電力系統(tǒng)安全風險評估分析

靳顏顏　郝園園（國網(wǎng)山東嘉祥縣供電公司，山東濟寧　272400）

電力系統(tǒng)安全風險評估分析

靳顏顏郝園園
（國網(wǎng)山東嘉祥縣供電公司，山東濟寧272400）

電力系統(tǒng)的安全關系到國家的安全、社會的穩(wěn)定以及人民的生活。本文首先對電力系統(tǒng)安全風險評估的指標體系進行簡單的論述，其次詳細分析了基于狀態(tài)檢修的電力系統(tǒng)故障概率模型，然后對電力系統(tǒng)安全風險評估進行分析，最后對全文進行總結，提出一種基于狀態(tài)檢修的電力系統(tǒng)風險評估方法，該方法充分考慮了電力系統(tǒng)的不確定性、事故發(fā)生的概率及事故的后果，能較好的描述電力系統(tǒng)的安全風險水平，有效地克服了確定性方法的不足。

電力系統(tǒng)安全風險評估分析

隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大，可能引發(fā)大面積停電的因素也不斷增多，因此在全面考慮各種因素的基礎上對復雜電力系統(tǒng)進行安全風險評估的需求更加迫切。因此，在加強電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制研究的同時，也必須注重對電力系統(tǒng)進行安全風險評估分析，以使相關人員可以及時地了解整個系統(tǒng)的安全風險，從而有針對性地提出防范對策。

1　電力系統(tǒng)安全風險評估的指標體系

電力系統(tǒng)運行的安全性，是指在突發(fā)性故障引起的擾動下，系統(tǒng)保證避免發(fā)生嚴重供電中斷的能力。電力系統(tǒng)復雜，需要構建一定的風險評估指標體系。風險評估指標是風險評估的關鍵，只有建立科學、合理、實用的評估指標體系，才能對電力系統(tǒng)的安全風險進行客觀、準確的評估，評估結果才具有實際指導意義。電力系統(tǒng)的安全性評估研究主要有3類方法，即確定性評估、概率評估、風險評估。電力系統(tǒng)由大量的發(fā)電機、變壓器、母線、架空輸電線路、斷路器、隔離開關負荷等元件組成。設備停運是系統(tǒng)失效的根本原因，系統(tǒng)風險評價首要工作就是要確定元件的停運模型。

圖1　風險指標計算流程圖

由于風險按每一個元件、每一起事故和每一類安全性問題進行計算，因此可以將對系統(tǒng)的整體風險評價進行分解，分解為對各類安全性問題的評估，并分類計算風險指標值，來反映系統(tǒng)安全問題的不同方面。在本文中定義了四類安全性問題，分別是過負荷風險、低電壓風險、電壓崩潰風險和功角失穩(wěn)風險。根據(jù)這些風險建立一套具有科學性、實用性、完整性的安全風險評估體系。該體系包含了結構、技術、設備三大方面的風險指標。

2　基于狀態(tài)檢修的電力系統(tǒng)故障概率模型

本文基于狀態(tài)評估推算設備故障率的方法，在此基礎上，按各狀態(tài)量對線路安全運行影響程度的輕重進行權重，通過對歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和當前設備進行評分以及權重系數(shù)建立了系統(tǒng)元件狀態(tài)量評價表，從而對電力系統(tǒng)線路元件故障率進行評價。并依據(jù)2008年初國家電網(wǎng)公司頒布了《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》和相關設備的狀態(tài)評價導則，該導則為輸變電一次設備的狀態(tài)量擬定了扣分標準。具體的基于狀態(tài)檢修的電力系統(tǒng)故障概率模型如下：

研究表明，設備狀態(tài)評分與故障率之間存在如式（2-1）所示的指數(shù)關系：

式中：ISE：設備狀態(tài)評分值，即通過設備狀態(tài)評價導則獲得的狀態(tài)評價得分；

K：比例系數(shù)；

C：曲率系數(shù)；

p：平均故障率，其取值范圍O～1。

由上式可見，狀態(tài)評分的數(shù)值越大，設備故障率也就越高。

關于公式（2-1）中K、C值的求取，需根據(jù)各電力企業(yè)所轄電網(wǎng)的線路元件狀

態(tài)和平均故障率進行統(tǒng)計計算，求得適合于該區(qū)域電網(wǎng)的K、C值，統(tǒng)計計算方法如下：

根據(jù)收集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，可以由年故障線路元件數(shù)與線路元件總數(shù)得出線路元件的年故障發(fā)生率，即

式中：n：故障線路元件數(shù)；

N：線路元件總數(shù)。

基于歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的最小二乘擬合公式為：

式中：p：線路元件的年故障發(fā)生概率；C×ISEi

Ni：某一分類的線路元件數(shù)；N：線路元件總數(shù)；i為線路元件的分類，i=1～4；

ISEi：根據(jù)i的分類按照對應于ISE分值上下限的平均值代入。

只要獲得某地區(qū)電網(wǎng)2年及以上的線路元件故障率p的統(tǒng)計數(shù)據(jù)及線路元件狀態(tài)評分ISE，就可以通過反演計算獲取適合于該區(qū)域電網(wǎng)的比例系數(shù)K和曲率系數(shù)C。

3　電力系統(tǒng)安全風險評估分析

電力系統(tǒng)安全風險評估分析首先要根據(jù)上文構建的指標體系和電力系統(tǒng)模型來計算和分析。具體操作包括風險指標計算和系統(tǒng)安全風險評估分析。

在計算流程中，如下圖1。

首先確立初始計算條件以及研究對象，包含所有需要計算的可能發(fā)生故障的元件；利用已知歷史數(shù)據(jù)計算目標集內每個故障發(fā)生的概率。對于設備停運故障，計算每個故障發(fā)生。后系統(tǒng)的潮流分布情況，從潮流結果中運用有效數(shù)據(jù)按照上面所建立的模型計算過負荷風險指標、低電壓風險指標。對于電壓崩潰指標中的有功裕度值，計算的是所研究區(qū)域中所有負荷同時按一定比例增長的結果；其中負荷增長過程中，設負荷功率因數(shù)不變。功角失穩(wěn)指標只計算線路兩端發(fā)生短路故障的情況。求出每個故障下的各種風險指標。最后，當集內的所有故障全部計算完后，通過風險指標的整合對系統(tǒng)安全性進行風險評估分析。

4　結語

本文首先提出了一套電力系統(tǒng)風險評估的評價指標體系，針對狀態(tài)檢修電力系統(tǒng)風險評估的量化需求，提出了一套的概率模型。最后，給出該評價指標計算路徑和評價方法流程在電力系統(tǒng)安全風險評估中的應用的步驟，可為電力人員提供借鑒與參考作用。但電力系統(tǒng)安全風險評估通常是在政府的監(jiān)管下進行的，因此評估體系必須符合便于政府監(jiān)管部門開展評估工作的原則。

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