風(fēng)險(xiǎn)理論協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行

雷云凱，蔡廣林，鄭秀波，張　沛

（1.天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津　300072；

2.廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，廣州　510080）

風(fēng)險(xiǎn)理論協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行

雷云凱1，蔡廣林2，鄭秀波2，張沛1

（1.天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072；

2.廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，廣州510080）

成熟的系統(tǒng)規(guī)劃以及可靠的穩(wěn)控措施是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的兩個(gè)重要方面，但是實(shí)際工作中，由于規(guī)劃與運(yùn)行分屬不同部門而往往割裂了二者的聯(lián)系，因此如何協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義?；陲L(fēng)險(xiǎn)理論提出了協(xié)調(diào)電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行的分區(qū)框架，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)合理劃分電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行責(zé)任分界。通過(guò)對(duì)2015年廣東電網(wǎng)500 kV規(guī)劃系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明該方法具有較強(qiáng)的實(shí)際可行性和可操作性，可以有效地彌補(bǔ)實(shí)際工作中割裂規(guī)劃與運(yùn)行的缺陷，從實(shí)際運(yùn)行的角度更加科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)地規(guī)劃電網(wǎng)。

風(fēng)險(xiǎn)理論；規(guī)劃與運(yùn)行；失負(fù)荷；概率

電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行是構(gòu)建、維持系統(tǒng)正常運(yùn)作的兩個(gè)重要方面。規(guī)劃部門主要負(fù)責(zé)電網(wǎng)的新建，從前期設(shè)計(jì)的角度，對(duì)系統(tǒng)可能發(fā)生的運(yùn)行情況和突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)判，通過(guò)提前規(guī)劃和設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)的魯棒性和可靠性，保證系統(tǒng)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的裕度和設(shè)備的安全；運(yùn)行部門則負(fù)責(zé)裝置的安裝和維護(hù)，從后期實(shí)際運(yùn)作的角度，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、供電的安全可靠性及電能的良好質(zhì)量。在規(guī)劃中，一方面要考慮前提條件各因素（如負(fù)荷、潮流等）的概率性，另一方面裝設(shè)電力設(shè)備時(shí)，要滿足N-1準(zhǔn)則，甚至是N-2、N-3準(zhǔn)則。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要考慮系統(tǒng)極限情況、設(shè)備承受能力、電能質(zhì)量等問(wèn)題［1］。

規(guī)劃與運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括供電安全性、供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性5個(gè)一級(jí)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)包含多項(xiàng)下屬指標(biāo)，從不同的角度加以量化［2］；電網(wǎng)運(yùn)行則從電能質(zhì)量?jī)?yōu)良、系統(tǒng)操作正確、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量。因此，對(duì)于《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》［3］，規(guī)劃與運(yùn)行兩個(gè)領(lǐng)域?qū)ζ涞睦斫夂蛡?cè)重點(diǎn)也不盡相同。規(guī)劃領(lǐng)域著重關(guān)注導(dǎo)則中對(duì)于如何通過(guò)增減設(shè)備（發(fā)電機(jī)、線路等）來(lái)保證電網(wǎng)供電能力的充裕度和安全性的有關(guān)規(guī)定；運(yùn)行領(lǐng)域則主要考慮導(dǎo)則中關(guān)于如何在各種運(yùn)行條件、環(huán)境下確保電網(wǎng)穩(wěn)定可靠以及保證電能質(zhì)量，特別是對(duì)保護(hù)、安穩(wěn)裝置的安裝、檢修、操作的相關(guān)規(guī)定。正是因?yàn)橐?guī)劃與運(yùn)行部門的關(guān)注重點(diǎn)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不同，二者在實(shí)際操作中對(duì)于某些問(wèn)題會(huì)有不同的處理方法，這直接導(dǎo)致兩部門在電網(wǎng)存在安全隱患或發(fā)生事故時(shí)互相指責(zé)、推諉。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)如何協(xié)調(diào)電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行尚無(wú)系統(tǒng)的探討。文獻(xiàn)［1］指出規(guī)劃是概率性的，而運(yùn)行需要考慮極限值，認(rèn)為運(yùn)行中的保護(hù)、安穩(wěn)裝置是對(duì)設(shè)備規(guī)劃的補(bǔ)充；文獻(xiàn)［4］認(rèn)為確定性可靠標(biāo)準(zhǔn)需要改變，并在美國(guó)西部聯(lián)合電力系統(tǒng)WSCC （western systems coordinating council）中應(yīng)用概率方法統(tǒng)籌系統(tǒng)規(guī)劃的思路，但其僅限于規(guī)劃領(lǐng)域，并未涉及系統(tǒng)運(yùn)行。此外，除英國(guó)將規(guī)劃與運(yùn)行的可靠性標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分，并要求規(guī)劃遵守更高等級(jí)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)外，在大多數(shù)國(guó)家的可靠性標(biāo)準(zhǔn)中，均以規(guī)劃要求為準(zhǔn)。雖可以保證運(yùn)行時(shí)滿足可靠性要求，但會(huì)增大建設(shè)成本，不能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。規(guī)劃與運(yùn)行之間如何劃分界限、理清關(guān)系是系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的實(shí)際問(wèn)題，但已有文獻(xiàn)或是關(guān)注電網(wǎng)規(guī)劃方案制定，或是關(guān)注調(diào)度控制，對(duì)規(guī)劃與運(yùn)行之間關(guān)系的研究卻較為有限。

