基于設(shè)備檢修時(shí)期的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估探究

李存山（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司鄄城縣供電公司，山東菏澤， 274600）

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基于設(shè)備檢修時(shí)期的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估探究

李存山
（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司鄄城縣供電公司，山東菏澤， 274600）

摘要：文章就調(diào)控值班人員在基于設(shè)備檢修時(shí)期的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行分析，在考慮電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中存在的不確定因素，利用線路過(guò)載、變壓器過(guò)載等五項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行了全面描述。

關(guān)鍵詞：設(shè)備檢修；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；設(shè)備故障率

0　前言

在電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，設(shè)備故障率的計(jì)算是其中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此電網(wǎng)調(diào)控值班人員在進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作時(shí)，可以基于狀態(tài)檢修設(shè)備故障率計(jì)算方法應(yīng)用進(jìn)去，這樣在很大程度上可以提升設(shè)備故障檢修準(zhǔn)確度和可信度。通常情況下，電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要有確定性分析法、概率分析法和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法等三種，其中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法在近幾年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注，因?yàn)檫@種評(píng)估法可以定量描述出事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性兩個(gè)非常重要指標(biāo)。本文筆者主要探討了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦法主要涉及到內(nèi)容的重要性，評(píng)估了在不同運(yùn)行條件下電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。并且還提出了多個(gè)以外部環(huán)境、負(fù)荷波動(dòng)等不確定性因素作為主要依據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。此項(xiàng)研究為電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了思路和依據(jù)，使得電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估成為可能。

電力網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，主要是由外部因素和內(nèi)部因素造成。其中，外部因素包括自然氣候?yàn)?zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、人為事故等，而內(nèi)部因素主要包括集約化風(fēng)險(xiǎn)、硬件風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、系統(tǒng)出現(xiàn)故障等情況。大運(yùn)行體系和傳統(tǒng)管理模式之間存在較大差別，這些差別會(huì)涉及到整體監(jiān)控、自動(dòng)化主站維護(hù)等，而在這些工作方面出現(xiàn)的隱患則統(tǒng)稱為集約化風(fēng)險(xiǎn)；硬件風(fēng)險(xiǎn)是指電氣設(shè)備本身存在故障；管理風(fēng)險(xiǎn)是指內(nèi)部自動(dòng)化系統(tǒng)在調(diào)度過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致的故障，或是因?yàn)榧夹g(shù)失誤而導(dǎo)致的故障。這些故障都是因電氣設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致，因此統(tǒng)稱為內(nèi)部因素。本文要分析的基于設(shè)備檢修狀態(tài)的電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估辦法就是在充分考慮到了內(nèi)部因素和外部因素基礎(chǔ)之上進(jìn)行，因此可信度和準(zhǔn)確度高。

本文主要提出了一種基于設(shè)備檢修狀態(tài)的電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，這一評(píng)估方法不但是通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行采集，然后根據(jù)采集到的信息數(shù)據(jù)推算出設(shè)備的運(yùn)行故障，利用線路過(guò)載等五項(xiàng)基本指標(biāo)來(lái)衡量電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，最終結(jié)合實(shí)際案例分析證明設(shè)備檢修狀態(tài)時(shí)期電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的有效性和可行性。

1　電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要內(nèi)容以及流程

電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：計(jì)算設(shè)備故障率、計(jì)算選擇系統(tǒng)狀態(tài)和概率、系統(tǒng)狀態(tài)分析以及風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算。下面對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。

1.1設(shè)備故障率的計(jì)算

電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中存在風(fēng)險(xiǎn)的根本原因是設(shè)備故障，根據(jù)《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》和相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，電網(wǎng)調(diào)控值班人員可以根據(jù)電氣設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)信息計(jì)算出設(shè)備故障率。

1.2選擇系統(tǒng)狀態(tài)和概率的計(jì)算

選擇系統(tǒng)狀態(tài)方法有狀態(tài)枚舉和蒙特卡羅模擬法。這兩種方法的應(yīng)用條件各不相同，若是計(jì)算出來(lái)的設(shè)備故障率較小，同時(shí)電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，那么建議采用狀態(tài)枚舉法，這樣方法效果更佳；如果電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)嚴(yán)重隱患數(shù)量偏多，那么使用蒙特卡羅模擬法則是最好選擇。

1.3系統(tǒng)狀態(tài)分析

這一方法是對(duì)所選擇的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分析，狀態(tài)分析內(nèi)容主要包括潮流計(jì)算、功率平衡判斷等，通過(guò)對(duì)這些內(nèi)容的分析，電網(wǎng)調(diào)控值班人員基本可以確定系統(tǒng)狀態(tài)下可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)類型，而且有時(shí)候一種運(yùn)行狀態(tài)下，風(fēng)險(xiǎn)類型可能會(huì)是多種而并非一種。

1.4風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算

風(fēng)險(xiǎn)是指一件事情發(fā)生的概率以及可能帶來(lái)的后果的綜合。電網(wǎng)調(diào)控值班人員在評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)時(shí)，主要依據(jù)是以下兩項(xiàng)工作獲得的信息：選擇系統(tǒng)狀態(tài)和概率的計(jì)算、系統(tǒng)狀態(tài)分析。

電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的計(jì)算主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：變壓器過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)、線路過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)、低電壓風(fēng)險(xiǎn)、過(guò)電壓風(fēng)險(xiǎn)以及失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)。上圖中，電網(wǎng)調(diào)控值班人員是采用層次分析法來(lái)計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重指數(shù)，然后根據(jù)這些權(quán)重指數(shù)對(duì)電網(wǎng)的整體風(fēng)險(xiǎn)程度有一個(gè)準(zhǔn)確判斷。

