電力可靠性管理培訓教材叢書

電力可靠性管理基礎

國家電網公司組編

（征求意見稿）

讀者對象：主要適用于電力可靠性管理網絡中主管電力可靠

性的負責人和高級管理人員等。

《電力可靠性管理培訓教材叢書》

編委會名單

主任:

副主任:

委員:

《電力可靠性管理基礎》

編寫人員名單

主編：

副主編：

主審：

編寫：

前S

近年來，隨著我國電力工業步入大電網、大機組、大容量、特高壓、交直流混合、遠距

離輸電、智能電網的階段，電力系統的復雜性明顯增加，電網的安全穩定問題日漸突出，作

為提升電力企業管理水平、電網及設備健康水平的一種科學管理方法，電力可靠性管理是電

力系統安全經濟運行的重要保證，也是電力工業實現可持續發展的基本要求?電力可靠性指

標作為反映電力企業管理水平和電力系統安全運行狀況，以及電力工業對國民經濟用電需求

滿足程度的基礎性指標，在電網規劃設計、產品制造和安裝、設備運行和檢修維護、營銷服

務等方面的指導作用日益顯著。

為了進一步提高電力可靠性管理水平和可靠性管理人員的業務素質，深入開展電力可靠

性管理工作，國家電網公司組織編寫了一套適合電力可靠性管理各環節及各管理層次人員日

常工作、學習、培訓的專業教材。教材編寫本著“有效實用”的指導方針，將近年來電力可

靠性管理理念、可靠性規定和標準、工作要求及管理經驗等知識和內容編制到教材中，形成

基本涵蓋電力可靠性管理各個層面、各個專業的系列教材叢書，名為《電力可靠性管理培訓

教材叢書》。本叢書按照“分篇”、“分冊”、“分專業”原則編寫，包括“理論篇”、“管理篇”、

“操作篇”；按照“統一領導、分級管理”的電力可靠性管理模式中不同管理和工作對象進

行分冊，包括：可靠性管理人員、各級可靠性專業人員等；按照電力可靠性管理內容進行分

專業，包括：輸變電設施及系統可靠性、供電系統用戶供電可靠性、直流輸電系統可靠性等。

本冊為系列叢書“管理篇”中《電力可靠性管理基礎》分冊，共九章，系統地介紹了電

力可靠性管理和統計基礎知識、國家電網公司電力可靠性管理組織體系和要求、電力可靠性

統計評價內容和評價指標、電力可靠性目標的確定與分解、電力可靠性數據管理內容和要求、

電力可靠性過程管理控制措施、電力可靠性數據分析與應用、電力可靠性管理監督與評價、

電力可靠性技術的應用及發展以及一些電力可靠性管理的典型經驗等內容。

本冊主要適用于電力可靠性管理網絡中主管電力可靠性的負責人和高級管理人員等，也

可供相關專業及管理人員參考使用。

本書在出版之前經過國家電網公司組織的專家評審，由于編寫時間倉促，編者水平有限,

疏漏和不足之處在所難免，懇請專家和讀者批評指正，以便書中內容不斷完善。

編者

2011年12月

目錄

第一章概述....................................................1

第一節可靠性基本概念.......................................1

第二節國內外電力可靠性管理概況.............................5

第三節電力可靠性技術的應用領域............................15

第四節國家電網公司電力可靠性管理要求......................18

第二章電力可靠性統計評價.....................................24

第一節電力可靠性理論基礎..................................24

第二節發電設備可靠性統計評價..............................29

第三節輸變電設施可靠性統計評價............................33

第四節輸變電系統可靠性統計評價............................37

第五節用戶供電可靠性統計評價..............................37

第六節直流輸電系統可靠性統計評價..........................53

第七節國內外可靠性統計評價差異............................56

第三章電力可靠性目標管理.....................................61

第一節電力可靠性目標管理介紹..............................61

第二節電力可靠性目標的確定................................64

第三節電力可靠性目標值的分解..............................69

第四章電力可靠性數據管理.....................................84

第一節電力可靠性數據管理的范圍與內容......................84

第二節電力可靠性管理信息系統..............................86

第三節電力可靠性數據管理要求..............................87

第五章電力可靠性過程管理控制.................................94

第一節規劃設計環節的主要措施..............................94

第二節物資采購環節的主要措施..............................96

第三節基建建設環節的主要措施..............................97

第四節調度運行環節的主要措施..............................98

第五節生產運維環節的主要措施.............................100

第六節營銷服務環節的主要措施.............................103

第六章電力可靠性數據分析與應用.............................105

第一節電力可靠性數據分析................................105

第二節電力可靠性數據應用.......................111

第七章電力可靠性管理監督與評價.............................123

第一節電力可靠性工作監督................................123

第二節電力可靠性工作評價................................125

