電力系統運行可靠性最優控制研究

陳宇　吳俊鵬

摘要：電力系統在社會經濟發展過程中占據著極其重要的地位，且伴隨著電力能源在我國能源中所占的比重越來越大，其發揮的作用也越來越重要。對電力系統運行可靠性的最優控制進行探討，有著重要的意義。文章首先對電力系統運行可靠性的影響因素與評價方法進行分析，然后對電力系統運行可靠性的最優控制技術進行闡述。

關鍵詞：電力系統；運行可靠性；最優控制；電力能源；設備故障；線路故障 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2015）31-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.012

隨著我國社會經濟的快速發展以及現代化進程的不斷加快，我國電力事業獲得了極大的發展，電力系統的規模也不斷擴大。同時，我國電力系統已向互聯網方向發展。一方面，滿足了我國社會經濟高速發展的需求；另一方面，出現了一系列問題，其中電力系統運行的可靠性問題是其最為突出的問題之一。電力系統運行的可靠性直接影響了供電的穩定和質量，從而對人們的日常生活和生產造成嚴重的影響。因此，對電力系統運行可靠性最優控制進行探討已成為當前研究的重要課題

之一。

1 電力系統運行可靠性的影響因素與評價方法

1.1 影響電力系統運行可靠性的因素

一般而言，影響我國電力系統運行可靠性的因素主要包括設備故障、線路故障以及外力影響這三點。其具體內容如下：

1.1.1 設備故障。在本質上，電力系統運行可靠性即是元件、設備以及系統在規定的條件和時間的范圍內完成相應功能的能力。由于電力系統較為復雜，導致其在運行的過程中必然會出現各種故障問題，嚴重影響了電力系統的正常運行和用戶的日常生活用電和生產用電。同時，在電力系統中，不同類型的電氣設備故障其表現也大不相同。

1.1.2 線路故障。由于我國電力系統中的大部分線路均需長期暴露在野外，導致其在正常運行的過程中常出現各種線路故障，從而嚴重影響了電力系統運行的可靠性。除此之外，導致線路出現故障的原因還主要包括線路的劣化與絕緣的損壞。

1.1.3 外力影響。在外力影響方面，一方面，因城市化進程的不斷加快而嚴重破壞了許多架空線路和線纜；另一方面，因部分電力設施架設的環境較為復雜而嚴重影響了電力設施。同時，電力設備在使用的過程中出現被盜的情況也是影響電力系統運行可靠性的外力因素之一。

1.2 評估電力系統運行可靠性的方法

在電力系統正常的運行過程中，可靠性是其主要的一個評價指標。一般而言，電力系統運行狀況的評價主要是通過評價其可靠性來完成的。基于此，對電力系統可靠性進行評價對整個電網的正常運行而言至關重要。目前，評價電力系統運行可靠性的方法主要包括兩種，即解析方法和故障模式與后果分析法。其中解析方法是評價電力可靠性最常用的方法之一，它主要是以系統結構與元件之間的聯系來對系統可靠性模型進行構建的。同時，解析方法中的可靠性指標是以數值對比的方式來獲得的。此種電力系統可靠性評價方法不僅物理概念較為清晰，而且其構建模型的精度也較高，現已被廣泛應用于評價電力系統運行可靠性中。雖然如此，但是解析方法在實際具體的使用過程中必然會出現一系列新的問題，從而大大增加了計算的難度，進而影響了評價工作的順利進行。故障模式與后果分析法也是電力系統運行可靠性評價最常用的方法之一，能夠有效地解決電力系統運行中出現的可靠性問題。一般而言，故障模式與后果分析法主要應用于較為簡單的輻射狀配電系統。但是在具體實際的使用過程中，若拓撲結構較為復雜，則會增加此種評價方法應用的復雜性。基于此，電力部門必須采取行之有效的措施來對此電力系統運行可靠性評價方法進行改進，以此來確保評價結果的準確性和可靠性。值得注意的是，在使用故障模式與后果分析法對電力系統運行可靠性進行評價時，應總結故障后果和分析配電網的計算指標。同時，還需模擬各種故障來對事件進行預想，并對與之相應的負荷進行轉移分析。

2 電力系統運行可靠性的最優控制技術

電力系統是電網中的重要組成部分，其運行可靠性不僅直接影響了電網正常運行的安全性和穩定性，而且也嚴重影響了供電的質量。因此，電力部門必須對電力系統運行可靠性的最優控制技術進行分析，以此來確保其運行的可靠性。一般而言，電力系統運行可靠性的最優控制技術主要包括四個方面，即評估電力系統運行可靠性的指標、控制電力系統運行可靠性的模型、電力系統中元件的可靠性模型以及電力系統運行可靠性算法及其實現。其具體內容如下：