2　基于設(shè)備檢修狀態(tài)的設(shè)備故障率的計(jì)算

設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障率息息相關(guān)。電網(wǎng)調(diào)控值班人員主要是采用基于健康指數(shù)的方法來(lái)對(duì)狀態(tài)檢修設(shè)備故障率進(jìn)行推算和判斷。首先，電網(wǎng)調(diào)控值班人員要根據(jù)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息以及相應(yīng)的評(píng)估準(zhǔn)則來(lái)為設(shè)備各個(gè)部分打分，這樣就可以得到設(shè)備的健康指數(shù)；其次，設(shè)備的故障率和健康指數(shù)之間存在一個(gè)定性函數(shù)關(guān)系，根據(jù)這一函數(shù)，電網(wǎng)調(diào)控值班人員就可以推算出設(shè)備的故障率。

這里提到的一個(gè)概念：設(shè)備的健康指數(shù)，是指描述設(shè)備狀態(tài)的優(yōu)劣程度的數(shù)值。在《輸變電一次設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中，主要將設(shè)備分為幾個(gè)部分分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，由于運(yùn)行狀態(tài)和外部條件的不同，各個(gè)部分的運(yùn)行情況也會(huì)涉及到若干個(gè)狀態(tài)量。關(guān)于這些狀態(tài)量，以及變電一次設(shè)備狀態(tài)的得分標(biāo)準(zhǔn)和具體部件的權(quán)重，在《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》以及相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則里面都有明確的規(guī)定，電網(wǎng)調(diào)控值班人員在進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，要嚴(yán)格依據(jù)這些依據(jù)規(guī)定來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

以上提到，電氣設(shè)備的健康指數(shù)和設(shè)備故障率之間存在著定量的函數(shù)關(guān)系，并且健康指數(shù)和和設(shè)備故障率之間是正比例關(guān)系，這兩個(gè)參數(shù)的函數(shù)關(guān)系如下：

在這個(gè)函數(shù)關(guān)系式中，HI代表設(shè)備的健康指數(shù)值，λ代表電氣設(shè)備的故障率，K代表比例函數(shù)，C代表曲率系數(shù)。

根據(jù)這個(gè)函數(shù)計(jì)算出這些數(shù)值之后，再統(tǒng)計(jì)計(jì)算設(shè)備的年故障發(fā)生的概率，其次，電網(wǎng)調(diào)控值班人員對(duì)這些狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，然后再根據(jù)這些狀態(tài)進(jìn)行分類，確定在每個(gè)分類之下德?tīng)栐O(shè)備的數(shù)量，之后再代入下面這個(gè)函數(shù)，根據(jù)這個(gè)函數(shù)，電網(wǎng)調(diào)控值班人員就可以計(jì)算出參數(shù)K和C的數(shù)值。

在這個(gè)公式中，P代表年故障發(fā)生的概率，n代表存在故障的設(shè)備數(shù)量，i代表設(shè)備的分類，m為分類總數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)值，電網(wǎng)調(diào)控值班人員可以計(jì)算出K和C的具體數(shù)值，然后再將K和C代入第一個(gè)公式，電網(wǎng)調(diào)控值班人員就可以得到準(zhǔn)確的設(shè)備故障率結(jié)果。

3　電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)可以準(zhǔn)確的反映出決定設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)程度的因素，可以反映出設(shè)備發(fā)生故障的可能性以及故障可能導(dǎo)致的后果的嚴(yán)重程度。在這里有一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)概率的概念，是指在電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中事件發(fā)生的可能性，然后電網(wǎng)調(diào)控值班人員將事件發(fā)生的可能性的嚴(yán)重狀態(tài)定義為與系統(tǒng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重度函數(shù)，這一函數(shù)表達(dá)式如下：

在這個(gè)函數(shù)關(guān)系式中，X代表風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)類型，Ei是指第i個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，m是指相應(yīng)狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)總數(shù)。根據(jù)這個(gè)函數(shù)，電網(wǎng)調(diào)控值班人員可以準(zhǔn)確的計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的嚴(yán)重程度。

在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)生電網(wǎng)事故，那么其系統(tǒng)狀態(tài)概率就是根據(jù)基于狀態(tài)檢修的設(shè)備故障率的計(jì)算結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)的。主要用到的方法是蒙特卡羅模擬法。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)基于設(shè)備檢修狀態(tài)的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦法進(jìn)行研究，并建立了幾種電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型，除此之外，筆者還應(yīng)用了參差分析法對(duì)電網(wǎng)綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果也為電網(wǎng)在不同運(yùn)行狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)大小比較提供了參考依據(jù)。以此來(lái)證明以上方法的可行性，從而為系統(tǒng)電網(wǎng)安全運(yùn)行提供參考，對(duì)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究提供幫助。最終驗(yàn)證了基于設(shè)備檢修狀態(tài)下電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦法的可行性和有效性。

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Research on risk assessment of power network operation based on equipment maintenance period

Li Cunshan
（Shandong power supply company， Juancheng electric power company，Heze Shandong，274600，China）

Abstract：The regulation staff on duty in the maintenance period of power system operation risk assessment method based on the analysis，considering the uncertain factors existing in the operation of the electric network， the overload of transmission lines， transformer overload five parameters of power grid operation and risk level of comprehensive description.

Keywords：equipment maintenance;risk assessment;equipment failure rate