第八章電力可靠性技術應用及發展.............................137

第一節可靠性經濟學......................................137

第二節設備全壽命周期成本管理............................141

第三節以可靠性為中心的維修..............................148

第四節智能電網可靠性....................................154

第五節輸電網規劃的風險分析..............................160

第六節配電網可靠性靜態評估..............................172

第九章電力可靠性管理案例...................................182

第一節案例1一協同各部門工作，提高電網運行可靠性水平......182

第二節案例2—制定標準作業工期，提升可靠性管理水平........186

第三節案例3—加強過程管理，提升供電可靠性指標............190

第四節案例4一高可靠性示范區的建設與實施...............195

附錄.......................................................94

附錄A《國家電網公司電力可靠性工作管理辦法》.............203

附錄B《輸變電設施可靠性評價規程》（節選）................207

附錄C《供電系統用戶供電可靠性評價規程》（節選）..........207

附錄D近年來電力可靠性一些主要指標指標一覽表.............231

第一章概述

電力可靠性管理是提高電力系統可靠性水平、保證電力系統安全穩定運行的基礎性工

作。它不僅能進一步加強電力企業管理、增強企業核心競爭力，同時能提升電力企業服務

水平，以實現企業經濟效益與社會效益的有機銜接。本章主要介紹可靠性的基本概念、國

內外電力可靠性管理概況、電力可靠性管理的應用領域、國家電網公司電力可靠性管理要

求等四部分內容。

第一節可靠性基本概念

一般所說的“可靠性”指的是“可信賴的”或“可信任的:我們說一臺儀器設備，當

人們要求它工作時，它就能工作，則說它是可靠的；而當人們要求它工作時，它有時工作,

有時不工作，則稱它是不可靠的?？煽啃宰畛鯌迷陔娮赢a品領域，經過幾十年的發展，

目前已廣泛應用于各個行業。本節從電力系統可靠性的內涵出發，分別對可靠性的起源與

發展、可靠性基本概念、電力可靠性等內容進行介紹。

一、可靠性的起源與發展

關于可靠性問題最初是在大工業生產及戰爭中為了滿足研制和使用復雜的軍事裝備時

提出來的。國際上，可靠性起源于第二次世界大戰，1944年納粹德國用V-2火箭襲擊倫敦,

有80枚火箭在起飛臺上爆炸，還有一些掉進英吉利海峽。針對該軍事問題德國提出并運用

串聯模型計算火箭系統可靠度，成為第一個運用系統可靠性理論的飛行器。當時美國海軍

統計，運往遠東地區的航空無線電設備有60%不能工作，電子設備在規定使用期內僅有

30%能有效工作。在此期間，因可靠性問題損失飛機2.1萬架，是被擊落飛機的1.5倍。

由此，引起人們對可靠性問題的認識，并開始通過大量現場調查進行故障分析，采取對策,

從而誕生了可靠性這門學科。

可靠性最初在電子產品領域獲得廣泛應用，與電子工業的發展密切相關。究其根源，

其重要性可從電子產品發展的三個特點來加以說明。

首先，電子產品的復雜程度不斷增加。人們使用的電子產品從最初的簡單式礦石收音

機，到隨后出現的收音機、錄音機、錄放相機、通訊機、雷達、制導系統、電子計算機以

及宇航控制設備，其復雜程度不斷增長。電子設備復雜程度的顯著標志是所需元器件數量

的多少。而電子設備的可靠性決定于所用元器件的可靠性，因為電子設備中的任何一個元

器件、一個焊點發生故障都將導致系統發生故障。一般說來，電子設備所用的元器件數量

越多，其可靠性問題就越嚴重，為保證設備或系統能可靠地進行工作，對元器件可靠性的

要求就非常高、甚至苛刻。

其次，電子設備的使用環境日益嚴酷?，F己從實驗室到野外，從熱帶到寒帶，從陸地

—1—

到深海，從高空到宇宙空間，經受著不同環境條件的考驗。除溫度、濕度影響因素外，海

水、鹽霧、沖擊、振動、宇宙粒子、各種輻射等因素對電子元器件的影響，導致產品失效

的可靠性的概率增大。

再次，電子設備的裝置密度不斷增加。從第一代電子管產品進入第二代晶體管，現已

進入從小、中規模集成電路進入到大規模和超大規模集成電路時期，電子產品正朝向小型

化、微型化發展。由此發展的結果導致裝置密度不斷增加，并造成了其內部溫升增高，散

熱條件惡化。而電子元器件將隨環境溫度的增高，降低其可靠性，致使元器件的可靠性引

起人們的極大重視。

經過幾十年發展，可靠性已成為一門遍及各學科各行業的工程技術學科，已經從電子

產品的可靠性發展到機械和非電子產品的可靠性，從硬件的可靠性發展到軟件的可靠性，

從重視可靠性統計試驗發展到強調可靠性工程試驗。當前，可靠性已經成為衡量產品質量

的重要指標。由于可靠性管理涉及產品規劃、設計、制造、使用的全過程，所以從某種意

義上說，可靠性可以反映產品的綜合質量。

二、可靠性的基本概念

可靠性通常是指元件或系統在規定的條件下、規定的時間區間內能完成規定功能的能

力。該定義包括三個基本要素：規定條件、規定時間和規定功能。

1.規定條件：其包括使用時的環境條件和工作條件。例如同一型號的汽車在高速公路

和在崎嶇的山路上行駛，其可靠性功能表現就大不一樣。因此要談論產品的可靠性必須指

明規定的條件是什么。

2.規定時間：是指產品規定的任務時間。隨著產品任務時間的增加，產品出現故障的

概率將增加，其產品的可靠性功能將是下降的.因此，談論產品的可靠性離不開規定的任

務時間。例如，一輛剛出廠的汽車與用了五年后相比，五年后故障的概率顯然大了很多。

3.規定功能：是指產品規定的必須具備的功能及其技術指標。產品所要求功能多少和

技術指標的高低，直接影響到其可靠性指標的高低。例如，電風扇的主要功能有轉葉、搖

頭與定時，那么規定的功能是三者都要，還是僅僅需要轉葉能轉能夠吹風，所得出的可靠

性指標則大不一樣。

對確定和滿足實體的可靠性要求所進行的一系列組織、計劃、規劃、控制、協調、監

督、決策等活動和功能的管理，我們稱之為可靠性管理。可靠性管理內容主要包括組織可

