前  言

随着电网互联规模和复杂性的提高，电力系统安全运行问题日益突出，国内外频繁发生的大停电事故造成了巨大的经济损失和社会损失，引起了各国电力学者对电网安全可靠运行的广泛关注。随着我国电力需求的快速增长，以及西电东送、全国联网战略的实施，我国电网将成为世界上规模最大、最复杂的电网之一，提高电网运行可靠性、保证电网安全已成为电力系统面临的迫切性问题。

针对上述问题，国家“973”项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”紧密围绕提高大型互联电网运行可靠性的科学问题，研究电网运行可靠性的理论体系和新的分析方法，在理论成果和关键技术方面取得了许多创新成果，但电网运行可靠性基础理论的研究分散在多个子课题中，研究力量相对分散，不利于加强交流与合作，难以突出研究重点。依据项目中期评估意见和结论，专门成立了第8子课题，加大运行可靠性基础理论的研究力度，突出大型互联电网在线运行可靠性安全风险评估理论的研究重点，将原来分散在多个子课题中关于运行可靠性理论的研究集中起来，调整为独立的子课题，以便于集中研究优势，并加强与国内外在可靠性和风险评估方面著名专家和学者的合作，在基础理论方面取得更大的突破和创新。

第8课题基于元件自身健康状况、外部天气环境、电网实时运行信息等运行条件，提出了元件条件相依的短期可靠性模型，研究了电力系统在超短期和短期的可靠性，系统地建立了电力系统运行可靠性的全新概念、定义、指标、算法与理论体系，以运行可靠性综合评估为手段，以协调运行可靠性和经济性为目的，系统地研究了运行可靠性评估与辅助决策理论和方法，主要创新点包括以下几方面： 

 (1)  计及元件性能随时间变化、系统外部环境因素、系统运行状态等因素对电力系统可靠性的影响，提出了电力系统运行可靠性的定义为： 计及设备自身健康状况、外部环境条件、系统运行行为和运行条件时，电力系统在规定的时间内按可接受的质量和数量要求不间断地向电力用户提供电力和电量的能力的量度。从时间尺度上看，运行可靠性包括当前时刻的超短期可靠性（实时运行可靠性评估）、短期可靠性（运行规划可靠性评估）以及长期可靠性（常规的可靠性评估）等。

 (2)  建立了电力系统运行可靠性指标体系，包括状态类指标、程度类指标、层次类指标和时限类指标，能够从可靠性能、评估范围、时间框架三个维度全方位地表征运行可靠性，并详细给出了继电保护运行可靠性指标、运行充裕性指标、运行稳定性指标、风险测度指标、电力市场下的运行可靠性指标的定义和计算公式。

 (3)  在电力系统运行可靠性模型方面，建立了基于线路潮流、系统频率、母线电压等实时运行状态的线路、发电机、负荷停运概率模型；研究了与运行条件相关和无关的元件停运因素，并分类建模，建立了基于实时运行条件的元件停运率模型；针对恶劣天气条件下元件停运数据较少的情况，建立了恶劣气候条件下风力载荷和冰力载荷所对应输电线路的停运率模糊推理模型；针对二次设备的特点，建立了继电保护系统的运行可靠性模型。

 (4)  在评估算法方面，提出了基于快速排序技术的系统状态选择算法，能够快速、依次地选出短期概率较大的系统状态，直至满足指标精度。由于正常工作元件的短期故障概率很低，进一步提出了基于双重方差减小技术的模拟法来提高运行可靠性评估速度，选取相对应离线计算系统状态为方差减少技术的控制变量，采用Dagger抽样技术双重减少方差以提高蒙特卡洛仿真的效率。研究结果表明，运行可靠性评估算法能够有效地解决运行可靠性计算精度和评估时间的问题。

 (5)  基于可信性理论建立综合考虑随机和模糊等多种形式不确定性的设备停运模型，采用随机模糊期望值和机会测度表征系统运行风险，并建立了基于可信性理论的运行风险评估理论和算法。

大型互联电网在线运行可靠性的基础理论前  言本书是国家重点研究发展计划（ "973”计划）项目第8课题“大型互联电网在线运行可靠性的基础理论研究”的研究报告。本课题的主要承担单位是清华大学，协作单位是重庆大学和合肥工业大学。课题负责人孙元章（清华大学）、周家启（重庆大学）。参与编写本书的主要人员还有： 清华大学： 程林、吴文传、何剑、邹欣、孙荣富、刘海涛、叶小晖、宁辽逸等；重庆大学： 谢开贵、熊小伏、胡博等；合肥工业大学： 丁明、李生虎、齐先军等。