考慮信息系統作用的電力系統可靠性分析

汪慈龍

（國網安徽省電力公司六安供電公司 安徽六安 237000）

考慮信息系統作用的電力系統可靠性分析

汪慈龍

（國網安徽省電力公司六安供電公司 安徽六安 237000）

電力需求的增加對電力系統的可靠性方面提出了更高的要求。信息系統的引入顯著提升了電力系統的運行效率，但同時這種變化也對電力系統的可靠性產生了一定的影響。因此，分析電力系統可靠性具有一定的現實意義。本文從信息系統對電力系統的影響和作用入手，對考慮信息系統作用的電力系統可靠性進行分析。

信息系統；作用；電力系統；可靠性分析

前言

隨著時代的不斷發展，人們對電力系統功能的要求變得越來越復雜。在這種背景中，相關信息技術逐漸開始被應用在電力系統中，使得電力系統產生良好的通信功能、電力供應功能等多種功能。信息系統的應用對電力系統的影響主要表現為提升電力系統的運行效率，除此之外，信息系統也從一定程度上影響了電力系統的可靠性。

1 信息系統與電力系統

1.1 信息系統對電力系統的影響

隨著我國經濟水平的不斷發展，人們的用電量發生顯著增加，這些變化對電力系統提出了更高的要求。為了保證電力系統的正常運行，人們開始將信息系統應用在電力系統中，增加電力系統的功能，使得電力系統能夠更好的滿足人們的實際需求。將信息系統應用在電力系統中，對電力系統的影響主要表現為電力系統運行效率的提升，這種影響促進電力系統為人們提供了更加便捷的服務[1]。

1.2 信息系統對電力系統的作用

可以將信息系統對電力系統的作用分成以下兩種不同的作用類型：①間接作用。這種作用類型是指信息系統的相關功能不直接對電力一次系統產生作用。在這種作用類型中，當信息系統發生故障，電力系統的運行狀態并不會受到影響。但信息系統功能故障的變化會降低電力系統的穩定性，影響電力系統性能的有效發揮。②直接作用。這種作用類型是指信息系統的功能對電力一次系統產生直接作用。在這種作用類型中，當信息系統產生故障之后，電力一次系統也會產生故障，進而對人們的正常生活、工作產生不良影響。這里主要以直接作用類型為例，對考慮信息系統作用的電力系統進行可靠性分析[2]。

2 考慮信息系統作用的電力系統可靠性模型

這種可靠性模型中主要涉及信息系統和電力系統兩部分。首先需要對信息系統進行考慮：

2.1 電力系統可靠性模型中相關概念

2.1.1 電力一次系統元件的概念

電力一次系統元件是指電力一次系統中涉及的多種電力設備。電力設備是保障電力一次系統作用發揮的基礎。

2.1.2 信息系統功能的概念

信息系統功能是指，電力信息系統在執行電力一次系統運行的過程中，涉及多種不同的任務，這些任務即為信息系統功能。

2.1.3 電力-信息作用的概念

電力-信息作用表示信息系統功能與電力一次系統元件之間是直接作用的關系。在這種情況下，信息系統功能的故障會直接引發電力系統故障。

2.2 信息系統功能可靠性模型

為了更好地完成該模型的描述，需要對其中涉及的邏輯連接和邏輯節點進行精確定義：

2.2.1 邏輯節點的概念

邏輯節點是指在信息系統功能中，與電力系統運行有關任務的整體或者部分軟件及硬件的一種抽象。這種抽象的處理方式有助于電力系統可靠性模型描述的實現。由于電力系統中涉及的相關電力軟件、電力設備的數量和種類較為豐富，因此對應的邏輯節點的數量也較多。

2.2.2 邏輯連接的概念

邏輯連接是指電力信息系統中相關通信設備以及通信信道的一種抽象形式。可以將邏輯連接看成電力系統中兩個不同邏輯節點之間的通路。

2.2.3 變壓器信息系統功能可靠性模型的描述

由于電力系統中涉及的一次元件種類較多，其中變壓器的意義十分重要，因此這里針對變壓器的信息系統功能可靠性模型進行分析。該模型主要涉及變壓器、電力-信息作用、變壓器分接頭控制以及人機接口。其中，人機接口的作用主要是完成電力人員控制命令的下發和接收。而變壓器分接頭控制的作用則是通過分接頭控制功能的發揮保證電力系統的正常運行[3]。