靠性的質量保證系統，規定要管理的任務與有關部門、負責人員的職責，指導、檢查和督

促分擔任務的協作單位的可靠性工作，制訂可靠性計劃并檢查督促計劃的執行等等。

在可靠性管理活動中，可對設備或系統可靠性進行兩方面分析，一方面是對過去的行

為做出統計分析與評價，另一方面是根據過去的統計信息對未來的性能進行預測與評估。

可靠性評價是確定現有系統或系統組成成分的可靠性所達到水平的過程?？煽啃栽u價

—2—

可以對現運行系統進行如下分析：

1.發現薄弱環節和系統瓶頸；

2.了解可靠性逐年變化趨勢；

3.制定將來可靠性標準的參考依據；

4.校驗原來的預測值；

5.檢測設計方案更改的影響。

可靠性評估是對元件或系統的工作固有能力、性能等改進措施的效果是否滿足規定的

可靠性準則而進行分析、預計和認定的過程?？煽啃栽u估可以對系統進行如下預測研究：

1.運行方式和維修策略比較；

2.提供設計和增強性方案的決策依據；

3.識別系統瓶頸；

4.可靠性成本和價值分析比較。

可靠性評價與可靠性評估是兩個不同的概念，兩者內涵完全不同，但在應用中又有內

在聯系。可靠性評價是從統計的角度對已經發生的可靠性事件進行記錄，通常用數據庫便

能簡單解決?？煽啃栽u估是以利用概率論、網絡理論、被評估系統知識等為理論基礎，建

立相應的可靠性評估理論、模型和算法，對既有的或規劃的系統進行評估。兩者的方法、

理論基礎、結果含義、技術范疇與作用均不相同.兩者的聯系體現在：一是可靠性評價為

可靠性評估奠定了堅實基礎；二是可靠性評估結果應在一定概率意義上與可靠性統計評價

結果相一致。

三、電力系統可靠性基本概念

將可靠性工程的一般原理、分析方法與電力系統實際問題相結合，就形成了電力系統

可靠性應用學科。目前該學科已滲透到電力系統規劃、設計、制造、建設安裝、運行和管

理等各方面，并得到了廣泛應用。

電力系統可靠性是指電力系統按可接受的質量標準和所需數量不間斷地向電力用戶提

供電力和電量能力的量度。電力系統可靠性包括充裕性和安全性兩方面特征。充裕性是指

電力系統穩態運行時，在系統元件額定容量，母線電壓和系統頻率等允許的范圍內，并考

慮系統中元件的計劃停運以及合理的非計劃停運條件下，向用戶提供全部所需電力、電量

的能力。充裕性又稱靜態可靠性，即在靜態條件下，電力系統滿足用戶電力、電能的能力。

安全性是指電力系統在運行中承受例如短路或系統中元件意外退出運行等突然擾動的能

力。安全性也稱動態可靠性，即在動態條件下電力系統經受住突然擾動，并不間斷地向用

戶提供電力和電能量的能力。

在對電力系統可靠性進行分析時，也包括兩方面，一方面是對電力系統進行評價，另

一方面是對電力系統進行評估。鑒于電力系統規模龐大、結構復雜，因而將其作為一個整

—3—

體來研究或管理是非常困難的。在實際應用中，按照電力生產過程及電網結構特性，一般

將電力系統分為發電、輸電和配電等主要環節。在對電力系統可靠性進行評價時，根據其

主要環節可分為若干子系統，如元件可靠性包括發電設備可靠性、輸變電設施可靠性、配

電系統元件可靠性等，系統可靠性包括供電系統可靠性、輸變電系統可靠性、直流輸電系

統可靠性、大電網可靠性等。對這些子系統可靠性的評價是通過定量化的可靠性指標來測

度，其中應用較多的主要有以下幾類：

1.概率類指標：如可靠度、可用率等。

2.頻率類指標：如單位時間內的平均故障次數。

3.時間類指標：如故障停電平均持續時間、某一類設施停電平均持續時間等。

上述三類指標各自從不同角度描述了系統的可靠性狀況、優點和局限性。在實際應用

過程中往往是采用多種指標來描述同一個系統，從而彌補單指標種類測度的不足，全方位

透視其性能。

電力系統可靠性評估是指對電力系統設施或網架結構的靜態或動態性能，或各種性能

改進措施的效果是否滿足規定的可靠性準則進行分析、預測和認定等系列工作。

《電力可靠性基本名詞術語》（DL/T861-2004）對電力系統可靠性準則的定義是指在電

力系統規劃或運行中，為了使系統可靠性達到一定的要求需滿足的指標、條件或規定。

電力系統可靠性準則的應用范圍為發電系統、輸電系統、發輸電合成系統和配電系統

的規劃、設計、運行和維修等工作。不同地理、氣候、社會環境和不同的經濟條件的國家

或地區，所制定的準則也必然有很大的差異。如：配電系統規劃使用可靠性準則的目的，

總體而言是要合理投資的限度內減少未來用戶的停電事件和損失。

根據各國采用和研究的電力系統可靠性準則來看，若按研究問題的性質而言，一般有

所謂的技術性準則和經濟性準則，其中，技術性準則是指保證系統供電質量和供電連續性

系統應承受的考核和檢驗條件。經濟性準則是指按事故停電損失、固定費用和運行費用等

總費用最小為目標的最優化。另外，描述電力系統可靠性準則的還有確定性準則和概率性

準則等，確定性準則是指電力系統連續運行應能承受的一組性能檢驗條件。概率性準則是

指規定電力系統可靠度目標水平或不可靠度上限的一組概率數值參量。

示例：“N-1”準則即正常運行方式下的電力系統中任一元件故障或因故障斷開，電力

系統應能保持穩定運行并能正常供電，其它元件不過負荷，電壓和頻率均在允許范圍內。

電力系統可靠性評估有兩方面目的:一是為電力系統的發展規劃進行長期可靠性評估;

二是為制定短期的運行調度計劃進行短期可靠性預測。從國內外總體發展水平來看，長期

可靠性評估研究比較成熟，不僅取得了不少理論成果，并且達到實用階段；短期可靠性評

估正處于理論探索階段，仍有大量問題需要解決。

電力系統可靠性評估有兩種基本方法：狀態枚舉法（即解析法）和模擬法（如蒙特卡

洛模擬法）。一般而言，如果元件的失效概率很小，或不考慮復雜運行情況，則采用狀態枚

—4—

舉法效果較好；如果嚴重事件的數量相對較大，或考慮復雜運行工況時，蒙特卡洛模擬法

更為方便。

作為電力系統可靠性學科的一個重要組成部分，電力系統可靠性管理就是從系統觀點

出發，制定定量評價指標或準則，按照既定的可靠性目標對電力設備、電力系統壽命周期

中的各項工程技術活動進行規劃、組織、協調、控制與監督。其要求供電企業在協調可靠

性、經濟性基礎上對電力系統可靠性進行綜合評價，提出改進和提高可靠性水平的具體措

施，組織或協調有關部門加以落實，從而實現全面的質量管理與安全管理。因此，電力系

統可靠性管理是現代電力工業管理的一種重要手段。它是隨著科學技術和經濟管理的發展

形成與壯大起來的，不僅是電力工業現代化的必然產物，更是現代化社會的重要標志.