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)際應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)在多個(gè)方面展開(kāi)了研究。文獻(xiàn)［5］結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)理論和N-1原則運(yùn)用于調(diào)度運(yùn)行中，與傳統(tǒng)運(yùn)行安全準(zhǔn)則進(jìn)行比較，更加符合經(jīng)濟(jì)性和可靠性的要求；文獻(xiàn)［6］基于風(fēng)險(xiǎn)理論提出了新的電價(jià)邊際成本定價(jià)原則，比較了不用定價(jià)模式下系統(tǒng)運(yùn)行的可靠程度；文獻(xiàn)［7-10］將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用于決策支持工具的設(shè)計(jì)中，探討了在檢修計(jì)劃、最優(yōu)潮流和機(jī)組組合方面的應(yīng)用；文獻(xiàn)［11-12］研究了基于風(fēng)險(xiǎn)理論的可靠性評(píng)估方法在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；文獻(xiàn)［13］提出了基于風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)潮流安全約束RB-SCOPF（risk-based security-constrained optimal power flow），并針對(duì)RB-SCOPF實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，給出了數(shù)理化解決的方法，將風(fēng)險(xiǎn)理論應(yīng)用于最優(yōu)潮流研究；文獻(xiàn)［14］提出了一種復(fù)雜電力系統(tǒng)連鎖故障的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，聯(lián)系收益與風(fēng)險(xiǎn)，分析電力系統(tǒng)安全狀態(tài)；文獻(xiàn)［15］將風(fēng)險(xiǎn)理論運(yùn)用于運(yùn)行維護(hù)中，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)判斷決定維護(hù)手段，以此維護(hù)配電系統(tǒng)的可靠性。

但是，相關(guān)研究并沒(méi)有將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與如何協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行相結(jié)合，較多的是對(duì)規(guī)劃或者運(yùn)行某一方面的問(wèn)題的研究。基于此，本文提出了運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)理論協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行的方法，基于概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)估故障事件問(wèn)題是采用規(guī)劃解決方案還是采用調(diào)度解決方案，從而有效地協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行的關(guān)系，解決規(guī)劃與運(yùn)行的責(zé)任劃分問(wèn)題。最后，本文以2015年廣東電網(wǎng)500 kV規(guī)劃方案為實(shí)際案例，對(duì)故障事件的責(zé)任區(qū)域進(jìn)行劃分。

1　風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論

風(fēng)險(xiǎn)的基本定義是：對(duì)電力系統(tǒng)面臨的不確定性因素，給出可能性與嚴(yán)重性的綜合度量，是事故發(fā)生的概率與事故產(chǎn)生的后果的乘積［16-19］，即

