淺談電網脆弱性評估方法

王進賢 劉雪

摘 要：目前，電力的發展已經滿足不了人們對電力的需求，各國的電力需求都在不斷增加。但近些年，我國電網系統經常出現一些問題，這引起了我國電力部門的重視，我國加大了對研究電力系統脆弱性的研究，并取得了研究成果。根據研究的角度和方法不同，對電網脆弱性的評估方法也有一定的差異。該文通過介紹電網脆弱性的研究現狀，對電網脆弱性的三種評估方法進行闡述。

關鍵詞：電網脆弱性 評估方法 電網節點 WAMS

中圖分類號：M71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0029-01

隨著現代化水平的進程不斷加快，人民生活水平也不斷提高，使得用戶對電力的需求日益增強。然而，我國是一個人口大國，使得我國的電力負荷過大，電力資源緊缺，加大對電網的建設成為解決我國居民用電的基礎。但隨著電網結構的越來越復雜，規模也越來越大，保障電力系統的安全運行成為了主要問題。在大力建設電網的同時，電網的脆弱性也在外界因素的影響下慢慢的表現出來了，對整個電網的性能進行評估成為了電網系統的設計中的主要環節。因此，如何有效的分析電網的性能，找出電網的脆弱部分，對于電力部門采取有效的措施并保障電網的正常運行有重要的現實意義。

1 電網脆弱性的研究現狀

1.1 電網脆弱性評估理論的研究現狀

20世紀70年代，電網脆弱性的概念被首次提出，但沒有引起重視。到了20世紀末，當人們再次提出電網脆弱性時，這才引起了重視。對電網的脆弱進行性評估是為了找到電網的脆弱環節，從以往對電力系統的脆弱性的研究來看，按研究角度的不同大致可以分為兩大類，即電網的結構脆弱性研究和和電網狀態脆弱性研究。電網結構脆弱性研究是基于電網節點來研究電網脆弱性的，而電網狀態脆弱性是基于電網的約束條件來研究電網脆弱性的。

1.2 電網脆弱性評估在電網中的應用現狀

21世紀初，世界各國開始將電網脆弱性評估作為電力行業的一個重點研究方面，以找出電網的脆弱性環節，從而有效的解決電力系統出現停電事故的問題。我國為提高電力系統的安全運行，對電力系統的脆弱性進行研究，并將研究得到的成果應用到對電網安全性的評估中去，隨后對電力系統停電的復雜性和電網結構的脆弱性進行了深入的研究。近些年，我國對電力系統的安全越來越重視，將電網脆弱性研究與電網的安全運行結合在一起，強調了電網脆弱性的評估對電力系統安全運行的重要性，為下一步研究打下了基礎。

2 電網脆弱性評估方法和評估指標研究

電網的脆弱性評估關系到電力系統的安全運行，下文筆者主要從三個方面對電網脆弱性進行研究，即電網節點脆弱性、基于概論和WAMS的電網脆弱性評估方法。

2.1 基于電網節點脆弱性的研究

發電廠或變電站在電網結構中相當于一個節點，而且每一個節點上都連有對應的電路。這樣就可以通過測量節點的電壓值，來判斷節點電壓是否超過規定值，從而分析電壓的不同是否會影響電網的運行。當電網線路發生變化時，都會影響系統的運行，因此，有必要研究電網的脆弱性區域，并可以用電壓對電網的靈敏度的影響角度來分析電網電壓脆弱性區域。隨著居民生活環境和生活水平的不斷提高，居民對電能的質量要求也隨之提高，導致部門城市的供電能力已滿足不了當地居民的要求。通過判斷電網頻率是否超過波動正常水平，來分析對電能質量的影響，雖然電力企業對電網的頻率要求把握很好，但還是有意外情況發生。目前，電網事故很容易影響電網的頻率變化，因此，通過電網頻率的變化來分析電網脆弱性區域不失為一個方法。

2.2 基于概論的電網脆弱性評估方法的研究

電網事故的發生不可預知，也找不到什么規律，只能采取概論分析方法對其進行預測，該方法是通過計算分析出電網發生事故的概論來測得電網的脆弱性。在我國的很多地區經常發生停電現象，對此可以分析出這是由級聯故障導致電網出現脆弱性的原因。當電網的某一區域發生事故時將可以導致級聯故障，而這一區域就是電網的脆弱性所在，由此就可以分析出電網脆弱性程度。由于影響電網脆弱性的因素是不確定的，使得評估方法也是不確定的，因此，采用概率方法對電力脆弱性進行評估并制定以風險指標為基礎的定量評估方法。由于電網事故的發生具有隨機性，事故造成的影響也是不可估計的，因此，可以在研究電網脆弱性時采取概論分析的方法。采用該方法得到的不同數據表示電網的脆弱性不同，由此就可以針對系統的可靠性來評估電網系統的脆弱點。

2.3 基于WAMS的電網脆弱性評估方法的研究

WAMS即廣域測量系統，它能夠對電網的運行進行實時監測，并具有高速通信、高精度測量和快速反應的特點，對規模比較大的電網系統有著重要的作用。該系統注重對電網運行的數據進行測量和記錄，但卻不能及時的將記錄的信息傳輸給企業，缺乏對數據的分析功能。然而，在對電網的脆弱性進行評估時，需要對外界或人為因素影響電網的運行變化做出及時的分析，并采取準確有效的計算方式，最后根據測得的數據找出電網的脆弱性所在。因此，如何將電網的各種信息集合在一起，并對這些信息進行分析和整合，成為研究電網脆弱性的重要環節。基于WAMS的電網脆弱性研究步驟為：首先根據WAMS記錄的數據判斷是否會發生電網故障，然后分析結合WAMS記錄的數據分析電網的頻率、公角和電壓是否趨于正常水平，從而判斷電網在哪個區域是比較脆弱的，最后對根據分析得到的電網脆弱區域進行有效的控制保護。同時，用計算機技術對電網脆弱性分析指標進行編程，使其變成一個軟件包的形式，并植入到WAMS的系統中，這樣就可以開發出評估電網脆弱性的子系統。

3 結語

電力行業的發展關系到我國國民經濟水平，電網的安全與人們生活息息相關。一旦電網發生大面積停電事故，將嚴重影響到人民的生活、社會穩定甚至是國家。隨著電力系統的不斷發展和規模的擴大，電力已經成為人民日常生活中的重要的一部分，同時，它也是一個國家的經濟命脈。電網是基于計算機系統研究的，其系統結構相對比較復雜，這也導致了在電網中容易出現一些問題。因此，在現有技術手段的基礎下，研究電網的脆弱性，降低電網事故發生的可能性，對于保障電網系統的安全運行也有一定的現實意義。

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