第二節國內外電力可靠性管理概況

目前，國際上經濟發達、現代化程度較高的國家和地區在電力工業領域大都采用了先

進的、符合自身國情的電力可靠性管理方法。美國、加拿大、英國、法國、日本等國先后

建立了較為完善的評價體系，成立了專門的研究管理機構負責電力系統可靠性原始數據的

收集、整理與分析工作，并將分析結果用于指導電網規劃設計、調度運行及企業管理機制

建設等諸多方面，提高了電力系統的安全性、可靠性和供電質量0

一、國外電力可靠性管理概況

(一)美國

1.電力可靠性管理機制

美國可靠性管理工作開展較早，統計報告系統也較為完善。早在1965年美國東北部發

生大停電事故后,美國聯邦電力委員會隨即在1967年的報告中對于大電力系統提出在與經

濟有任何矛盾時“可靠性有優先權”的觀點，翌年成立國家電力可靠性協會。1981年加拿

大加入該協會后更名為北美電力可靠性協會(NorthAmericanElectricReliability

Council)(簡稱NERC)。2003年8.14停電大事故發生后，美國更加重視大電網的安全可

靠運行。2007年，聯邦能源管理委員會(FERC)授權北美電力可靠性協會作為美國唯一

的電力可靠性組織(ElectricReliabilityOrgnazation),并改稱北美電力可靠性公司

(NorthAmericanElectricReliabilityCorporation)(簡稱NERC)。同期，FERC授權

NERC制定了強制性可靠性標準。

NERC是FERC授權的、非盈利、非官方的電力可靠性管理組織?該機構負責發輸電系

統的可靠性管理工作，確保北美發輸電系統的可靠性運行。其主要職責四方面：一是制定

發輸電系統可靠性標準，監督強制相關企業執行，并以三年為周期對美國所有電力公司相

關標準完成情況進行檢查，公布違規情況，提出改進措施；二是負責發輸電系統的可靠性

評估工作，即通過十年一期的預測對發輸電系統進行充裕度評估以及安全性評價，發布一

—5—

份未來十年的可靠性評估報告，報告針對負荷預測和電網規劃提出可靠性提升措施；三是

對發輸電系統進行監測，組織典型事故調查；四是負責行業內的培訓、認證等工作。

在發輸電可靠性方面，美國絕大部分區域都處于NERC的控制范圍之內。NERC下轄八

家區域委員會，分別是田納西電力可靠性協會(ERCOT)、佛羅里達可靠性協調委員會(FRCC)、

中西部可靠性組織(MRO)＞東北電力協調委員會(NPCC)、ReliabilityFirst公司

(ReliabilityFirst),SERC可靠性公司(SERC),西南電力交易所(SPP)和西部電力協

調委員會(WECC)。其任務主要包括：一是協調各電網的發展規劃和設計準則，進行負荷預

測；二是對電網運行數據做統計分析；三是制定和執行可靠性標準；四是對標準執行情況

進行檢查和審計。

美國配電系統可靠性主要由各州的公共事業委員會(StatePublicUtility

Commission)(以下簡稱PUC)負責。由于美國各州的PUC相對獨立，可靠性管理模式也盡

相同，因此各州各自負責統計所轄區域內的可靠性數據，并制定相應措施以提高轄區內的

配電網可靠性水平。

2.電力可靠性標準和準則

在輸電系統方面，2005年之前NERC制定的《北美大電力系統可靠性標準》一直處于

自愿執行狀態。2003年“8.14”停電大事故后，美國電力系統管理遇到了一個問題：電力

系統可靠性準則仍維持“自愿執行”，還是改為“強制性法規”。最后，美國國會于2005

年7月29日通過了H.R.62005能源政策法案，提出建立一個在北美地區具有制定和執行

強制性可靠性標準行政權力的電力可靠性組織(REO)議案。2007年5月，FERC根據2005

年能源法要求發布了《大電力系統強制性可靠性標準》。此后，該可靠性標準正式成為了強

制性規定。

在配電系統方面，國際電氣與電子工程師學會IEEE曾于1980年形成第一個供電系統

用戶供電可靠性的行業推薦標準“IEEEstd-493-1980”，以后大約每五年修訂一次，最近

的版本為lEEEstd-493T997。當時美國有3000家供電公司，沒有全國統一供電可靠性準

則，各公司執行自定的準則，對用戶“十年一天”的缺電時間概率(LOLP)仍是北美電力

系統、各電力公司所共同遵守的最基本的可靠性準則。IEEEstd-493的發布為各公司制定

準則提供了全面詳實的理論方法和數據基礎。標準在要求供電公司提供電網結構圖的細目

中，提到要標出各主要設備的可用率，還在停電損失計算中給出了工業和商業大樓臨界停

電持續時間，即不致引起相應用戶造成損失的最大停電持續時間推薦值。在該推薦標準中，

全面論述和提供了工業、商用(含居民、市政辦公等)配電系統規劃設計可靠性的豐富資

料，包括可靠性概率評估方法的基本概念、電力系統可靠性評估基礎、可靠性經濟分析基

礎、停電損失數據、設備可靠性數據與可靠性分析實例等，還包括事故和工作備用、預防

性維修、現運行系統可靠性及其改善措施等方面的內容。此外，電氣與電子工程師學會的

IEEEstd-1366系列標準則主要是對供電企業可靠性匯報進行了規范，目前該系列標準最新

—6—

版本為IEEEstd-1366-2003?

