配電網設備故障停電風險實時評估分析

王若宇++陳光

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，無論是社會還是個人，對于電的質量要求越來越嚴格。配電網作為電能輸送最重要的環節，起著至關重要的作用。本論文會細致分析配電網的運行狀況，確定運行狀況對于提高供電可靠性具有非常重要的意義；另外還會提出設備故障的內部和外部風險源，并進行概率分析；著重研究惡劣天氣對配電網的影響；實現對配電網設備故障停電風險的實時評估。

關鍵詞：配電網；設備故障；停電；風險評估；實時分析

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0106-01

電力企業的穩定運營是確保廣大向用戶用電安全的前提和保障，但是在實際運行過程中，有些因素會導致配電網設備出現故障，從而帶來風險，例如供電不足或中斷等情況，給人們的生活和國家經濟發展造成嚴重損失。據統計，當配電網發生故障而停電時，對用戶居民的影響是最突出的。實踐表明，影響居民停電的主要故障，都是發生在配電網故障。因此，進一步完善配電網設備的實時評估和檢修，并主動采取相應措施調節，能夠有效讓故障風險和設備損失降到最低，從而提高配電網設備的供電可靠性能。

1 配電網設備故障停電風險評估概述

配電網設備故障主要是由于以下兩個原因：其一就是電氣設備發生停車以及故障發生概率，其二就是故障停電對用戶的影響程度。如果我們把配電網的實時風險設計為X1，用t來表示某一個特定時刻，我們就可以用下式表示設備故障發生時的概率與影響程度相乘風險。

P（X1I￡）= R。（Xit）L（X。）

其中，用P（X1I￡）代表的是t時刻的設備X。所能發生故障時的概率；L（X。）代表的是設備X的停電時的實際影響程度；R。（Xi）則代表的是t時刻X。所發生的故障停電風險值。

所以說，在對配電網的設備故障進行具體的評估分析時，必須要第一時間掌握和了解設備發生故障時的概率和停電時的影響程度。設備由于故障而產生的影響程度越高，那么發生故障概率的程度就會水漲船高，其風險也就會隨之越大，因此，必須要引起足夠的重視，同時還要采取行之有效的防范措施。

2 配電網設備故障停電風險源及概率分析

眾所周知，任何設備故障都是由內外兩種因素共同作用產生的結果。內部因素主要包括了電氣設備自身的物理屬性和原因，以及設備在整個運行過程中的過負荷故障等因素；外部原因有風雨雪電等天氣狀況的影響及某些施工的損毀等。這些因素都成為配電網設備故障停電的風險源。

2.1 內部因素

設備自身故障率，設備本身總會存在故障率。一般認為，很多零件的故障率呈浴盆狀，饋線上的每一個設備，它們故障率的變化通常都會分為3個階段，及下降階段I和不變階段Ⅱ以及上升階段3個不同的階段。下降階段I的范圍處于設備的磨合階段，因此，故障率是呈逐漸下降的趨勢，其特點就是往往會高于平穩的故障率。而對于部分Ⅲ，設備故障率則一直呈上升趨勢，原因在于設備的使用年限時間較長，設備老化嚴重。

設備過負荷故障率，配電網設備過負荷運行出現故障的情況并不是百分之百的。通常情況下過負荷的水平和設備故障都是成正向關系。過負荷的水平變化會直接導致設備發生故障。當設備電流量小于等于額定電流量時，就會很少發生設備故障；隨著設備電流量的增多，設備故障的概率就會隨之變大，且概率增加速率逐漸加快。在對設備進行故障評估時，配電網設備過負荷引起的設備故障率可以在設備自身故障率之上再加入設備的過負荷值，然后根據效用函數，計算出過負荷引發設備故障的概率。

2.2 外部因素

風雨雪電也會使配電網設備遭到破壞，從而帶來一定故障風險。據研究，若統計期中發生惡劣天氣的次數分別為Ⅳ1和Ⅳ2，配電網中的設備總和為Ⅳ3，惡劣天氣引起的設備故障次數分別為Ⅳc1和Ⅳ伽，就可以得出因為惡劣天氣引起的設備故障率。

3 惡劣天氣對配電網設備故障的風險評估

3.1 惡劣天氣概括及對配電網影響

在氣象學中，惡劣天氣通常指發生突然且劇烈的災害性天氣。在此條件下，配電網承受各種各樣的壓力，如大風的強烈吹動，雨雪的附著侵蝕，雷電擊中等。配電網設備的故障率在此條件下會有著各種各樣的規律。而多種惡劣天氣可能會同時發生，如雨雪同時出現和大雨與雷電同時出現等。多種惡劣天氣同時出現對于配電網設備的影響更大，且呈現出非線性的特征。

3.2 惡劣天氣下配網設備模型

現有資料中，文獻提出了以下幾種設備評估模型。最優潮流停電模型：只適合某些故障情況下的配電網停電風險分析。元件聯失效模型：不能指出配電網的具體拓撲結構，只考慮了元件失效造成的級聯故障。小世界網絡模型：沒有指出設備關鍵程度的不一樣，只是想到了網絡拓撲結構。另外還有曼徹斯特模型及傳統電網連鎖故障事故連模型。綜上所述，這些模型沒有將惡劣天氣這個外部因素考慮進去，從而造成了以上這些模型無法適應惡劣天氣下配電網設備故障的復雜多變性特點。

4 結語

實踐表明，對配電網設備的故障停電風險進行實時評估分析，就能夠大大加強了配電網供電的穩定性和可靠性，所以就會極大程度的降低了設備故障。本論文結合實時概率值，并根據設備故障停電的不同影響因素，算出了某時刻設備停電故障的風險值。設備故障率全面結合了某時刻系統的運行狀況和內外部因素，根據狀態變量的輸入得出故障概率。最后，重點分析了惡劣天氣對配電網設備故障停電的各種影響，并列舉了惡劣天氣下配電網設備的各種不同的模型以及自身的優缺點，來理清惡劣天氣對配電網設備的故障率，因此得到了某點設備故障停電的不同風險值。

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