淺談電網(wǎng)脆弱性評估方法

王進(jìn)賢 劉雪

摘 要：目前，電力的發(fā)展已經(jīng)滿足不了人們對電力的需求，各國的電力需求都在不斷增加。但近些年，我國電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，這引起了我國電力部門的重視，我國加大了對研究電力系統(tǒng)脆弱性的研究，并取得了研究成果。根據(jù)研究的角度和方法不同，對電網(wǎng)脆弱性的評估方法也有一定的差異。該文通過介紹電網(wǎng)脆弱性的研究現(xiàn)狀，對電網(wǎng)脆弱性的三種評估方法進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)脆弱性 評估方法 電網(wǎng)節(jié)點(diǎn) WAMS

中圖分類號：M71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0029-01

隨著現(xiàn)代化水平的進(jìn)程不斷加快，人民生活水平也不斷提高，使得用戶對電力的需求日益增強(qiáng)。然而，我國是一個(gè)人口大國，使得我國的電力負(fù)荷過大，電力資源緊缺，加大對電網(wǎng)的建設(shè)成為解決我國居民用電的基礎(chǔ)。但隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的越來越復(fù)雜，規(guī)模也越來越大，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行成為了主要問題。在大力建設(shè)電網(wǎng)的同時(shí)，電網(wǎng)的脆弱性也在外界因素的影響下慢慢的表現(xiàn)出來了，對整個(gè)電網(wǎng)的性能進(jìn)行評估成為了電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的主要環(huán)節(jié)。因此，如何有效的分析電網(wǎng)的性能，找出電網(wǎng)的脆弱部分，對于電力部門采取有效的措施并保障電網(wǎng)的正常運(yùn)行有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電網(wǎng)脆弱性的研究現(xiàn)狀

1.1 電網(wǎng)脆弱性評估理論的研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代，電網(wǎng)脆弱性的概念被首次提出，但沒有引起重視。到了20世紀(jì)末，當(dāng)人們再次提出電網(wǎng)脆弱性時(shí)，這才引起了重視。對電網(wǎng)的脆弱進(jìn)行性評估是為了找到電網(wǎng)的脆弱環(huán)節(jié)，從以往對電力系統(tǒng)的脆弱性的研究來看，按研究角度的不同大致可以分為兩大類，即電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)脆弱性研究和和電網(wǎng)狀態(tài)脆弱性研究。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱性研究是基于電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)來研究電網(wǎng)脆弱性的，而電網(wǎng)狀態(tài)脆弱性是基于電網(wǎng)的約束條件來研究電網(wǎng)脆弱性的。

1.2 電網(wǎng)脆弱性評估在電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

21世紀(jì)初，世界各國開始將電網(wǎng)脆弱性評估作為電力行業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)研究方面，以找出電網(wǎng)的脆弱性環(huán)節(jié)，從而有效的解決電力系統(tǒng)出現(xiàn)停電事故的問題。我國為提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對電力系統(tǒng)的脆弱性進(jìn)行研究，并將研究得到的成果應(yīng)用到對電網(wǎng)安全性的評估中去，隨后對電力系統(tǒng)停電的復(fù)雜性和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的脆弱性進(jìn)行了深入的研究。近些年，我國對電力系統(tǒng)的安全越來越重視，將電網(wǎng)脆弱性研究與電網(wǎng)的安全運(yùn)行結(jié)合在一起，強(qiáng)調(diào)了電網(wǎng)脆弱性的評估對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要性，為下一步研究打下了基礎(chǔ)。

2 電網(wǎng)脆弱性評估方法和評估指標(biāo)研究

電網(wǎng)的脆弱性評估關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，下文筆者主要從三個(gè)方面對電網(wǎng)脆弱性進(jìn)行研究，即電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)脆弱性、基于概論和WAMS的電網(wǎng)脆弱性評估方法。

2.1 基于電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)脆弱性的研究

發(fā)電廠或變電站在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上都連有對應(yīng)的電路。這樣就可以通過測量節(jié)點(diǎn)的電壓值，來判斷節(jié)點(diǎn)電壓是否超過規(guī)定值，從而分析電壓的不同是否會(huì)影響電網(wǎng)的運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)線路發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，有必要研究電網(wǎng)的脆弱性區(qū)域，并可以用電壓對電網(wǎng)的靈敏度的影響角度來分析電網(wǎng)電壓脆弱性區(qū)域。隨著居民生活環(huán)境和生活水平的不斷提高，居民對電能的質(zhì)量要求也隨之提高，導(dǎo)致部門城市的供電能力已滿足不了當(dāng)?shù)鼐用竦囊蟆Ｍㄟ^判斷電網(wǎng)頻率是否超過波動(dòng)正常水平，來分析對電能質(zhì)量的影響，雖然電力企業(yè)對電網(wǎng)的頻率要求把握很好，但還是有意外情況發(fā)生。目前，電網(wǎng)事故很容易影響電網(wǎng)的頻率變化，因此，通過電網(wǎng)頻率的變化來分析電網(wǎng)脆弱性區(qū)域不失為一個(gè)方法。