(二)加拿大

1.電力可靠性管理準則

加拿大在可靠性管理機構、管理機制以及輸電系統規劃設計準則方面與美國非常的相

似，但在配電可靠性管理標準和準則方面存在一定差異。早在20世紀40年代，加拿大的

電力工作者就認識到用定量指標來描述電力系統供電充裕度的必要性。1959年加拿大建立

了供電連續性委員會，規定了用戶停電小時、停電千伏安?時、平均停電頻率和停電連續時

間等量度供電系統充裕度指標。1962年建立了由參加加拿大電氣協會全年供電系統連續性

調查人員和供電系統可靠性技術委員會成員共同組成的全國性報告系統，1963年該系統

發表了第一份統計報告，到1973年，統計報告己經覆蓋90%的用戶。1976年加拿大電氣協

會配電系統可靠性工程委員會制定了《配電系統可靠性工程指南》，旨在提供一個對供電可

靠性定量評價方法，并建立一個供電水平標準能為管理方面接受的可靠性準則。1983與

1984年，加拿大Saskatchewan大學工學院院長、IEEE電力系統可靠性分委員會主席R.比

林頓(RovBillinton)出版的《工程系統可靠性評估》和《電力系統可靠性評估》兩本專

著，至今還是電力系統可靠性評估研究的重要理論基礎。

與美國相似，加拿大沒有全國性統一準則，各公司自愿采用相應的準則，或制定自己

的可靠性準則。加拿大《配電系統可靠性工程指南》規定，各電力公司的供電可靠性準則

必須使用戶需要與對供電充裕度要求相一致。用戶需要主要從供電質量、供電連續性兩種

基本形式考慮。供電質量以允許的電壓和頻率水平表示；供電連續性以連續滿足用戶供電

質量要求的指標一頻率、平均停運持續時間以及年停運時間期望值等參數來評價。供電系

統設計的可靠性水平應根據供電用戶的重要水平而定，不同等級的用戶線路，設定不同的

供電可靠性標準。

2.加拿大電力可靠性管理特點

加拿大供電系統用戶供電可靠性管理工作有以下五個特點：

(1)供電系統的用戶供電可靠性管理工作始終圍繞著供電的連續性和可靠性兩方面進

行，既強調對歷史狀況的統計分析，又強調對未來狀況的預測評估。

(2)針對不同等級的用戶供電線路規定不同的供電可靠性標準，針對不同的用戶規定

了不同的供電連續性允許水平。

(3)對供電系統用戶供電可靠性采用兩類指標：一類是以用戶為基礎而建立的指標,

如系統平均停電頻率、系統平均停電持續時間、用戶平均停電持續時間以及系統平均供電

可靠率；另一類是以負荷、電量為基礎的指標，如平均負荷停電、平均系統缺電、平均用

戶缺電。這些指標同時也是北美電力可靠性協會(NERC)各成員公司所屬配電網共同采用

的指標。

(4)對供電系統用戶供電可靠性收集的數據有兩類:一類是面向用戶或負荷點的數據,

—7—

即僅統計受用戶停電的情況；另一類是面向設備的數據，記錄設備停運造成或不造成用戶

停電的連續情況。前者提供系統充裕度的歷史記錄，后者提供制定設計、運行和維修的策

略依據，兩者相互補充，缺一不可。

(5)建立了一套行之有效的用戶供電可靠性預測評估技術和費用與效益計算方法，該

可靠性模型指標己普遍作為大多數國家制定準則的重要參考。

與美國相似，加拿大沒有全國性統一準則，各公司有自己的供電系統可靠性準則。

(三)英國

1.電力可靠性管理機制

英國電力可靠性管理職權歸于其電力監管機構“天然氣和電力市場管制辦公室”

(OFGEM)。在輸電方面，英國的輸電企業每年需要匯報電網性能方面的情況(目前，輸電

企業開始向天然氣和電力市場管理局GEMA進行匯報)，且輸電企業必須依照“GBSecurity

andQualityofSupplyStandard”(SQSS)的要求規劃、運行其它電網。近年來，OFGEM

又出臺了“輸電網可靠性激勵方案(Electricitytransmissionnetworkreliability

incentiveschemes希望通過經濟手段提高其輸電網可靠性。在配電方面，OFGEM通過

配電證、《服務質量監督說明與指導》等相關法規準則對可靠性進行管理。配電企業需以特

定形式向OFGEM匯報其電網性能，接受OFGEM的審查、處罰和激勵。1989年的英國電力法

賦予OFGEM獨立地位,2000年之后有所變動,OFGEM須向“天然氣與電力市場管理局(GEMA)”

和“天然氣與電力消費者委員會(GECC)”匯報工作，并且競爭委員會有權否決、修改OFGEM

頒發的各種許可證。

2.電力可靠性標準和準則

在規劃設計準則方面，英國輸電企業必須依據“大不列顛供電安全和質量標準(SQSS)”

的要求規劃、運行電網。在配電方面，配電企業需遵守《服務質量監管說明與指導》等相

關法規和準則.近年來，為提高輸電公司投資積極性與電網反事故能力，OFGEM還頒布了

“輸電網可靠性激勵方案:在該方案中，如果輸電網年度可靠性超過事先確定標準，則按

照其超出標準給予相應財政激勵；反之，則對輸電企業進行處罰。

在統計分析準則方面，英國早在20世紀60年代各地方電力公司就已建立可靠性設計

標準。1964年英國電力委員會制定了《國家標準故障和停電報表》，統一了全國的報表及

導則，廣泛開展系統故障頻率、原因及停電持續時間的統計分析。另外也涉及負荷特性、

停電損失、可靠性費用及經濟效益等。1975年英國電力委員會又發布《全國設備缺陷報表》，

規定了供電系統中的各種電力設備缺陷統一的含義、分類及填報方法。1978年新的《供電

安全導則》頒布后，又修訂和完善了統計辦法和安全導則。1980年英國電力委員會頒布了

對高壓系統典型事故按編碼填寫事故報告的內容，供電系統可靠性研究和應用得到了不斷

的發展。此外，自2005年4月開始，英國國家電網公司作為大不列顛輸電網的運用商(GBSO)

要求按照《輸電系統安全標準和服務質量》規定，每年以固定方式向OFGEM和GEMA匯報其

—8—

年度系統的可靠性情況。

3.英國電力可靠性管理特點

英國的供電系統可靠性指標一般按統計目的和用途可分為兩大類:一類是年統計指標，

用于對當年運行狀況進行分析：另一類是趨向性指標，以五年作為一個統計期間，連續滾

動計算，以較長一段時間內的統計和分析來判斷可靠性變化和發展趨勢。英國供電系統制

定可靠性統計指標的目的，一方面在于獲取并傳遞供電系統設備運行的可靠性資料，為研

究供電系統發生故障時的性能提供資料；另一方面為編制供電系統運行、控制、檢修和維

護方式提供可靠性資料-，提出數據明確而統一的供電標準，為進一步提高可靠性水平做準

備。

英國的供電系統可靠性管理文件和統計分析指標較為全面，既有事故和停電的統計報

表，又有設備缺陷統計報表以及供電安全導則；既有反映充裕度的指標，又有安全性指標；

既考慮了系統及設備的供電能力，又考慮了系統的安全水平；既有年度分析指標，又有五

年連續滾動計算的趨向性指標；既可以進行一年一度的分析比較，又可以從一個較長的時

期去觀察和分析其統計規律。因此，英國供電系統建立的指標全面反映了對用戶的綜合服

務質量、故障和預安排停電的狀況、系統和設備的性能以及系統外部可能帶來的影響等各

方面?；谟╇娤到y可靠性指標的全面性，國際上很多國家供電系統可靠性的統計與

分析都參照英國模式。

(四)法國

1.電力可靠性管理機制

作為歐洲電網的一部分，法國輸電網可靠性管理很大部分權限由“歐洲輸電網聯盟”

