電力系統安全風險評估分析

靳顏顏　郝園園（國網山東嘉祥縣供電公司，山東濟寧　272400）

電力系統安全風險評估分析

靳顏顏郝園園
（國網山東嘉祥縣供電公司，山東濟寧272400）

電力系統的安全關系到國家的安全、社會的穩(wěn)定以及人民的生活。本文首先對電力系統安全風險評估的指標體系進行簡單的論述，其次詳細分析了基于狀態(tài)檢修的電力系統故障概率模型，然后對電力系統安全風險評估進行分析，最后對全文進行總結，提出一種基于狀態(tài)檢修的電力系統風險評估方法，該方法充分考慮了電力系統的不確定性、事故發(fā)生的概率及事故的后果，能較好的描述電力系統的安全風險水平，有效地克服了確定性方法的不足。

電力系統安全風險評估分析

隨著我國電力系統規(guī)模的擴大，可能引發(fā)大面積停電的因素也不斷增多，因此在全面考慮各種因素的基礎上對復雜電力系統進行安全風險評估的需求更加迫切。因此，在加強電力系統安全穩(wěn)定控制研究的同時，也必須注重對電力系統進行安全風險評估分析，以使相關人員可以及時地了解整個系統的安全風險，從而有針對性地提出防范對策。

1　電力系統安全風險評估的指標體系

電力系統運行的安全性，是指在突發(fā)性故障引起的擾動下，系統保證避免發(fā)生嚴重供電中斷的能力。電力系統復雜，需要構建一定的風險評估指標體系。風險評估指標是風險評估的關鍵，只有建立科學、合理、實用的評估指標體系，才能對電力系統的安全風險進行客觀、準確的評估，評估結果才具有實際指導意義。電力系統的安全性評估研究主要有3類方法，即確定性評估、概率評估、風險評估。電力系統由大量的發(fā)電機、變壓器、母線、架空輸電線路、斷路器、隔離開關負荷等元件組成。設備停運是系統失效的根本原因，系統風險評價首要工作就是要確定元件的停運模型。

圖1　風險指標計算流程圖

由于風險按每一個元件、每一起事故和每一類安全性問題進行計算，因此可以將對系統的整體風險評價進行分解，分解為對各類安全性問題的評估，并分類計算風險指標值，來反映系統安全問題的不同方面。在本文中定義了四類安全性問題，分別是過負荷風險、低電壓風險、電壓崩潰風險和功角失穩(wěn)風險。根據這些風險建立一套具有科學性、實用性、完整性的安全風險評估體系。該體系包含了結構、技術、設備三大方面的風險指標。

2　基于狀態(tài)檢修的電力系統故障概率模型

本文基于狀態(tài)評估推算設備故障率的方法，在此基礎上，按各狀態(tài)量對線路安全運行影響程度的輕重進行權重，通過對歷史數據進行統計和當前設備進行評分以及權重系數建立了系統元件狀態(tài)量評價表，從而對電力系統線路元件故障率進行評價。并依據2008年初國家電網公司頒布了《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》和相關設備的狀態(tài)評價導則，該導則為輸變電一次設備的狀態(tài)量擬定了扣分標準。具體的基于狀態(tài)檢修的電力系統故障概率模型如下：

研究表明，設備狀態(tài)評分與故障率之間存在如式（2-1）所示的指數關系：

式中：ISE：設備狀態(tài)評分值，即通過設備狀態(tài)評價導則獲得的狀態(tài)評價得分；

K：比例系數；

C：曲率系數；

p：平均故障率，其取值范圍O～1。

由上式可見，狀態(tài)評分的數值越大，設備故障率也就越高。

關于公式（2-1）中K、C值的求取，需根據各電力企業(yè)所轄電網的線路元件狀

態(tài)和平均故障率進行統計計算，求得適合于該區(qū)域電網的K、C值，統計計算方法如下：

根據收集數據的統計，可以由年故障線路元件數與線路元件總數得出線路元件的年故障發(fā)生率，即

式中：n：故障線路元件數；

N：線路元件總數。

基于歷史統計數據的最小二乘擬合公式為：

式中：p：線路元件的年故障發(fā)生概率；C×ISEi

Ni：某一分類的線路元件數；N：線路元件總數；i為線路元件的分類，i=1～4；

ISEi：根據i的分類按照對應于ISE分值上下限的平均值代入。

只要獲得某地區(qū)電網2年及以上的線路元件故障率p的統計數據及線路元件狀態(tài)評分ISE，就可以通過反演計算獲取適合于該區(qū)域電網的比例系數K和曲率系數C。

3　電力系統安全風險評估分析

電力系統安全風險評估分析首先要根據上文構建的指標體系和電力系統模型來計算和分析。具體操作包括風險指標計算和系統安全風險評估分析。

在計算流程中，如下圖1。

首先確立初始計算條件以及研究對象，包含所有需要計算的可能發(fā)生故障的元件；利用已知歷史數據計算目標集內每個故障發(fā)生的概率。對于設備停運故障，計算每個故障發(fā)生。后系統的潮流分布情況，從潮流結果中運用有效數據按照上面所建立的模型計算過負荷風險指標、低電壓風險指標。對于電壓崩潰指標中的有功裕度值，計算的是所研究區(qū)域中所有負荷同時按一定比例增長的結果；其中負荷增長過程中，設負荷功率因數不變。功角失穩(wěn)指標只計算線路兩端發(fā)生短路故障的情況。求出每個故障下的各種風險指標。最后，當集內的所有故障全部計算完后，通過風險指標的整合對系統安全性進行風險評估分析。

4　結語

本文首先提出了一套電力系統風險評估的評價指標體系，針對狀態(tài)檢修電力系統風險評估的量化需求，提出了一套的概率模型。最后，給出該評價指標計算路徑和評價方法流程在電力系統安全風險評估中的應用的步驟，可為電力人員提供借鑒與參考作用。但電力系統安全風險評估通常是在政府的監(jiān)管下進行的，因此評估體系必須符合便于政府監(jiān)管部門開展評估工作的原則。

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