電力系統復雜性及其相關問題研究

文/陳珊、吳虹 樂清市電力實業有限公司 浙江樂清 325600

在人類發展的歷史進程中，電的發現與利用極其具有劃時代的意義。早在古希臘時代人們就發現了摩擦產生電的現象。在之后的歷史中，法拉第發明了發電機，而后又有諸多偉大的發明家圍繞“電”發明了各式各樣造福人類的工具。在新世紀的人們已經將電力的利用充分融入了生產生活中，電網也與人們生活息息相關，真實地關系到人們的生產生活。因此，認識到電力系統的復雜性并研究簡化，進而更好地控制其運行過程至關重要。

1、電力系統的復雜性

1.1 電力系統的工作原理及整體性

從電力系統的構成與運行過程即可發現其存在復雜性的說法極具來源。電力系統通過特定設備將人類無法直接利用的一次能源轉化為能被直接利用的電能。這一過程就極其復雜，電力設備承載著完成這一環節的任務，設備中的零件相互關聯作用，構成一個整體。若其中一個零件故障或其中一個環節出錯，都會導致整個電力系統出現差錯，后果不堪設想。

1.2 電力系統的廣泛使用

隨著全球人口增長和各國科技的飛速發展，全球用電規模快速擴大，用電量激增。因此，電力系統被要求的承載能力也隨之增大。在人們日常生活中隨處可見的電網，錯綜復雜但是彼此相連、作用密切。正是這些彼此相連的電網造就電力系統能被大面積地廣泛使用，但同時也正因為如此，局部細小的電力故障也會順著一根根連接的電線傳遞，進而影響龐大的整體。在人們日常生活中不可避免的停電事故就是最佳證明，即使是一次短暫的、小范圍的停電也會導致人們日常生活的諸多麻煩，而規模大的停電事故還會造成數目龐大的財產損失。電力系統的使用利弊皆有，但其弊端隨著利處而來，造成其不可避免的復雜性[1]。

1.3 電力系統的性質

電力系統具有實時性、開放性、隨機性等特有性質。電力系統的實時性使電力能夠通過電力設備瞬間傳遞。電力系統的開放性使其可以廣泛地在全球傳遞。相對應，同時電力使用范圍的擴大也增加了電力系統的復雜性。隨機性也是促進復雜化的重要因子，由于不可控制的因素，例如人為損壞電網、自然災害中斷信息，電力系統的運行不能被盡數掌握。諸多性質使電力系統的復雜性累加，只有理清源頭才可以動身研究解決方案，進而更好地造福人類[2]。

2、電力系統復雜性相關問題的研究

2.1 對電力系統的運行進行實時監控

當今世界科技發展可謂日新月異，層出不窮的新科技產物應用到人類的生產生活中，可視化技術在其中占有擁有相對重量的一席之地。這一新興技術產品給人類生活帶去不少便利。電力系統的復雜性也可以利用可視化技術減輕。電腦可以對相關區域的電網電力系統進行3D建模，然后利用可視化技術記錄電力系統運行過程，還原電網實際運行狀態。若電力系統出現故障，利用電腦設備模擬狀況，進而分析討論尋找最佳解決方案。這樣相比在實際中尋找事故點以及分析原因的做法，不僅省時省力，也減少了經濟消耗。電力系統的復雜性也因此被削減。

2.2 預防電力系統大規模罷工

在電網的鋪設過程中，線與線、網與網的結構注定了電力系統的相對相關性。而要減弱電力系統的復雜性，必定離不開對電網電路的設置進行相應調整。首先，區域電網中的電路彼此相連，而不是一個單獨的個體。人們可以演示區域停電狀態下受影響的位置并分析，計算停電范圍的規模并對電路稍作修改，盡可能縮小受影響范圍。區域與區域間的電路連接也要分析修改，使電網呈現出防御性[3]。

2.3 對電力系統實施保護

配置繼電保護裝置可以保護電力系統免受損壞而如常工作。電力系統在日常運作過程中若出現問題，同時各個串聯發電機的相角差相對微小，那么此時便能把出現問題的設備從復雜龐大的電力系統中剔除。當安裝了繼電保護裝置并啟動后，電力系統便能迅速對問題線路做出判斷與行動，一一處理電路運行中的障礙，解決問題后電力系統得以正常運作。

2.4 在電力系統中融合科技力量

電力系統的運行與革新升級離不開日新月異的科學技術。利用高新科技對電力系統進行復雜性的分析演算，對電路進行定期檢查維修。對有一定年代的電路和電路布置進行翻新設計，降低電路故障的發生幾率。設計復雜性低的電路布置方案并應用到生產生活中[4]。

3、保障電力系統正常運行

電力系統的正常運行取決于電力系統是否可靠，是否能夠被充分利用。一個電力系統能否正常運轉關系到被其圍繞的地區能否按照預期發展，由此可見電力系統的可靠性需要得到保障。

首先，要獲得一個電力系統中各個相關部件的可靠度，從小的節點計算分析進而擴大到整體。其次，在不同狀態下電力系統的可靠性也都需要被計算分析。在正常通電狀態下記錄電力系統運作的數據，同時也要模擬停電故障時的電力系統狀態，對所得數據進行比較分析，測出電力系統的可靠度。最后，在測試實踐的過程中分析電力系統的布置，若有更佳方案可以降低其復雜性，便采取新方案，在分析計算中促進電力系統的升級。

結語：

隨著時代的進步、科技的發展，人們對生活質量的要求越來越高，電能作為人類生產生活的必需品，起著至關重要的作用。電力系統具有復雜性不可避免，但是分析處理其復雜性轉而更好地被人類利用，這是雙贏的做法。人們在擴張電力系統的利用范圍時，要注意對電力系統進行保護，不能盲目地追求大范圍電力開發而不顧電路設置安全性，如此舉動容易釀成電力安全的災禍，誘發生命危險。因此，重視并保護電力系統相當重要，同時人們也要關注電力系統的復雜性以及其相關問題，進而讓其更好的被利用服務人們。