3 電力系統可靠性分析方法

這里運用非序貫蒙特卡羅仿真方法對電力系統的可靠性進行分析。

3.1 確定電力系統可靠性指標

在電力系統中，影響因素較多。運用綜合考慮方式，將期望失負荷量和系統負荷削減概率作為分析電力系統的可靠性指標。分別用E和L表示上述兩個指標，這兩個可靠性指標的計算公式分別如下：

其中，Pi表示電力系統處于狀態i時的概率；Ci表示電力系統處于狀態i時的實際負荷削減數量；S則表示電力系統全部負荷削減狀態的集合。

3.2 運用該方法對考慮信息系統作用的電力系統可靠性進行分析

運用該方法對電力系統的可靠性進行分析的流程如圖1所示。該方法分析作用的發揮建立在非序貫蒙特卡羅抽樣的基礎上。在進行抽樣的過程中，抽樣依據主要包含信息系統中相關元件的實際修復率和故障發生率。從抽樣結果中可以得到電力系統中一次元件的實際狀態。當該步驟完成之后，需要對電力一次系統元件中是否存在電力-信息作用關系進行合理判斷。如果判斷結果顯示元件狀態并未發生變化，則可以直接獲得電力一次系統元件狀態集；如果判斷結果顯示元件狀態發生變化，則需要對實際的元件狀態進行有效計算。當通過非線性規劃模型分析抽樣得到的電力系統負荷削減情況符合條件時，才可以進行電力系統期望失負荷量和系統負荷削減概率指標的計算[4]。

圖1 非序貫蒙特卡羅仿真可靠性分析方法的分析流程圖

4 考慮信息系統作用的電力系統可靠性分析

這里以某電力系統為例，在考慮信息系統作用的情況下，對其進行電力系統可靠性分析。

4.1 信息系統元件可靠性分析結果

這里選擇信息系統中的通信線路、交換機以及監控主機這三種元件為分析對象，上述分析對象的可靠性分析數據如表1所示。

表1 通信線路、交換機、監控主機元件的可靠性分析數據

4.2 不同的可靠性分析情況

由于考慮信息系統的電力系統可靠性會受到多方面因素的影響，這里將其分成以下兩種情況對其可靠性水平進行分析。第一種（A1）：信息系統的通信網絡為總線型通信網絡，在這種情況中，需要同時對電力一次系統元件失效和信息系統功能的失效情況進行考慮。第二種（A2）：在這種情況中，只需要對電力一次系統元件的失效情況進行考慮，而不需要考慮信息系統功能失效的情況[5]。

4.3 考慮信息系統作用的電力系統可靠性分析結果

在A1和A2這兩種情況中，期望失負荷量和系統負荷削減概率這兩個可靠性指標的計算結果如表2所示。從表2中可以看出，當考慮信息系統作用時，系統負荷削減概率和期望失負荷量分別上升了21.44％和74.35％。這種現象表明，信息系統的應用對電力系統的可靠性產生了顯著影響，影響趨勢為可靠性的提升[6]。

表2 期望失負荷量和系統負荷削減概率的可靠性計算結果

5 結論

信息系統在電力系統中的應用為人們帶來了更好地供電服務。電力系統可靠性水平會對人們的正常工作和生活產生影響，因此對電力系統可靠性進行分析具有一定的必要性。需要通過可靠性模型的建立，對系統負荷削減概率和期望失負荷量這兩個指標進行計算。計算結果表明，信息系統的應用使得電力系統的可靠性發生了顯著提升。

[1]俞斌，郭創新，王越，張理.考慮信息系統作用的電力系統可靠性研究[J].電力系統保護與控制，2013，07：7～13.

[2]陳晨，劉俊勇，劉友波，蔣長江，茍競，劉若凡.一種考慮變電站內部的電力系統可靠性分析[J].電力自動化設備，2015，02：103～109.

[3]許明高.考慮信息系統作用的電力系統可靠性研究[J].電子技術與軟件工程，2015，04：192～193.

[4]秦文萍.基于電壓穩定的電力系統可靠性評估及薄弱點識別[D].太原理工大學，2015.

[5]雷宇.電網調度自動化系統可靠性的應用研究[D].廣東工業大學，2007.

[6]劉念.電力系統信息安全評估方法與安全通信機制[D].華北電力大學（北京），2009.

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1004-7344（2016）23-0057-02

2016-8-3