式中：RPRI為系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)；PPRO和IIMP分別為事故發(fā)生的概率和事故產(chǎn)生的后果。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論需要解決2個(gè)方面的問(wèn)題：一是對(duì)各種設(shè)備的故障概率進(jìn)行建模；二是建立影響評(píng)價(jià)指標(biāo)［20］。下面將介紹本文對(duì)各種設(shè)備的故障概率分析及建模方法，并建立以故障過(guò)程中損失的負(fù)荷量為基準(zhǔn)的影響評(píng)價(jià)指標(biāo)，并以此為依據(jù)綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行。

1.1故障概率問(wèn)題分析

本文的故障概率計(jì)算根據(jù)各設(shè)備的歷史停運(yùn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)其未來(lái)的失效率，進(jìn)而計(jì)算各個(gè)事故的發(fā)生概率，計(jì)算公式為

式中：P為事故的發(fā)生概率；S為所有設(shè)備集；U為故障設(shè)備集；A為正常設(shè)備集；u為設(shè)備失效率。

設(shè)備失效率u的具體計(jì)算方法為

或

式中：Foutage為設(shè)備的停運(yùn)頻率，失效次數(shù)/a；Trepair為設(shè)備發(fā)生被迫停運(yùn)后的平均維修時(shí)間，h；8 760 為1 a的總小時(shí)數(shù)；D為可用系數(shù)，其定義為

式中：T1為可用時(shí)間，h；T2為計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間，h；T3為非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間，h。

在無(wú)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，同塔雙回線路的不可用率可根據(jù)單回線路不可用率計(jì)算獲得。由于兩條線路同時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫故障的概率極低，因此可認(rèn)為同桿雙回線路發(fā)生停運(yùn)的概率為其中一回線路檢修時(shí)另一回線路發(fā)生強(qiáng)迫故障的概率，即

式中：PDCL為同塔雙回線路的故障概率；uunforced和uforced分別為非強(qiáng)迫停運(yùn)率和強(qiáng)迫停運(yùn)率，表示為

式中，T4為強(qiáng)迫停運(yùn)時(shí)間，h。強(qiáng)迫停運(yùn)為立即停運(yùn)事件，屬于非計(jì)劃停運(yùn)，因此非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間T3中包括強(qiáng)迫停運(yùn)時(shí)間T4。

在無(wú)法基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到線路的故障概率時(shí)，本文通過(guò)各條線路阻抗與基準(zhǔn)阻抗的比例關(guān)系估算各條線路的長(zhǎng)度，從而計(jì)算線路的故障概率。線路長(zhǎng)度計(jì)算的具體公式為

式中：LLength為所求線路的長(zhǎng)度；XL為所求線路的阻抗；XB為線路基準(zhǔn)阻抗。

1.2影響評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

若要協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行，如何確定合適的影響評(píng)價(jià)指標(biāo)成為關(guān)鍵。傳統(tǒng)意義上的電網(wǎng)規(guī)劃主要關(guān)注各類參數(shù)的越界情況，如線路過(guò)載、電壓越界等，但電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)度人員一旦發(fā)現(xiàn)越界情況，就會(huì)及時(shí)采取有效的安全控制策略，將越界現(xiàn)象消除在初始狀態(tài)，故事故影響最終都會(huì)表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)出力變化和系統(tǒng)負(fù)荷損失。如果不考慮電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的調(diào)度操作，僅以電壓越界、支路過(guò)載等問(wèn)題對(duì)規(guī)劃電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估分析，實(shí)際上是割裂了規(guī)劃與運(yùn)行工作，因而所得結(jié)果無(wú)法對(duì)規(guī)劃電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行起到指導(dǎo)作用。

調(diào)度操作會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出力變化或負(fù)荷損失，而發(fā)電機(jī)出力變化并不是系統(tǒng)事故，所以各類電網(wǎng)故障對(duì)系統(tǒng)的影響水平能夠通過(guò)統(tǒng)一的失負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行衡量，真實(shí)反映規(guī)劃電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)對(duì)各類電網(wǎng)事故、保障供電可靠性的能力，因此失負(fù)荷指標(biāo)對(duì)規(guī)劃與運(yùn)行都具有實(shí)際意義，可以作為協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行的影響評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.3風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的意義和作用