(UCTE)行使。UCTE是歐洲大陸輸電網運行商的聯合組織，負責協調系統內各電網的調度、

規劃、故障恢復、停運安排等。UCTE電網的組織結構為分布式，不存在著中央調度機構。

每個TSO獨立負責自己的控制區，監視整個區域內系統的運行情況，并協調與鄰近電力企

業的行動。一般而言，一個國家就是一個控制區，但有些國家由多個控制區組成，相應的

有著多個TSO。UCTE電網運行聯合會負責制定大電網運行的技術標準和條例，并協調成員

國之間的合作。另外，UCTE的管理主要通過UCTE運行手冊等文件來實現。

法國國內可靠性管理機構為法國能源監管委員會(CRE)。其2000年成立之初為電監會，

2003年電監會改組為能源監管委員會。CRE根據國家法律授權負責實施電力和天然氣事務

監管。CRE通過制定相關法規和技術導則對全國電網的可靠性性能最低標準作出規定，接

受法國輸電公司(RTE)和配電企業的的性能匯報，審查其匯報數據，根據激勵方案對輸電

和供電企業進行獎懲等。

2.電力可靠性管理特點

法國供電系統按中壓、低壓電網分別計算故障停電、工程停電和輸電系統停電造成的

用戶平均停電時間、故障率、電量損失、損壞設備和故障原因分布等內容并加以分析。法

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國2004年年用戶年平均停電時間為63.8分鐘，相當于供電可靠率為99.988%左右，扣除

計劃停電影響后用戶年平均停電時間縮短為57.1分鐘,相當于供電可靠率為99.989%左右。

法國電力公司面對日益嚴峻的環境約束和質量要求差異的矛盾，規定了如表1-1所示

的用戶付費補償可靠性限值標準。

表1-1電力用戶付費補償可靠性限值標準

1995—1998年農村中、小城市大城市城市中心

長時間停電最高次數6332

短時間停電最高次數301032

2005年農村中、小城市大城市城市中心

長時間停電最高次數211<1

短時間停電最高次數521<1

*以上數值計入用戶承受的全部故障

(五)日本

1.電力可靠性管理機制

目前，日本電力系統可靠性管理由“常規電力公司”(GPU)和日本電力系統委員會(ESCJ)

共同管理。日本政府經濟、貿易和工業省則通過每年的供電計劃報告來監控電力供應的可

靠性。日本的“常規電力公司”包括九大電力公司和沖繩電力公司，負責自己所屬的電力

系統可靠性管理，在強制性規定下確保電網的安全供電、平衡供需及調度運行。日本電力

系統委員會建立于2003年，負責電力系統可靠性規則的制定和各公司電力系統可靠性監

督，并監管各電力公司間的聯絡、協調等。日本電網的長期規劃和建設必須經過政府經濟、

貿易和工業省和ECSJ的評估，以確保規劃能夠滿足長期的電力需求。根據日本電力事業法

規定，每財年年底，各電力公司需要向經濟、貿易和工業省提交10年電力供需規劃，經編

譯后于年底出版。ECSJ也要求在每財年年底編制《供電可靠性評估報告》，對電力公司和

獨立發電商的可靠性進行披露和評估。

2.電力可靠性標準與準則

電力可靠性管理在日本大約始于1961年。1963年，東京電力公司制定了由故障頻度、

故障停電率、停電功率、停電時間、負荷加權指數、地區差別系數等因素決定的可靠性度

量尺度。1971年，電氣學會工廠配電專業委員會發表《關于工廠配電供電可靠度文獻調查》

的技術報告，對可靠性技術術語進行統一解說，列舉了工廠供電系統供電可靠度的計算方

法與提高工廠供電可靠度的措施。1972年，電氣學會配電專業委員會發表《從系統運行和

可靠性的觀點出發研究配電設備最佳組成方法》，系統論述了供電系統可靠性的定義、指標、

計算方法，提供了提高可靠度的措施及實施效率分配計算法、可靠度預測方法等，為供電

系統用戶供電可靠性管理的實際應用建立了統一基礎。1989年，配電系統調查專業委員會

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發布《配電系統供電可靠度評價方法和縮短停電時間技術》的報告。根據不同電力用戶的

