配電網運行狀態評估與預警研究

曹 琪 秦志軍 國網白山供電公司

引言

我國的電網的發展進步想要追趕經濟發展的腳步，因此向高智能性、長距離運輸、覆蓋面積越來越廣的方面進行開展，這一發展趨勢必然會給電網帶來很大的運轉風險[1]。配電網作為輸電網和用戶的重要銜接部分，配電網運行狀態的優劣極大地影響著用戶用電的可靠程度和電力能源的使用感受，配電網與人們的生活質量以及國家的發展建設是密不可分的。因而，精準地評價和估量配電網的錯誤運行并且能夠及時預警，查找到薄弱節點，針對薄弱節點進行實施相應的辦法來解決問題，進而提升供電安全保障性，這一過程是具備重大的理論和實際意義的[2-3]。

至今為止，還廣泛存在著配電網的構造不適宜、缺陷暴露、供電安全保障性較差等這些不良狀況。除此之外，過往的文獻中對于評估配電網在長時間范圍里的經濟可行性、安全保障性和技術可靠性等，之前的文獻所得到的評估結果能夠為配電網規劃改造提出可行的參照方向，但是不能給配電網運轉評估與提前預警提供可靠的建議[4]。

一、研究的理論依據

由于配電網網絡構造復雜，裝備品類繁多、數量龐多、擴散得很廣泛，運轉方式易變這些性質，配電網經常會遭到各種各樣的外部環境的擾亂，根據配電網上述特征，要是想要進行故障風險的評估還需要了解大量的因素。從這個方面也可以得知，配電網的故障風險評估是一項并不簡單的復合屬性綜合評估的困難。這里從綜合評價的基礎理論開始引入，按照綜合評價的定義和評估方案的適宜性來制定和選擇配電網故障風險評估的詳細方案。

(一)綜合評價基本理論

綜合評價也叫綜合評價方法，指的是運用較為系統的、標準的方法對數個單元、數個指標同一時段進行評價的方法，綜合評價方法包含創建評價指標體系和指標評價標準這兩方面的內容。綜合評價方法的主觀性和客觀性更多的體現在指標權重確定的方法，因為要算出指標選取指標值肯定要有人參與進來，而人就不可避免的會有很強的主觀性的影響。因而，評價結果在較大水平上由權重的確定結果來決定。敲定權重的方式和結果會在很大程度上關系到綜合評價結果的可信任程度。本文中選擇用德爾菲法計算評價指標，同時用層次分析法計算權重的數值。本文所用的層次分析法指的是，把和決策常常相關的因素拆分成目標、準則、方案等一系列層次標準，下一步再進行定性和定量分析。具體的做法是將下一層的因素和其上一層的因素的相比較，看哪一個的重要性更高，以此類推，一層一層的進行對比和排序，最終得到所有評價方案的良莠序列。利用這個方法，按照各個因素的重要性來設定1—9的標度值(或者運用其他標度法都是可以的)，同時根據這個標度值來做出判斷矩陣。在做判斷矩陣的計算中，獲得最終的數據運算，從而能夠得到極大特征值所相照應的特征向量，將這個特征向量進行計算得到的數字就是各個因素所對照的權重數。最后將這個數據的每一級因素的權重進行加權統計計算，進而獲得各個層次的總的層次權重值順序。

(二)研究思路

1.歸納電配網數據，進行數據統計分析。總結配電網運轉風險的因素；定量評價配電網運轉的風險；分析并且發現運轉風險的根本起因。

2.確定評估范圍，創建評估指標體系，建立一套適合實操的配電網運轉狀況的評估指標系統，在故障發生的概率性和故障造成的結果兩部分進行分析，得到的結果計算量化，最終得到可以體現配電網故障風險的故障值。用這個辦法量化來創建故障基準風險指標系統，同時要思考電力、氣象、時間等因素的干擾，并且對此做出相照應的運算。

3.確定配電網設備的風險評估運算公式。運算公式是由配電網故障風險評估的概念得到的，其中，故障風險值的運算公式為：

故障風險值=綜合故障概率值×綜合故障后果值

上述公式中的綜合故障后果值的運算公式為：

綜合故障后果值=基準故障后果值×(時間因數)×(負荷重要因數)

研究評估方法，根據上述公式計算出來的結果對基準故障概率指標和基準故障后果指標兩部分內容產生影響，思考影響故障發生可能性的內部和外部的各種干擾因素，使用電網的現有的和歷史存有的數據，運用層次分析法和德爾菲法，選出了10kV線路重過載比例、配變重過載比例、開關設備故障率等共21個基準故障概率指標和變電站的單電源率以及單主變率、站間聯絡線比例等共21個基準故障后果指標。

二、配電網運行狀態評估方法

設定指標權重，應用層次分析法AHP方法來設定指標權重值，根據得到的權重指標來構建兩兩比較矩陣，接著進行專業數據分析過程得到權重向量。運用兩兩比較矩陣的適合加入了德爾菲法，這樣使得出的數據和結論更加有可信度。

按照配電網綜合故障后果值的高低，故障后果發生情況的水平分為五個級別，分別是特重級破壞、重級破壞、較重級破壞、普通破壞和輕級破壞。如表1所示:

表1 綜合故障后果量化分級表

這五個級別是綜合故障發生概率和故障發生后果值相乘所得出的數值。配電網故障風險值以及被量化分級后，進而能夠將配電做出故障風險分級行為與故障風險值相對應，這一分級操作使為了便于在發生故障時或發現故障風險時及時選擇風險解決辦法。再次把故障風險也劃分級別，分別是A、B、C、D和E這五個級別。如表2所示。各個數值的取值范圍都設定為0—100，設定最糟糕的狀況有一定概率會達到的最大風險值10 000。各種不同級別的風險所對照的風險值的取值范圍由量化分級范圍來決定。這一類別的解決辦法和分別以故障發生可能性和故障后果嚴重程度的數據在坐標軸上創建二維風險矩陣是一樣的結果，然而在這些數據中觀察到這個辦法所獲得的數據是階梯性的，因此可以用固定的數值范圍進行排列方式來解決辦法。

表2 配電網故障風險級別表

三、結語

將評估指標應用于評估體系，初級處理所得到的配電網的基礎數據，再計算出各個層級的指標值，最終帶入到評分公式計算指標得分，分析發現配電網的薄弱環節并給出一套供電公司配電網運行狀態評估解決的技術方案，給配電網的優化運行提出可供參考意見。■