思想，使得该领域的研究不断深入。为了解决主接线开关操作中的相关性和独立元件故障假设之间的矛盾，以及实现通用性的计算方法，新的模型和方法仍在不断出现。1997年，在分析传统三状态模型的缺陷后，Billion提出了一种广义n 2状态系统的马尔科夫模型[7]，并在单独的发电厂可靠性评估算法中得到应用[4-11]。
我国从1974 年起，在设计发电厂及变电所的电气主接线时开始进行可靠性评估。早期采用苏联学者提出的逻辑表格法，该方法的特点是无需复杂的数学基础和计算工具，可通过手算实现。但表格法除了能够计算停运概率和停运时间等连续性指标外，不能计算容量相关的指标;且该算法只考虑了简单的故障组合，即一重元件故障与其它元件检修的组合，未计入两重及以上的故障组合的影响，因此计算精度不高。当主接线规模较大时问题愈发突出。文献[1]提出了发电厂电气主接线的区间分析方法，同时提出主接线方案的经济分析的区间模型。该方法能够较为合理将可靠性参数处理为区间数，在计算过程中全程考虑参数的不确定性。经一次计算即可得到反应所有参数不确定风险影响的各个可靠性指标和经济性计算结果。由于区间值涵盖了己知风险因素，因此为决策者提供了更为科学和符合工程实际的定量评估数据。文献[27]给出了不同电网发展时期的定义。然后，将各种可靠性评估方法进行对比，结合状态空间方法和网络方法的优点，通过分析组件状态或状态组合对系统最小化道路的影响进行可靠性评估。最后，引入年度投资成本函数来选择三种主要的电气连接方案。在进行经济评估后，最终的主要电气连接方案便可以得到确认。
由于电气主接线可靠性研究所固有的复杂性，上述成果虽然使研究不断深入，但在模型、算法及指标上仍存在一些问题没有根本解决。主要包括以下问题 :
(1)用解析法进行电气主接线可靠性评估时，大多根据对各种故障组合状态的枚举。但由于各元件故障的不独立性，组合状态概率通过各元件相应状态概率乘积来计算会有较大误差。
(2) 一些方法虽然近似地反映了断路器拒动与其他元件故障间的不独立性，但不能考虑各阶故障之间的相互转移，对各状态概率等指标的计算仍存在上述近似。
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