2.2 基于概論的電網(wǎng)脆弱性評估方法的研究

電網(wǎng)事故的發(fā)生不可預(yù)知，也找不到什么規(guī)律，只能采取概論分析方法對其進(jìn)行預(yù)測，該方法是通過計(jì)算分析出電網(wǎng)發(fā)生事故的概論來測得電網(wǎng)的脆弱性。在我國的很多地區(qū)經(jīng)常發(fā)生停電現(xiàn)象，對此可以分析出這是由級聯(lián)故障導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)脆弱性的原因。當(dāng)電網(wǎng)的某一區(qū)域發(fā)生事故時(shí)將可以導(dǎo)致級聯(lián)故障，而這一區(qū)域就是電網(wǎng)的脆弱性所在，由此就可以分析出電網(wǎng)脆弱性程度。由于影響電網(wǎng)脆弱性的因素是不確定的，使得評估方法也是不確定的，因此，采用概率方法對電力脆弱性進(jìn)行評估并制定以風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為基礎(chǔ)的定量評估方法。由于電網(wǎng)事故的發(fā)生具有隨機(jī)性，事故造成的影響也是不可估計(jì)的，因此，可以在研究電網(wǎng)脆弱性時(shí)采取概論分析的方法。采用該方法得到的不同數(shù)據(jù)表示電網(wǎng)的脆弱性不同，由此就可以針對系統(tǒng)的可靠性來評估電網(wǎng)系統(tǒng)的脆弱點(diǎn)。

2.3 基于WAMS的電網(wǎng)脆弱性評估方法的研究

WAMS即廣域測量系統(tǒng)，它能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并具有高速通信、高精度測量和快速反應(yīng)的特點(diǎn)，對規(guī)模比較大的電網(wǎng)系統(tǒng)有著重要的作用。該系統(tǒng)注重對電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和記錄，但卻不能及時(shí)的將記錄的信息傳輸給企業(yè)，缺乏對數(shù)據(jù)的分析功能。然而，在對電網(wǎng)的脆弱性進(jìn)行評估時(shí)，需要對外界或人為因素影響電網(wǎng)的運(yùn)行變化做出及時(shí)的分析，并采取準(zhǔn)確有效的計(jì)算方式，最后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)找出電網(wǎng)的脆弱性所在。因此，如何將電網(wǎng)的各種信息集合在一起，并對這些信息進(jìn)行分析和整合，成為研究電網(wǎng)脆弱性的重要環(huán)節(jié)?；赪AMS的電網(wǎng)脆弱性研究步驟為：首先根據(jù)WAMS記錄的數(shù)據(jù)判斷是否會(huì)發(fā)生電網(wǎng)故障，然后分析結(jié)合WAMS記錄的數(shù)據(jù)分析電網(wǎng)的頻率、公角和電壓是否趨于正常水平，從而判斷電網(wǎng)在哪個(gè)區(qū)域是比較脆弱的，最后對根據(jù)分析得到的電網(wǎng)脆弱區(qū)域進(jìn)行有效的控制保護(hù)。同時(shí)，用計(jì)算機(jī)技術(shù)對電網(wǎng)脆弱性分析指標(biāo)進(jìn)行編程，使其變成一個(gè)軟件包的形式，并植入到WAMS的系統(tǒng)中，這樣就可以開發(fā)出評估電網(wǎng)脆弱性的子系統(tǒng)。

3 結(jié)語

電力行業(yè)的發(fā)展關(guān)系到我國國民經(jīng)濟(jì)水平，電網(wǎng)的安全與人們生活息息相關(guān)。一旦電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故，將嚴(yán)重影響到人民的生活、社會(huì)穩(wěn)定甚至是國家。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)大，電力已經(jīng)成為人民日常生活中的重要的一部分，同時(shí)，它也是一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)命脈。電網(wǎng)是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究的，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，這也導(dǎo)致了在電網(wǎng)中容易出現(xiàn)一些問題。因此，在現(xiàn)有技術(shù)手段的基礎(chǔ)下，研究電網(wǎng)的脆弱性，降低電網(wǎng)事故發(fā)生的可能性，對于保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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