電力系統運行可靠性綜述

摘要：開展電力系統運行可靠性的研究對保證系統的安全可靠運行具有重大意義。首先分析了影響電網運行可靠性高度的因素，即：人為因素和電網自設客觀因素。其次介紹了當前國內外電網運行可靠性的評估方法的研究現狀。最后，在此基礎上，提出了提高電網運行可靠性的措施。

關鍵詞：電力系統；運行可靠性；評估方法；提高措施

作者簡介：李大鵬（1973-），男，河南洛陽人，河南省電力公司洛陽供電公司，高級工程師；高軍委（1965-），男，河南洛陽人，河南省電力公司洛陽供電公司，工程師。（河南 洛陽 471003）

中圖分類號：F273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）30-0094-02

隨著電力系統向著高等級、高容量和互聯電網的發展，電力系統的運行安全性和可靠性問題日益突出。[1-3]美加大停電事故后世界各國發生了多起嚴重的停電事故，嚴重影響了日常的生產和生活，造成了巨大的經濟損失。為了確保電網運行的穩定和安全，人們對電力系統運行可靠性的認識提高到了一個新的高度，將電網的運行可靠性提高到了國家安全的戰略層面上，并作為電網運行首要考慮的因素。[4-6]

在此背景下，本文對電網運行可靠性的影響因素，電網運行的可靠性計算方法和提高電網運行可靠性的方法進行了研究，系統的論述了上述三個方面在國內外研究的進展情況，為廣大電網運行工作人員提供了指導和借鑒作用。

一、電網運行可靠性的影響因素

電網運行可靠性的影響因素主要可以分為兩個方面，[7-10]一是電網設計和運行過程中人的因素，二是電網運行過程中元件的老化和系統運行方式的變化等客觀原因引起運行可靠性改變的因素。

1.人為因素影響電網運行可靠性

（1）輸電線路塔基設計的好壞直接影響電網運行的可靠性。在電網輸電線路的建設周期中，塔基的建設時間占整個線路建設時間的一半以上，其設計的好壞，直接影響到線路的安全性，因此塔基的設計與施工，對電網的運行可靠性息息相關。而且塔基的假設跨度大，會遇到不同的地質條件，需要對塔基在不同的地質條件進行逐個設計。因此，輸電系統設計需要結合實際的地質條件，因地制宜才能保證輸電線路的安全、穩定運行，才能提高電網運行的可靠性。

（2）違章建筑造成輸電線路的故障影響電網運行的可靠性。在許多的鄉村，由于安全性意識的薄弱和管理的不足，許多的違規建筑建在輸電線路的下方，使輸電線路與地面之間的安全距離減少，當遇到下雪冰雹等惡劣天氣時，容易發生由于瞬間短路而引起跳閘等事故。此外，在施工過程中建筑觸及線路也會造成電網安全運行的隱患。

（3）人為故障破壞電網造成電網可靠性降低。電力對人們日常生活的作用不言而喻，可是總有一些不法分子為了追求一點利益，盜取輸電線路和電力設置裝置，當作廢品謀取一些小的利潤，給電網的安全性和可靠性造成重大影響，嚴重影響了人民的生產生活，給國家造成了巨大的損失。因此，輸電線路被破壞是影響電網可靠性運行的一個重要因素。

2.電網自身客觀因素影響電網運行可靠性

（1）元件可靠性的高低是影響電網運行可靠性的重要因素。電網由一個個元件有機的組成，因此元件的可靠性是電網運行可靠性的根本和基礎。電網中元件的逐步老化，負荷的隨機波動使系統中的參數超越其可靠性約束，同時計算機軟硬件系統、信息通信系統等的老化，會引起控制、保護誤動，這些都是影響電網運行可靠性的關鍵因素。

（2）系統運行狀態的變化對電網運行可靠性的影響。系統運行可靠性的降低直接表現是發生各種擾動之后的系統運行狀態的轉變，主要表現在兩個方面，一是負荷的變化，發電機組出力和補償裝置出力的波動，引起了系統運行點的變化，進而引起了網絡潮流的變化。二是繼電保護裝置的誤動、拒動，人為的誤操作；自然災害引起的設備缺失等原因造成系統的潮流進行重新分配，進而對電網運行可靠性造成影響。

二、常用的可靠性評估方法

電網運行的可靠性評估方法主要是統計法、解析法、模擬法和基于人工智能的可靠性評估方法。[2-9]