對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)綜合考慮故障事件的概率和故障事件對(duì)系統(tǒng)的影響。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，能夠辨識(shí)電網(wǎng)失效事件發(fā)生的可能性以及事件后果的嚴(yán)重程度［21］。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)可以尋找一個(gè)合理且經(jīng)濟(jì)的措施來(lái)有效降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和防范故障事件的發(fā)生。將風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)應(yīng)用到系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行中，量化評(píng)估電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)不確定性分析科學(xué)地確定電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，將故障事件的責(zé)任主體明確劃分，對(duì)于較嚴(yán)重事故能從規(guī)劃角度防范故障發(fā)生，對(duì)于輕微事故則從運(yùn)行角度加強(qiáng)安穩(wěn)，避免過(guò)度投資。從規(guī)劃階段即協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行的責(zé)任，根據(jù)事故責(zé)任劃分職責(zé)，預(yù)防故障事件的發(fā)生，可以事前明確規(guī)劃與運(yùn)行的責(zé)任，事后不推諉責(zé)任、不相互指責(zé)，起到有效協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行的作用，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行控制水平，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電。

2　風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估體系

基于風(fēng)險(xiǎn)理論，本文提出了通過(guò)概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)劃分風(fēng)險(xiǎn)框架，并據(jù)此劃分系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行的責(zé)任界限。其區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)框架如圖1所示，考慮事故概率、事故影響及其相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，各區(qū)域的定義如下。

圖1　基于風(fēng)險(xiǎn)理論的分區(qū)框架Fig.1 Partition framework based on risk theory

（1）運(yùn)行負(fù)責(zé)區(qū)域：該區(qū)域內(nèi)的故障事件對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)低，需要調(diào)度部門采取運(yùn)行措施，比如調(diào)度方式、保護(hù)或安穩(wěn)等，來(lái)解決問(wèn)題。

圖2　風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估體系分析方法流程Fig.2　Flow chart of analytical procedure for risk partition assessment system

（2）規(guī)劃負(fù)責(zé)區(qū)域：該區(qū)域內(nèi)的故障事件對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)高，需要發(fā)策部門通過(guò)改變網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，比如建設(shè)新線路、變電站等規(guī)劃手段來(lái)解決問(wèn)題。

依據(jù)本分區(qū)框架，根據(jù)故障事件的概率失負(fù)荷指標(biāo)，決定解決問(wèn)題的歸屬部門，建立系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行的協(xié)同機(jī)制，妥善處理規(guī)劃與運(yùn)行的關(guān)系。基于本風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估體系的具體計(jì)算步驟如圖2所示。計(jì)算中需要計(jì)及故障概率和故障影響，同時(shí)還要考慮到具體系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)承受能力。

3　算例分析

以2015年廣東電網(wǎng)500 kV規(guī)劃方案為研究案例，本研究包括廣東電網(wǎng)全境輸電網(wǎng)設(shè)備，覆蓋廣州、深圳、東莞、佛山等23個(gè)廣東地級(jí)市的配電網(wǎng)設(shè)備以及與廣西、香港、澳門電網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備等，共包括2 626條母線，1 475條輸電線路，2 064臺(tái)變壓器及198臺(tái)發(fā)電機(jī)。設(shè)備故障概率計(jì)算基于廣東電網(wǎng)歷史可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以4×720線型單位長(zhǎng)度的阻抗作為線路長(zhǎng)度計(jì)算的基準(zhǔn)阻抗。

本文故障集選取包括500 kV線路、母線、變壓器N-1故障以及500 kV同塔雙回線路故障。基于BPA軟件，對(duì)故障集中各故障事件進(jìn)行靜態(tài)安全分析，并基于靜態(tài)安全分析結(jié)果進(jìn)行運(yùn)行安全控制策略分析，記錄導(dǎo)致負(fù)荷損失的故障事件。

