一種設備停運分析和電網預警新方法

桂前進++黃向前

摘要：各種原因的設備停運，會使電網的運行拓撲發生變化，從而影響到電網的供電能力和故障承受能力。文章根據電力生產的特點，將設備停運劃分為4大集合，然后利用集合運算及邏輯判斷的知識提出一種基于計算機輔助分析的設備停運判別方法，接著在此基礎上構建了反映停電風險大小的電網風險評估模型，最后就電網預警定級體系的建設進行闡述，并佐以計算實例。文章的目的是希望為提高電網運行風險分析和管控水平而拋磚引玉，為電網安全穩定運行提供高效智能化決策和快速反應能力支撐。

關鍵詞：設備停運；電網預警；N-1；

中圖分類號 ： TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

因計劃檢修、電網改造、突發故障等原因，電網中的供配電設施會經常出現停運。雖然我們的電網規劃至少滿足“N-1”，但這不等于設備停運不會給電網運行帶來風險。文章欲通過分析設備停運情況，找出電網薄弱環節并確定風險級別，實現未雨綢繆。

1 設備停運與電網穩定的關系

當前的電網建設基本基于“N-1”準則，該準則下的電網穩定性分析：

⑴以變電站為例。雙變布置的110kV變電站低壓側分列運行（通過母分備自投保證“N-1”）。當1#變檢修時，其所帶負荷將倒到2#變。這時，若有突發事件導致2#變跳閘，則全所將失電，造成電網穩定性的極大下降。

⑵以線路為例。“手拉手”線路中的其中一回進行局部檢修，其未檢修部分的負荷將通過聯絡開關由對側線路轉供，這時運行段任一點發生故障，將在實際上造成兩回“手拉手”線路全停。

綜上，設備停運必然造成電網的可靠性下降，必然使電網出現運行薄弱點。對于這些薄弱點，我們要通過科學的方法加以排查，并給出薄弱程度，以引起關注。

2 設備停運的分析方法

2.1 設備停運的類型概述

就當前來說，設備停運不外乎兩大類：①計劃停運；②故障停運。其中，計劃停運是為了檢修帶缺陷設備，或者配合電網改造，其在本質上是可預知的，但受環境等因素影響，實際開完工時間可能與批準時間不吻合，使得電網分析不精確。而故障停運完全是不可預知的，需結合遙信、遙測及保護動作的綜合分析才能排查。為了實現對電網事前預控、事后快速響應，就需要借助計算機實時分析網絡中設備停運的情況，以及時形成應對性措施。

2.2基于計算機輔助的設備停運快速分析

實施步驟（按先后順序）：

⑴從EMS系統獲取電網基礎數據（如拓撲、遙測、遙信等）和保護遙信 （變位、告警等）；從電力OMS系統獲取未來時段的計劃檢修工作票數據。

⑵基于第一步驟中的基礎數據，通過圖論遍歷算法，統計出電網設備相連聯通鏈路數。遍歷規則：以某一主設備（指母線、發電機、主變和線路，下同）開始，其他主設備終止，遇到開關、刀閘設備則以其遙信狀態為閉合作為繼續遍歷條件，否則終止。

⑶提取聯通鏈路數為0的電網設備，構建集合W停運設備；結合遙測，從W停運設備中選擇一部分設備構成W可疑停運設備（要求是其遙測數據大于某一設定限值）。

⑷分析設備停運原因。具體為：①從檢修工作票數據中解析出檢修設備集合，記作W設備檢修。②基于保護動作信息，構建故障跳閘停運設備集合，記作W故障跳閘。③在①、②基礎上，對W停運設備、W可疑停運設備進行綜合判斷，分析設備停運的具體原因：若設備在W停運設備和W設備檢修中，則設備停運原因是檢修；若設備在W停運設備中，不在W設備檢修中，但在W故障跳閘中，則設備停運原因是故障跳閘；若設備在W可疑停運設備和W設備檢修中，則設備停運原因是設備檢修；若設備在W可疑停運設備中，不在W設備檢修中，但在W故障跳閘中，設備停運原因是故障跳閘；若設備在W停運設備或W可疑停運設備中，不在W設備檢修中，也不在W故障跳閘中，則設備停運原因為數據異常。

3 電網預警體系建設

3.1電網風險評估模型構建

作為電網運行和調控，僅僅掌握設備停運原因是不夠的，還必須了解在特定停運情況下的電網風險程度，以便制定預案，提前做好準備。為此，文章建立以下模型。

⑴定義停電風險。

（1）

上式中，為與相關停運設備有關的有功負荷，為各有功負荷的價值系數（反映其重要程度），為各有功負荷的停電概率。

⑵計算各種潛在因素（如外力破壞、繼保誤動、設備老化等）綜合作用下，各有功負荷停電的概率，即式（1）中的。

（2）

上式中：為負荷不停電概率，為為供應負荷的第個電力設備的停運概率（設與負荷有關的電力設備組合為）。

⑶設計總體流程。主要包含電網初始化、特定設備停運概率計算、電網拓撲更新、最小損失切負荷計算等步驟。

3.2預警級別定級

參考國網公司有關規定，電網預警級別按停電風險系數的大小來劃分，具體為特別重大（停電風險系數在40%以上）、重大（20%～40%）、較大（10%～20%）和一般（10%以下）4個級別。對于配電網的預警定級，可參照以下流程：①，計算停電概率1情況下特定待評價區域的停電總損失；②，采用上一小節所述方法，對待評價區域進行停電風險評估；③，將②的計算值除以①的計算值，得到停電風險系數，再對照預警標準，確定出預警級別。

3.3計算實例

文章以文獻[3]中IEEE43節點系統為例（限于篇幅，拓撲和參數不再列示），假設待評估區域為節點21、24、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、40、42所包圍的區域。計算得到該區域在“33-38”線路停運的情況下的停電風險系數為11.77%，即處于較大風險范圍。因此，應在確知“33-38”線路停運后，加強被評價區域電網的巡線力度，同時做好搶修準備，并通知沿線客戶做好應急預案等。

4 結語

設備停運不可避免，但我們應構建先進的數學模型來評估電網承受的風險，并以量化的方式確定預警級別。這一方面方便運維部門采取針對性措施，另一方面也能提升供電服務的質量，應予以推廣。

參考文獻

[1] 李 銳.基于停電風險評估的城市配電網應急預警方法[J].電力系統自動化，2010.（2）：38-39.

[2] 蘇海峰.考慮多種影響因素的配電網運行風險評估[J]，電測與儀表，2014.（3）：48-50

[3] 王興剛.電網運行風險評估方法[J]，云南電力技術，2013.（9）：173-174