需求，規定不同的目標值，并從故障停電和作業停電兩方面對防止重復停電和長期停電實

行個別可靠度的微觀極限值管理。同時立足于電力用戶方面，以供電線路區段為單位，考

慮對電力用戶供電的各個配電系統的結構和故障修復程序問題。在此基礎上系統可預測在

任意地點、任意設備上發生故障時電力用戶所經歷的停電時間，從而把供電可靠性管理和

應用推到了一個嶄新的階段。

3.日本可靠性管理特點

日本對供電系統用戶供電可靠性的管理與歐美有顯著的不同，主要表現在以下5個方

面：

（1）在對供電系統網絡結構和切換能力深入研究的基礎上，提出以“裕度”概念為基

礎的評價方法。除采用普遍使用的供電點、用戶年平均停電次數、年平均停電時間外，針

對網絡結構和故障后負荷切換轉移能力提出了聯絡率、正常運行率、有效運行率，以及適

切饋線率等獨特的綜合評價指標。

（2）供電系統可靠性指標既有全國性統一指標，又有地區性指標。雖然前者整體上與

歐美大體一致，但在具體計算和應用方面，則結合實際網絡結構采用系數化的方式來實現。

（3）在供電系統可靠性應用方面，日本從供電系統結構、故障停電和作業停電三方面

采取措施。針對不同電壓等級的供電系統、不同用戶要求和施工、檢修的需要規定不同的

系統結構，并建立了一整套提高供電系統可靠性措施。

（4）根據配電系統和設備運行特點進行綜合考慮，既強調宏觀的平均值管理，又注意

根據用戶的不同需求實行個別可靠度的微觀極限值管理。

（5）不僅注意從供電系統結構、故障停電和檢修作業停電三方面采取措施，對不同電

壓等級的供電系統、不同的用戶要求和施工與檢修設計不同的系統結構，而且建立了一整

套提高供電系統可靠性措施實施效果的計算方法。

日本供電系統對用戶的供電可靠性幾乎接近沒有停電的情況，其用戶到20世紀90年

代后平均停電時間已經減少到10分鐘以內，相當于供電可靠率的99.998%。

二、國外電力可靠性管理發展趨勢

（-）從分散管理向集中管理發展

美國、加拿大和澳大利亞等具有分權制傳統的國家，其下屬各州（省）在內政方面具

有較大權力。在電力工業長期發展過程中，這些國家逐漸形成了以州（?。橹黧w的用戶

可靠性管理體制，各州（省）根據其歷史傳統和實際情況對電網性能提出要求并實施管理。

隨著電力工業發展和電力系統日益龐大、復雜，傳統的分散管理模式已難以適應當前社會

對資源配置和電能交換的要求，可靠性管理方式由分散走向集中已呈現出不可逆轉的趨勢o

隨著電力交易的日益頻繁，各國對大電網統一規劃、調度、運行和維護產生需求。因此,

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對可靠性的集中管理首先發生在輸電領域，NERC就是在上世紀中后期發展起來的可靠性管理

組織。目前，NERC管轄區域已覆蓋了北美的絕大部分地區，其制定的可靠性管理標準、規定

和準則已成為輸電運營商共同遵守的規范。為進一步加強對可靠性的管理與控制，維護電網安

全穩定運行，NERC制定的相關準則已從各參與者自愿遵守發展為強制遵守。隨著歐盟一體化

進程加快和歐洲電力系統互聯日益緊密，管轄范圍包括大部分歐盟國家（不包括英國）的UCTE

（歐洲輸電網聯盟）也開始發揮類似NERC的功能，對歐盟各國的輸電可靠性進行管理、監督

和評價。隨之而后，日本、新加坡等亞洲國家也在加強對可靠性的控制和管理。

繼輸電系統后，對供配電系統的統一管理也提上日程。20世紀90年代美國開始在全

國范圍內推行供電可靠性評價方法的調查，并隨后由電氣及電子工程師協會（IEEE）推出

了“IEEE配電可靠性指標導則”，希望統一全國的供電企業可靠性指標體系，以便于對全

國電網性能進行比較、評價和監督。目前，該導則已在美國全國得到了廣泛應用。澳大利

亞和歐盟也正在進行類似的工作，其中澳大利亞主導此項工作的是ACCC（澳大利亞競爭及

消費者委員會）和ENA（能源網絡聯合會），歐盟中負責此項工作的則是歐盟能源委員會。

總之，無論是歐洲、亞洲的傳統國家，還是北美、澳洲的分權制國家，其可靠性管理

的發展趨勢都是一致的，都是從分散管理向集中管理靠攏。這是由當代電力系統大容量、

遠距離傳輸的特點所決定，是不可逆轉的。隨著我國電網結構日益堅強，尤其是特高壓電

網的建設和發展，我國的電力系統將進一步發揮其大范圍內優化配置資源的作用，那么統

一、健全的可靠性管理機制將是維護大電網安全穩定運行、實現資源優化配置的基礎。因

此，借鑒、吸收國外可靠性集中管理經驗，健全我國的可靠性管理機制，是今后一段時期

我國電網企業和可靠性管理部門的重要任務。

（~）從行政管理向市場化管理發展

隨著電力市場化改革的深入進行，各國對電力可靠性傳統的行政管理也出現了松動并

采用柔性的市場化管理手段。與傳統行政手段相比，市場化管理較少干涉企業的內部事務，

完全以結果為導向，通過市場來引導企業的決策，兼顧了供電可靠性和經濟性。目前，英

國、法國和意大利等歐洲國家已建立了較為完善的可靠性獎懲機制，其他歐洲國家則正在

積極進行準備工作?？煽啃元剳头桨?，一般是根據歷史性能為電網可靠性設立某一目標，

當電網性能達到或超過目標時，給予其一定程度的獎勵，反之則給予一定的經濟懲罰，從

而以經濟手段激勵電網企業以提高其可靠性。

值得注意的是，成功引入可靠性獎懲機制的國家，如英國、法國和意大利等，其可靠

性評價體系、數據統計方法和數據核實機制等配套方案均比較完善；而缺乏配套機制的獎

懲方案雖然已在部分國家有所發展（如愛爾蘭），但其效果尚有待觀察?？煽啃员ｋU、可靠

性電價等方法目前都只在小范圍試行，尚未見大規模的應用實例。

（三）從政府直接管理向供電企業、行業協會和監管機構協同管理發展

國外電力系統可靠性管理大多是由供電企業、行業協會和監管機構共同承擔，各司其

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職，相互監督，而政府的功能僅限于制定重要的法律法規、劃定各機構的職責權限以及對