結(jié)果表明，共有28個(gè)故障事件會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失負(fù)荷，其中變壓器故障事件為23個(gè)，母線故障事件為3個(gè)，同塔雙回線路故障事件為2個(gè)，這些故障事件導(dǎo)致的失負(fù)荷值如圖3所示。

圖3　故障事件的失負(fù)荷指標(biāo)Fig.3　Loss load indexes of each force outage

根據(jù)各故障事件的故障概率和故障事件導(dǎo)致的失負(fù)荷值可以計(jì)算得到各個(gè)故障事件的概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，如表1所示。

為保證對(duì)所有電網(wǎng)事故作出足夠保守的等級(jí)劃分，計(jì)算區(qū)域分界值時(shí)采用最低的元件故障率（母線故障率）作為基準(zhǔn)元件故障率，結(jié)合失負(fù)荷值計(jì)算規(guī)劃和運(yùn)行之間的責(zé)任分界值。由于廣東電網(wǎng)總負(fù)荷約為80 000 MW，500 kV母線故障概率為0.000 691，根據(jù)國(guó)務(wù)院599號(hào)令［22］中對(duì)于各類事故等級(jí)的負(fù)荷損失界定，文中輕微事故與一般及以上事故的失負(fù)荷概率風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分界值為80 000× 4%×0.000 691=2.21。

表1　導(dǎo)致失負(fù)荷的故障事件風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)Tab.1　Risk indices of forced outage

由于輕微事故對(duì)系統(tǒng)影響較小，故障風(fēng)險(xiǎn)較低，運(yùn)行部門可以采取多種措施予以預(yù)防，例如安裝保護(hù)、安穩(wěn)裝置，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)、改造和升級(jí)等，可以最大程度地降低故障發(fā)生的可能性，提高故障設(shè)備的可靠性，與規(guī)劃手段相比，經(jīng)濟(jì)成本更低，故障解決措施更簡(jiǎn)便可行，因此輕微事故可歸入運(yùn)行負(fù)責(zé)區(qū)域；一般及以上事故由于故障影響和風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)電網(wǎng)存在較大的潛在威脅，需要通過(guò)新建設(shè)備等手段預(yù)防故障發(fā)生，因此此類事故應(yīng)歸入規(guī)劃負(fù)責(zé)區(qū)域，所以本文中規(guī)劃與運(yùn)行責(zé)任分界的概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分界值為2.21。

圖4為28個(gè)故障事件的失負(fù)荷值與故障概率關(guān)系，圖中圓圈的大小與概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的大小成正比，圓圈越大故障風(fēng)險(xiǎn)越大，對(duì)系統(tǒng)的可靠性造成的危害也越大。由圖可見(jiàn)，既有高故障概率和高影響的故障事件，也有低故障概率和低影響的故障事件，或者只是某一指標(biāo)較高的故障事件；同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)可靠性危害最大的故障并不一定是對(duì)系統(tǒng)物理影響（失負(fù)荷值）最大的故障。

圖4　故障概率和失負(fù)荷值關(guān)系Fig.4　Relationship between force outage rate and loss load value

依據(jù)圖1所示原理和區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)閾值，可以對(duì)各故障事件進(jìn)行區(qū)域劃分，確定規(guī)劃與運(yùn)行之間的職責(zé)界線，針對(duì)不同區(qū)域的故障事件交由不同部門處理，并據(jù)此作出圖4中的閾值分界線。

由圖4可以直觀地了解如何通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)協(xié)調(diào)規(guī)劃與運(yùn)行。圖中，概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)超過(guò)2.21的故障被劃入規(guī)劃負(fù)責(zé)區(qū)域。這些故障的故障概率或故障影響較大，風(fēng)險(xiǎn)值較高，由調(diào)度部門負(fù)責(zé)處理易導(dǎo)致較嚴(yán)重的負(fù)荷損失，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響，因而應(yīng)該通過(guò)規(guī)劃部門加強(qiáng)系統(tǒng)規(guī)劃、新建電網(wǎng)設(shè)備、調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方式處理。而其余概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)低于2.21的故障被劃入運(yùn)行負(fù)責(zé)區(qū)域。這些故障具有一定的故障概率和故障影響，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)并不太高，雖然會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成一定程度的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，但通過(guò)規(guī)劃手段進(jìn)行處理往往成本高昂，經(jīng)濟(jì)效益較差，因此可由調(diào)度部門通過(guò)安裝保護(hù)、安穩(wěn)裝置，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)、改造和升級(jí)等方式予以解決。

