配電網脆弱性分析與可靠性評估

陳琛

摘 要：隨著我國電力系統技能與管理的發展，國家現代化電網以高壓、容量超大、輸電距離大和區域聯網為主要特點，但是就目前情況而言，電網運行的安全性問題凸顯，亟待解決，所以對電網運行的脆弱性進行評估和可靠性分析是非常必要的。下文就結合實際情況從科學的角度出發，對配電網的脆弱性進行分析和討論，文章首先對電力系統的安全性進行淺析，其次闡述和探究了脆弱性相關問題，最后對其脆弱性分析方法進行了合理分類，并分別詳細論述。在深入分析國內外研究現狀的基礎上，對脆弱性研究與可靠性分析的前景進行了展望，對于電力科學的發展提出了對應策略。

關鍵詞：配電網；脆弱性分析；可靠性評估

引言

隨著我國各個行業的飛速發展，電力在人類生產和生活中所扮演的角色變得更加重要，無論是農村還是城市的輸電線路，還是大型工程的配電網工程都是需要科學技術作為支撐的，電網經常會由于自身原因或外部干擾變得脆弱，所以配電網的脆弱性和可靠性就是電力系統的基本命脈，而一個網絡結構實體和計算機網絡操作系統是電網組成的關鍵，其復雜性與規模龐大性決定了國家電力部門對此必須予以高度重視，近年來，國家電力市場的改革與規模的不斷擴大更是推進了電網安全可靠性評估的工作進度。

1 配電網的脆弱性問題現狀

首先，在配電網的脆弱性問題上，相關部門應該重視其后果和危害，而電力系統的脆弱性評估的主要目的就是找出電網存在的脆弱點和脆弱的環節，從而更好地進行預防措施的擬定和投入。

目前在國內的電力系統中，很多研究學者都把脆弱性分析作為大停電的主要特點去探究，用脆弱性所引起的相關反應來詮釋連鎖反應的失效根本點，狀態脆弱性研究電網中各狀態變量偏離正常狀態及距離臨界狀態的程度；結構脆弱性則研究電網中某個單元在網絡結構中的重要程度。根據級聯故障模型的不同，將脆弱性評估方法分為拓撲分析法，潮流分析法和重要度分析法。

2 電力系統的脆弱性評估方法

2.1 拓撲分析法

隨著科技的發展，我國國內的電力系統對于脆弱性的評估方法也在不斷改進，實現了飛躍式的突破，在這三種研究分析方法中，拓撲分析法是最基本的一種，這種方法的主要依據就是復雜的網絡模型，進而以網絡摸模型作為鋪墊，由其度量指標對元件進行分析和評估，進而根據審核數據，確定具體的脆弱性。

運用這種方法的測試基本都是對脆弱線路進行辨識，但是這種辨識要被鎖定在連鎖區域的小范圍模型里，這種模型通常情況下會設定一個百分比A，如果兩個節點有A的比率節點是沒有無效的，那么這個測試節點就會被看做是無效節點，就這樣利用同樣的方法進行節點測試，把測試結果為有故障的線路變成弱連接，進而確定這些線路是脆弱的。

2.2 潮流分析法

在目前的實際電網配備和運輸過程中，為了能夠從科學的角度預測電網存在的脆弱性問題和潛在的故障危險，潮流分析法是非常有用的，這種潮流分析法一般在國際上也被稱為多重故障分析法，在這種方法的運用過程中，n-1故障分析是運行計算的重要步驟，但是對于大規模系統脆弱性評估來說，n-1故障分析不足以反映電網的實際情況，級聯故障也常常是由于無序的多重跳閘引起的，因此基于穩態模型，脆弱性評估可以采用詳細的n-k故障分析的方法。在世界先進網絡系統里，也逐漸提出了基于潮流分析法的多重故障分析法，在原本的計算基礎上增加了靜態安全域的相關研究，這種方法大大的提高了計算效率，并且降低了實驗方法所帶來的爆炸性問題。

2.3 重要度分析法

在經過上述兩種評估方法的討論后，最后一種方法的研究也是電網評估系統里最科學和具有高效性的一種脆弱性評估方法。通過相關組織對電網安全性的認識，電力系統的事故連鎖效應可以看做是一個大停電事故的小部分分支，由于事故鏈可以作為是導致頂事件大停電發生的許多種可能性，則可以引入事故樹的重要度方法來評估事故鏈中間環節的脆弱性。在事故樹中的重要度越大，則在電網中的脆弱性也越強。在上述三種方法中，每一種脆弱性評估方法都有獨到之處，相信根據科學的指導方式去加強配電網的脆弱性評估會取得很好的預見性效果。

3 配電網可靠性意義與現狀

在電力系統里，配電網處于其末端，但是作為電力系統向用戶和企業供應電能和分配電能的重要環節，配電網的研究在近年來也逐漸受到了重視，隨著我國電力系統的不斷升級和改造，配電網的可靠性評估逐漸得到改善，然而目前此類工作仍然存在很多問題，這其中最突出的就是網絡構架的薄弱，這種問題是因為用電量的增大對配網所形成的負擔不能有效解決造成的，過負荷而導致故障頻繁頻繁發生，用戶的電壓也不穩定；其次問題就是日益提高的線路損耗率和電壓合格率逐漸降低，顧名思義，這種問題的根本性原因就是線路老化，我國早期的用電設備已經不能滿足當今生活生產要求；最后但是也需要引起足夠重視的問題就是電網規劃不科學和規劃自動化水平的低級，所以配電網可靠性評估就成為了非常重要的工作。

4 配電網可靠性評估的具體方法

配電網可靠性評估的具體方法就是模擬法和解析法的基本運用方法是根據系統的結構和元件功能之間的邏輯關系去建立可靠性模型的評估，在此理論的引導下，通過精確的數學方法求解，進而得到更加精確的模型，計算出系統的可靠性指標，這種方法同時也精準地利用了故障反射出配網狀態的選擇和估算，在解析法中，最基本的途徑是故障模式與后果分析法，這些方法的有點就是物理概念清晰且模型精準度高，不足之處就是只能考慮負荷水平，不能夠處理相應的動態問題。而模擬法是通過對元件概率分布采樣來進行狀態的選擇和估計，利用統計法進行可靠性指標計算和分析，更加精準穩定。

5 結束語

文章結合實際情況淺析了配電網的基本狀況，從配電網的脆弱性問題現狀和電力系統的脆弱性評估方法以及配電網可靠性意義與現狀和配電網可靠性評估的具體方法進行了科學研究與方法探析，相信在現代高科技的引導下，我國配電網脆弱性分析與可靠性評估工作會進行的更加順利。

參考文獻

[1]孫善禮.2014年國家電網公司高壓輸電論證報告[J].電力系統報，2011，30（5）：1-12.

[2]孫大力.電力市場環境下的電網安全穩定以及脆弱性問題[J].電力自動化設備，2014，23（11）：73-76.

[3]贛齡.電力系統脆弱性評估方式探析[J].電力特刊，2013（4）.

[4]張賀.基于輸電線路過負荷識別[J].東北大學學報，2014，34（5）：27-31.