涉及國家能源安全的事項進行論證和審查。這種模式在日本、美國、加拿大和澳大利亞等

國的可靠性管理上體現得最為明顯。在這種管理模式下，供電企業是統計可靠性數據、改

進可靠性性能的承擔者；電力監管機構代表政府聽取企業的匯報、審核企業可靠性數據是

否準確、評價企業的可靠性性能、制定相關的可靠性標準和獎懲措施等。行業協會一方面

具有部分的監察功能，對性能不達標或行為違規的企業具有一定的約束力；另一方面，行

業協會需對下屬各企業的可靠性數據進行總體統計、分析和數據挖掘，為監管機構、政府

和企業提供咨詢服務和決策支持，并籍此參與制定部分法規、規范和標準的制定。

與國外發達國家相比，我國電力工業市場化改革剛開始不久，管理機制尚未完全健全。

因此，今后我國電力系統可以通過法規或規章形式盡快確立供電企業、行業協會和電力監

管機構在可靠性管理中的地位、職責及協調機制，使其能夠在可靠性管理過程中各司其職、

協調配合，為電網安全可靠運行奠定基礎。

(四)從指標管理向指標、統計方法和統計程序并重的方向發展

在指標體系建立后，各國都不約而同的發現，單純的指標管理實際上具有一定的限制

作用。究其原因，電力系統可靠性受到太多因素的影響和制約，如數據的收集過程、篩選

過程和最終的應用過程都會對指標值造成重要的影響。IEEE建立可靠性指標體系之后，轉

而開始致力于可靠性數據的統計方法、程序、數據歸類的歸一化研究，希望能逐步實現北

美地區可靠性數據統計的一致性。英國、法國等國家不僅詳細定義了可靠性指標體系和統

計方法，而且對數據的統計程序、排除程序和審核程序等都進行了細致規定，以確保其數

據的準確性和可對比性。目前，歐盟能源委員會正嘗試在歐盟范圍內建立統一的可靠性指

標體系和統計方法。

三、我國可靠性管理工作的發展與現狀

(-)我國電力可靠性管理體制的建立

1985年1月，中國當時的電力主管部門一一原水利電力部正式批準成立了水利電力部

電力可靠性管理中心，專門從事全國電力可靠性管理工作。但伴隨著中國幾次電力系統管

理機構的改革一一從水電部、能源部、電力部到電網公司，電力可靠性管理中心亦隨之更

名。1999年，電力可靠性管理工作正式納入行業管理的范疇，中心更名為“中國電力企業

聯合會電力可靠性管理中心”。當時的中國電力可靠性管理體制如圖1T所示。

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圖1-11999年我國電力可靠性管理體制

圖1-1中的電力行業可靠性管理委員會是由中國電力企業聯合會常務理事會領導下的

非常設機構，其主要任務是協調電力行業可靠性管理工作中的重大事項，研究提出開展好

電力行業可靠性管理工作的重要建議，負責評審有關重要規范、制度等。為適應電力可靠

性管理工作的新形勢，從2006年初開始，中國的電力可靠性管理正式納入國家電力監管委

員會的監管體系，電力可靠性管理中心更名為國家電力監管委員會電力可靠性管理中心。

其日常管理工作委托中國電力企業聯合會負責，具體業務接受電監會安全監管局的指導。

這標志著中國電力可靠性管理工作從以往受政府部門委托轉變為電監會的直接領導。

目前，我國可靠性管理體系如下所示：

圖1-2我國電力可靠性管理組織體系

（二）我國電力可靠性管理現狀

我國的電力系統可靠性研究與管理起步于20世紀70年代，80年代蓬勃興起，90年代

形成管理網絡。在學習和借鑒國內外電力可靠性研究的基礎上，經過長期的探索與實踐，

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目前我國已形成一個比較完善的電力可靠性管理體系。與國外情況類似，我國首先也是通

過制定電網規劃的可靠性準則來確保系統的安全可靠性。之后我國電力系統根據長期的運

行經驗和國外安全穩定準則相關內容，總結出一套系統安全防御措施配置的原則和經驗，

并在《電力系統安全穩定導則》(DL755-2001)和《電力系統安全穩定控制技術導則》(DL/T

723-2000)中進行了表述。

現階段，我國電力可靠性管理包括輸變電設施與系統可靠性管理、用戶供電可靠性管

理、直流輸電系統可靠性管理以及發電設施及系統可靠性管理等。根據電力可靠性的管理

內容我國各項管理均建立了標準、準則、制度和規定。我國現執行的電力可靠性制度主要

有：國家電力監督管理委員會第24號令《電力可靠性監督管理辦法》、中華人民共和國電

力行業標準：《輸變電設施可靠性評價規程》(DL/T837-2003)、《供電系統用戶供電可靠性

評價規程》(DL/T836-2003)、《直流輸電系統可靠性統計評價規程》(DL/T989-2005)等，

為適應電力可靠性管理發展的需要，國家將適時對相應的評價規程規定進行修訂。

為確?？煽啃詳祿畔⒌募皶r性、準確性與完整性，我國建立了全國統一的電力可靠

性管理信息系統。其按照網絡版進行布置，實時在線運行，并形成了電力可靠性管理中心、

電網公司、省級電力公司、地市級電力企業、縣供電企業和工區(部室)、班站(站所)多

級管理模式。另外系統程序應用范圍逐步擴大，管理水平不斷提高。此外，電力可靠性管

理中心每年舉辦一次“電力可靠性指標”發布會，至2011年已連續發布了十九次，受到社

會各界的歡迎和重視，對促進我國電力可靠性管理的工作起到了很好的作用。

第三節電力可靠性技術的應用領域

可靠性技術在電力系統的規劃、運行、維修和資產管理等領域發揮重要作用。其應有

領域主要有以下十個方面：

一、準則和標準的制定

可靠性準則是指為使元件或系統的可靠性達到一定的要求而應當執行的標準、規范或

應遵循的指導規則。可靠性準則一般分為概率性(變量的)準則和確定性行為(性能試驗)

準則兩類。從電力系統可靠性準則的定義中可以看出，制定電力系統可靠性準則的目的是

為了確保在電力系統規劃或運行中使系統可靠性達到一定的要求。因此，電力工業可靠性

管理的基本任務是電力行業的規劃設計,、設備制造、基建安裝、生產運行等環節需要制定

并執行可靠性準則。電力市場不僅要求可靠性提供技術支持，而且要求對原有的可靠性準

則進行修訂。目前許多國家都在研究如何制訂符合電力市場要求的可靠性準則，其中比較

典型的是NERC在1997年公布的《規劃準則》和1998年公布的《執行細則》。

二、規劃或現運行系統可靠性評估

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在電力系統規劃、設計、運行的全過程中，一方面應堅持系統全面的可靠性定量評估

制度以提高電力系統的效能，對可能出現的故障進行故障分析，采取措施減少故障造成的

影響。另一方面應對可靠性投資與相應帶來的經濟效益進行綜合分析，以確定合理的可靠

性水平，并使電力系統的綜合效益達到最佳。例如：規劃系統的可靠性評估的主要工作任

務包括對未來的電力系統和電能量需求進行預測，收集設備的技術經濟數據；制定可靠性

準則和設計標準，依據標準評估系統性能；識別系統的薄弱環節，選擇優化方案：對運行

系統進行可靠性評估就可以在可接受的風險度下建立和實施各種運行方式，確定運行備用

容量，安排計劃檢修，確定電能購入和售出點，確定輸送方式和能量。

三、可靠性成本一效益分析

成本一效益分析是指將反映投入的成本指標與反映產出的生產經營成果指標進行對比