基于事故樹分析法的城市電網安全性評價研究

王 瑜 雷軍偉

（1. 河南博慧方舟咨詢發展有限公司，鄭州 450000；2. 國網河南省電力公司，鄭州 450000）

電力行業是關系著國計民生的重要基礎性產業。隨著電網的快速發展，裝機規模的不斷增大，主網架結構的日益復雜，影響城市電網安全的諸多問題逐漸凸顯。特別是近年來，城市電網遭受著自然災害、人為因素、外力破壞等多重因素的影響，隨著電力負荷的快速增長，城市電網網架薄弱，配電設備陳舊，局部電源點建設滯后等一系列問題日益顯現出來。電網受到外力破壞造成停電事件的風險也在急劇增大，一旦發生外力破壞造成電網受損，將造成極其嚴重的后果。國內外學者對城市電網大面積停電事故進行了大量的研究，從不同方面提出了解決城市電網大面積停電的措施。如文獻[1]基于歷史上發生過的城市大停電事件，從電網規劃設計和運行控制上提出降低電網大停電風險的對策和措施。文獻[2]分析了智能電網對大電網可靠性的影響，以及新電網技術在接入電網時應注意的問題。文獻[3-13]從不同角度分析了導致電網事故的各種原因。

本文根據城市電網安全性評價工作的進行，對影響著城市電網安全供電的各類危險有害因素進行認真的梳理，應用事故樹分析法，對各類危險有害因素的危害程度進行分析，提出避免這些事故發生的措施。這對提高各級電力運行人員處理電力事故的能力，減少事故帶來的損失，避免事故擴大化，控制事故發生影響范圍將會起到積極的作用，對城市電網安全、穩定運行具有十分重要的意義。

1 城市電網事故樹模型分析

1.1 事故樹的數學模型

設在任何時間、系統，取正常和故障兩種狀態為變量，分別用X表示單元，Y表示系統函數，則有以下關系：

將y寫成x的函數，即()yxφ=，稱為系統的結構函數，與門的結構函數為

或門的結構函數為

1.2 頂上事件確立

頂上事件是所要分析的對象事件，針對城市電網事故確定的頂上事件為大面積停電事故。

1.3 分析造成頂上事件的各種原因

造成頂上事件的中間原因事件包括自然災害性天氣、人的因素、設備因素、管理因素、其他因素[14-15]。經過調查分析近幾年電網停電事故的原因，各類導致電網停電的因素見表1。

表1 基本事件表

1.4 構建事故樹

根據表1構建事故樹，如圖1所示。A1表示中間事件“自然災害”與“未及時處理”的或門；A2表示中間事件“人的因素”與“監護不到位”的或門；A3表示中間事件“設備故障”與“調度運行管理失控”的或門；A4表示中間事件“其他因素”與“未及時處理”的或門。

圖1 事故樹架構圖

圖2 事故樹架構圖

圖3 事故樹架構圖

1.5 定性定量分析

由圖1至圖3事故樹架構圖得出結構函數為

其中：

化簡式（6），為方便計算，以補事件代替原事件，將與門換成或門，或門換為與門，這樣可以直觀反映出系統安全的邏輯關系，且便于分析，如下式：

對式（11）—式（15）進行化簡后得最小徑集：

由式（16）可得出19個最小徑集，其基本事件結構重要度排序為

2 事件風險分析

根據城市電網大面積停電事故樹分析評價結果可以看出：

1）大面積停電事故樹最小徑集有19個，大面積停電事故中“未及時處理”這一條件結構重要度最大，其次是調度運行管理失控和監護不到位。因此，為防止該事故發生，首先必須做到在有可能導致城市電網大面積停電事故發生的其他事故發生后，能夠做出迅速及時處理，避免事故擴大化。

2）最小徑集數目表示了系統的安全性，見表2，最小徑集有19個，即在電網安全運行和電網防范措施方面，運用事故樹分析有19種預防事故途徑。因此，通過事故樹得出的最小割集和最小徑集，能夠清楚地表示出系統中存在的危險因素，以及處理這些危險有害因素的方法。

表2 事故樹分析評價結果匯總

3 防范措施

1）加強電網規劃建設和設備的技術改造，提高城市電網抗風險能力

隨著城市用電負荷不斷攀升，加快110～220kV電網建設，提高系統容載比，加強電網遠期規劃和近中期規劃滾動修正和年度計劃的實施，加強負荷中心的電源建設，大力提高中壓電網、低壓電網及配電網的供電能力，增加城市電網中心區域和附近縣區 220kV、110kV變電站布點，改善電網過負荷設備等薄弱環節，完善電網結構。

加快城市電網老舊設備改造和升級工作，對于有些老舊線路等設備，不能及時改造的要加強監控和維護管理工作，做好可能的事故預測，加強防范措施。認真梳理和分析城市電網抵御自然災害方面所存在的風險、重大隱患等問題。采取有針對性的防范措施，安排部署專項治理經費，提高城市電網抵御各種潛在安全事故的抗風險能力。

2）實現隱患排查治理經?；?、制度化

各供電公司要以國家有關法律法規、標準規范為依據，建立健全城市電網安全生產隱患排查治理長效機制和城市電網電力安全生產風險管控體系，實現城市電網電力安全生產的隱患排查、有效治理和持續改進的全過程管理機制，提高隱患和缺陷處理率。不斷提高城市電網設備健康程度和本質安全水平。

3）堅持城市電網安全健康發展，進一步加強城市電網安全基礎管理工作

堅持城市電網的“科學發展、安全發展”和“安全第一，預防為主，綜合治理”是國家在新時期安全生產發展的科學理念和方針。我國城市電網結構已經有了較好的發展基礎。但是，城市電網安全生產還有很多工作需要更深入，更精細的開展。

4 結論

根據城市電網大面積停電事故樹分析評價結果，最小割集數目表示了系統的危險性，16個最小割集表明了有16個危險性存在；最小徑集有19個，即預防城市電網大面積停電事故有 19條途徑。在“自然災害”因素上，做好應急預案演練，做到及早、準確預防，一旦事故發生，及時處理；在“人的因素”上，提高作業人員的安全素質和責任心，不斷提高專業水平，按照電力行業的規定和要求，進行安全培訓、考核，并持證上崗，做到精心操作，認真監護；在“設備故障”因素上，必須對設備做好定期檢驗、檢測，對線路設備設施做好定期巡檢，及時發現缺陷并及時消除缺陷，確保安全運行。

通過城市電網安全性評價工作，對城市電網存在的安全事故隱患和薄弱環節進行系統地梳理，以便于各個供電公司有計劃地落實規劃發展、調度運行、生產維護、建設改造等預防預警和整改措施，實現超前防范大面積停電、重大設備損壞等事故風險。通過各方面措施的有力實施，大面積停電事故是可以預防的。

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