1.統計法

早期的電網運行可靠性主要是基于歷史統計數據來計算電網運行可靠性，根據收集的歷史統計資料，通過對數據進行處理，進行擬合得到一些經驗公式，在此基礎上，根據這些公式預估得到系統元件的可靠性指標，然后按照類似的方法，得到整個系統的運行可靠性指標。但是這種方法的缺點是隨著電網規模的不斷擴大，電網運行的可靠性指標結果與實際的偏差較大。

2.解析法

解析法主要是事故枚舉法，這種方法通過逐個考察某類事件的所有的可能情況，通過歸納推理得到事物的可靠性。這種可靠性評估方法在電網規模較小的情況下，同時只考慮電網中發生的單一故障時，事故枚舉法具有很高的精確度；但是當電網的規模較大，且需要考慮電網中可能發生的多處故障時，基于事故枚舉法的解析法效果較差，計算結構誤差較大。

3.模擬法

模擬法是電網運行可靠性的另外一種評估方法，這種方法在小規模電網中得到了普遍的應用，但是當電網規模發生增長時，則不能準確得到系統可靠的實際結果。

4.基于網絡理論的解析法

近年來，基于復雜網絡理論的電網運行可靠性評估新方法開始得到應用，主要有自組織臨界理論、OPA模型可靠性評估方法、集群分布式模型方法、分形理論和混沌理論等可靠性評估方法。但是，由于實際的電網比較復雜，要模擬各種可靠性評估方法中的全部性質還很困難，因此限制了這些基于網絡理論解析方法的實際應用。

5.基于人工智能的可靠性評估方法

學者們嘗試將人工智能方法引入到可靠性分析領域，主要有專家系統和人工神經網絡電網運行可靠性評估方法。

基于專家系統的可靠性評估方法的關鍵在于知識的獲取和規則的匹配，通過自治的和智能的交互作用，多智能系統可以實現廣域控制，協同實現全局目標。基于人工神經網絡的可靠性評估方法的一個優勢在于其能考慮網絡結構的變化，但是由于人工神經網絡在訓練的過程中需要花費大量的計算時間，因此限制了該種方法在線中的實際應用。

三、提高可靠性運行的措施[5-10]

1.加強輸電線路安全運行管理以提高電網運行可靠性

輸電線路及其周圍環境對輸電線路及其電網運行可靠性具有重要作用，而加強輸電線路的安全運行管理是提高電網安全運行的一個重要手段。為了加強輸電線路的管理，需要在電力線路的建設過程中嚴格執行各項規章制度，嚴格按照各項要求進行建設，統籌安排，因地制宜的選擇線路建設的路線和線路塔基的設計。杜絕電力線路建設過程中的隨心所欲，降低要求、各行其是和不重視的工作作風，只有按照按章執行、嚴格把關的態度才能把電力安全生產搞好，才能從本質上提高電網運行的可靠性。

2.加強設備狀態的正常運行以提高電網運行可靠性

保證設備的運行狀態處于其安全運行的約束條件內，保證輸電線路的安全穩定運行。根據線路路段的實際情況，將線路換為不同的區段加以管理。在此基礎上，通過開展設備的狀態檢修計劃，組織檢修人員定期對線路進行巡視和檢修。在巡視的過程中，對特殊線路或者設備要有針對性的進行檢查、實驗，及時的分析和總結線路或者設備的現狀和可能存在的隱患和問題；對發現的隱患和問題要及時的進行檢修。在檢修的過程中，要做到認真對待，重視線路或者設備可能存在的每一個問題，及時的總結設備的運行經驗，分析其發生的原因、發展過程和規律，及時的提出一些相應的防范措施。

3.提高電網運行人員的專業素質以提高電網運行可靠性

可靠性水平是電網運行狀況的一項綜合評價指標，反映了電網運行和電網管理者的水平，同時也是電網企業經濟利益的直接決定性因素，因此必須制定必要的考核標準，完善管理體系，落實考核制定。

4.提高設備的健康水平，降低故障發生率以提高電網運行可靠性

不斷更新設備，提高設備運行的可靠性。隨著科技的不斷進步，電力系統的設備也在不斷的更新，對舊的設備進行實時監測或者采用新的高科技設備取代舊的設備能有效降低設備的故障率，提高設備運行的安全性和可靠性，提高電網運行的可靠性水平。同時，要加強設備的運行維護工作，提高設備的運行健康水平，以保證供電的可靠性和連續性，進而提高電網運行的可靠性水平。

總之，開展電力系統運行可靠性的研究對保證系統安全可靠運行具有重大意義。

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（責任編輯：孫晴）