一種計及斷路器拒動幾率的恢復供電方法研究

韓露

摘 要：本文利用當前電網的實際參數、網絡結構拓撲數據、 運行方式代入到風險評估分析模型中進行分析，并結合不同設備元件的歷史運行情況分析其健康狀態得出對應的故障發生概率以及潛在故障的損失，從而實現對電網整體的風險評估。本方法和對應的系統為調度人員把握電網實時狀態、了解電網運行潛在風險提供有力參考，確保了電網的安全穩定運行。

關鍵詞：設備健康度；運行方式；風險評估；電網調度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.169

0 引言

隨著我國工業化進程的不斷加快以及經濟水平的不斷提高，社會用電負荷越來越大，快速增長的用電負荷給電力系統帶來沉重的壓力。目前，地區電網調度工作中需要人工進行運行方式的風險評估，這種方式不僅工作量大，還可能造成遺漏。為了防止人工進行運行方式評估所造成遺漏，有必要開發地區電網運行方式風險評估自動評估當前方式下的運行風險，篩選出存在事故隱患的薄弱環節并給出直觀的量化評估結果，從而及時提醒調度員采取必要措施，保障電網的安全運行。

1 計及電網運行設備健康狀態的失效幾率評估

地區電網一般采取開環運行的方式，因此在故障發生時，為快速恢復地區電網的供電則依賴于自動裝置的正確動作以及斷路器的遠方遙控操作。反之，若電網中的自動裝置不能正確動作，或者斷路器遙控拒動則會釀成非計劃停電事故。鑒于以上原因，要正確評估電網的運行風險則需要考慮自動裝置以及斷路器的失效幾率。為此本文首先給定運行設備健康狀態評估方法從而計算斷路器的潛在失效幾率，其具體評估方法如下：

步驟1：統計斷路器的額定開斷次數N、額定開斷電流Ie、已開斷次數以及每次開斷的電流大小。

步驟2：根據以上統計數據斷路器的開斷次數與開斷電流的關系，計算出斷路器目前存在的磨損，其計算公式如下式（1）所示：

（1）

其中Si為斷路器第i次開斷的磨損（由第i次開斷的電流和廠商提供的參數得到）。N為該斷路器的額定開斷次數，M為開斷額定電流時的磨損。

步驟3：統計斷路器前五年的歷史故障率，并取出五年中該斷路器故障率的最大值λmax與最小值λmin。

步驟4：根據斷路器的歷史故障率與斷路器磨損狀態計算其潛在失效幾率，其具體計算公式如下式（2）所示：

λ=[（λmax-λmin）∑Qs+λmin]×100% （2）

2 計及設備健康狀態的電網運行風險量化評估

2.1 一般回復送電操作方法

根據上述內容可以得到電網中運行設備的潛在失效幾率，結合常規的電網運行方式N-1掃描則可以得出電網失壓事故發生的幾率及其對應的負荷損失。其具體步驟如下：

步驟1：利用數據庫中預存儲的解析后的當前電網拓撲數據生成用于風險評估的電網拓撲數據；依據所述電網拓撲數據以及導入的檢修計劃中檢修設備及其停運時間，將所述電網拓撲數據中與所述檢修設備匹配的設備刪除；

步驟2：將從所述數據庫獲取的當前電網運行數據中檢修設備的狀態改為檢修狀態；由刪除設備后的電網拓撲數據與標注有檢修狀態的當前電網運行數據，生成檢修時的拓撲數據。

步驟3：根據“N-1原則”對電網元件進行掃描。若在掃描過程中存在失壓區域，則采用常見的“點集收縮算法”計算對失壓區域復電的路徑。根據設備健康狀態的評估結果，則可以得出區域復電的成功幾率，其具體如下式（3）～（4）所示：

（3）

（4）

式中為對第k個元件故障時通過操作路徑L對失壓區域復電的成功幾率，L為恢復失壓區域的復電路徑，i為該路徑上的斷路器，λi為斷路器i的潛在失效幾率。Gk為失壓區域的復電幾率，其值為所有復電路徑成功率的最大值。

2.2 計及設備健康狀態的電網運行風險量化評估

采用Var風險量化評估模型給出具體的量化評估結果。其大小為：

（5）

其中R為量化的風險評估結果，Gk為對第k個元件故障時的復電成功幾率，為第k個元件故障時的損失負荷大小，D為電網中所有元件的集合。其值具體大小由公式（6）求得。

（6）

式（6）中P為故障后會造成負荷損失的元件集合，floss為存在失壓情況的區域負荷，T為不會造成負荷損失的元件集合。

2.3 電網運行風險量化評估裝置的實現

本文提出的電網運行方式的風險評估裝置，包括：拓撲管理模塊，用于利用數據庫中預存儲的解析后的當前電網拓撲數據生成用于風險評估的電網拓撲數據；拓撲修改模塊，用于依據所述電網拓撲數據以及導入的檢修計劃中檢修設備及其停運時間，將所述電網拓撲數據中與所述檢修設備匹配的設備刪除；檢修狀態修改模塊，用于將從所述數據庫獲取的當前電網運行數據中檢修設備的狀態改為檢修狀態；拓撲生成模塊，用于由刪除設備后的電網拓撲數據與標注有檢修狀態的當前電網運行數據，生成檢修時的拓撲數據；風險評估模塊，用于將所述檢修時的拓撲數據代入到本發明所提出的量化風險評估分析模型中進行分析，從而實現對不同運行方式下電網運行的風險進行評估。上述所述的風險評估裝置和服務器，用于從數據采集與監視控制系統獲取當前電網拓撲數據以及當前電網運行數據；數據解析模塊，用于對所述當前電網拓撲數據進行解析；數據庫模塊，用于將解析后的當前電網拓撲數據以及所述當前電網運行數據存入到所述數據庫。

3 小結

本文提供了一種電網運行方式的風險評估方法、裝置及系統，利用當前電網拓撲數據、當前電網運行數據以及導入的檢修計劃中檢修設備及其停運時間，生成檢修時的拓撲數據，通過將電網的拓撲數據代入到“計及設備健康狀態的風險評估分析模型”中進行分析，對電網運行方式的風險進行評估，從而實現包含檢修時間跨度的實時電網運行風險評估，對未發生的故障進行預測和量化評估，以便電網運行和管理人員合理安排檢修時序以及時采取有效措施降低電網失壓，確保對用戶的可靠性供電以及電力設備運行的安全性。