2.1 評估電力系統運行可靠性的指標

一般而言，電力系統運行可靠性水平是通過以切負荷指標來度量實現評估的。由此可知，切負荷指標即為電力系統運行可靠性的重要評估指標之一。同時，這些指標對于電力系統中的電源規劃或輸電規劃而言，發揮著極其重要的作用。而在電力系統具體實際的正常運行過程中，調度人員必須在關注系統電量和節點的同時，重視關注運行的狀態量。此外，為了實現對電力系統薄弱環節的準確定位，筆者在包含了度量故障嚴重程度的傳統度量指標（如線路過負荷、母線電壓超限、系統功率不平衡等）的基礎上，并結合相關的工作經驗提出了一個電力系統運行可靠性控制指標體系。該可靠性控制指標體系的內容主要包括系統狀態的概率指標、運行狀態量處理安全狀態下的概率指標以及電量不足期望

指標。

2.2 控制電力系統運行可靠性的模型

之所以要在計算結果滿足相應精度的基礎上來提高計算的速度，主要是為了能夠實現大系統計算的實時性。因此，電力部門可以采用直流潮流的方式來對電力系統中的潮流進行分析。同時，在對電力系統運行可靠性的控制模式進行建立時忽視無功與電壓的約束條件。此外，該控制模型所包括的內容主要包括三個方面的內容，即約束條件、目標函數以及控制標量。endprint

2.3 電力系統中元件的可靠性模型

由于電力系統中的元件是其重要的組成部分，其故障的出現嚴重影響了電力系統運行的可靠性。各個元件故障的產生是隨機的，且在一定程度上影響了整個電力系統的正常運行。因此，電力部門要對電力系統進行最優控制，就必須對電力系統中的各元件進行可靠性建模，以此來短期預測其運行能力。目前，建模的方式主要采用元件瞬時概率，它能夠全面地對元件進行描述。

2.4 電力系統運行可靠性算法及其實現

在評估電力系統運行可靠性時，其內容主要包括分析運行后果的可靠性指標、分析相關計算的可靠性指標、選擇系統運行狀態以及確定元件可靠性模型。其中，分析運行后果與相關計算的可靠性指標是電力系統運行可靠性評估的重中之重。一般而言，在對運行后果與相關計算的可靠性指標進行分析時主要采用的可靠性計算方法是動態潮流分析法，在對系統運行狀態進行選擇時主要采用的可靠性計算方法是快速排序法，并以狀態概率的大小來確定排序規則。

在電力系統運行可靠性算法的實現方面，若以數學角度來對其進行分析，則電力系統運行可靠性是一種約束規劃問題。同時，其特點主要突出表現為隨機約束條件必須在一定的置信水平上才能成立。據相關文獻資料研究和實踐結果可知，在求解電力系統隨機機會規劃問題時，若采用的電力系統運行可靠性算法為遺傳算法時，則能夠取得更好的計算效果。

3 結語

綜上所述，電力系統是電網的重要組成部分，其運行可靠性與否直接影響了電網運行的安全性和穩定性。因此，電力部門必須采取行之有效的措施來確保電力系統運行的可靠性，并在具體實際進行可靠性技術時制定相關的標準和準則。由于本文篇幅有限，必然存在不足之處，故而還需要我們進一步對電力系統運行可靠性控制技術進行探討和研究。

參考文獻

[1] 賈小淵.電力系統運行可靠性最優控制[J].中國科技縱橫，2013，（23）.

[2] 王明玥，艷暉，龔光輝，等.電力系統運行可靠性及其最優控制研究[J].通訊世界，2014，（19）.

[3] 金大博，馮憲彬.電力系統運行可靠性分析[J].科技與企業，2013，（23）.

[4] 蓋凌云.淺談電力系統運行可靠性分析與評價理論

[J].建筑工程技術與設計，2015，（1）.

[5] 李曉波，馮杰.電力系統穩定性分析以及電網可靠性提高方案探究[J].大觀周刊，2012，（51）.

作者簡介：陳宇（1970-），男，陜西寶雞人，海南電力設計研究院系統規劃部主任，工程師，研究方向：電力系統一次設計和規劃設計。

（責任編輯：周 瓊）endprint