4　結(jié)語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)行的可靠性標(biāo)準(zhǔn)往往過(guò)度依賴規(guī)劃階段的工作，評(píng)價(jià)指標(biāo)也局限于電壓越界、過(guò)載等問(wèn)題，不能與電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行有效切合，實(shí)際上是割裂了規(guī)劃與運(yùn)行工作。此外，傳統(tǒng)方法中，電力公司一般采用確定性方法（如N-1原則）來(lái)判斷何種條件或情況下系統(tǒng)會(huì)發(fā)生故障。然而確定性方法并沒(méi)有考慮到因元件的故障率不同而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障隨機(jī)性，由此導(dǎo)致分析結(jié)果與實(shí)際情況存在差異，不能起到很好的實(shí)際指導(dǎo)作用。

本文利用設(shè)備故障率和產(chǎn)生的后果得到量化電網(wǎng)事故的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，根據(jù)概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行故障事件的責(zé)任區(qū)域劃分，并用廣東電網(wǎng)500 kV規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)作為案例說(shuō)明這種方法的實(shí)際意義。廣東電網(wǎng)母線故障極少發(fā)生，根據(jù)概率失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)將失負(fù)荷值較大但故障概率較低的母線故障劃入運(yùn)行負(fù)責(zé)區(qū)域，避免了較為昂貴復(fù)雜的新建母線、斷路器或者調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等處理措施，而是基于調(diào)度手段預(yù)防故障事件的發(fā)生，降低經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。通過(guò)廣東電網(wǎng)500 kV規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)實(shí)際算例結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，基于概率認(rèn)識(shí)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論能從實(shí)際運(yùn)行角度出發(fā)，判斷各種設(shè)備的故障情況，分析設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，符合工程實(shí)際，更具科學(xué)性和合理性。

由于系統(tǒng)的規(guī)模和設(shè)備故障率的不同，計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)也是不盡相同的，并且不同電力公司對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的承受能力也有所差異［23］，所以不同系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)劃分區(qū)域時(shí)的具體閾值是不盡相同的，需要具體情況具體分析。

本文的研究表明，風(fēng)險(xiǎn)理論可以幫助系統(tǒng)規(guī)劃人員和運(yùn)行人員判斷哪些故障需要解決以及采取哪些措施解決，有效地切合了工程實(shí)際，并可據(jù)此協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行之間的關(guān)系。

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Coordination of System Planning and Operation Based on Risk Theory

LEI Yunkai1，CAI Guanglin2，ZHENG Xiubo2，ZHANG Pei1
（1.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.Guangdong Power Grid Planning Research Center，Guangzhou 510080，China）

Reliable system planning and credible stability control measures are the two important aspects to ensure the reliability of power system.However，because planning and operation belong to two different departments，there are lack of coordination between planning and operation.Based on the risk theory，a general framework to coordinate sys?tem planning and operation is proposed.The proposed method uses probabilistic loss of load risk index clarify the re?sponsibilities between operation and planning.This approach is examined using Guangdong test system.The study re?sults demonstrate the feasibility of our proposed method.

risk theory；planning and operation；loss of load；probability

TM 715

A

1003-8930（2016）03-0049-06

10.3969/j.issn.1003-8930.2016.03.009

雷云凱（1990—），男，博士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。Email：leiyunkai@163.com

蔡廣林（1980—），男，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行，電力系統(tǒng)穩(wěn)定。Email：tonysang_ren@ 163.com

鄭秀波（1984—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檩旊娋W(wǎng)規(guī)劃。Email：zhengxiubo@gd.csg.cn

2014-04-14；

2015-05-13

天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目（13TXSYJC40400）