基于序關系分析法的配電網(wǎng)風險評估方法

王文華 黃仁樂 鄒保平 王存平 儲建新 鐘 達

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司 浙江 314300）（2.國網(wǎng)北京市電力公司 北京 100010）（3.國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團有限公司 北京 100010）

1 引言

近年來，我國電網(wǎng)的規(guī)模飛速發(fā)展，配電網(wǎng)的運行安全問題受到了更高的關注［1］。所以，提前評估出配電網(wǎng)的故障因素，找到有風險的指標因素，從根本上預防配電網(wǎng)故障的發(fā)生，對確保供電的可靠性十分重要。

目前在配電網(wǎng)風險評估的相關領域，已經(jīng)有了很深入的研究，文獻［2］全面分析在各風險源因素作用下，健康度和重要度等級的確立規(guī)則及計算方法，建立風險評估模型；文獻［3］提出包含設備故障率和設備故障停電影響程度的配電網(wǎng)設備故障停電風險評估模型；文獻［4］介紹了一種配電網(wǎng)故障風險評估及安全預警技術；文獻［5］據(jù)配電網(wǎng)故障導致因素，結合實際情況，提出了特定的配電網(wǎng)故障概率指標權重及評分標準；文獻［6］提出了基于粗糙集理論的配電網(wǎng)故障風險評估。雖然上述研究已經(jīng)取得了很大進展，但是在配電網(wǎng)故障風險評估中，風險指標的精度提高問題，一直沒有學者進行深入研究。基于風險指標的計算得到提升之后，可以使配電網(wǎng)的風險評價更準確，本文提出了基于序關系分析法的配電網(wǎng)風險評估方法研究。

2 配電網(wǎng)風險評估

2.1 配電網(wǎng)故障風險評估指標體系

配電網(wǎng)故障主要是電力系統(tǒng)正常運行的時候，因為各種原因引起了設備或者線路故障導致電力系統(tǒng)不能正常運行［7］。主要原因有設備，人為，環(huán)境等因素。故障的風險評估主要是對配電網(wǎng)的故障發(fā)生原因和故障引起的后果進行分析，預知故障發(fā)生點，處理易發(fā)生故障的點。

在配電網(wǎng)運行時的故障風險評估，考慮到的指標因素越全面，在評價故障風險的時候就會越準確。所以，在選擇配電網(wǎng)故障風險評估指標的時候，要考慮到以下因素：天氣指標（風、雨、霧、雪、雷電、覆冰和溫度）、電氣設備運行狀態(tài)指標（設備老化程度、負載率、負荷等級、計算負荷和轉供能力）、線路類型指標（架空線路所占比例）、用戶電力專業(yè)技術水平指標和不可預測指標（交通事故、非法施工和盜竊電氣設備）等［8］。

2.2 配電網(wǎng)故障風險評估方法

綜合分析故障發(fā)生的概率和故障發(fā)生后帶來的后果，對配電網(wǎng)進行風險評估［9］。電力系統(tǒng)風險評估的表達式：

Xf是系統(tǒng)當前運行方式，Ei是第i個故障狀態(tài)，M是故障狀態(tài)的數(shù)目，pr(Ei)是預想故障Ei的發(fā)生概率，Xk是預想故障狀態(tài)Ei發(fā)生后，恢復供電運行狀態(tài)，δsev(Xk|Ei)是Ei發(fā)生后系統(tǒng)的嚴重程度。

故障風險計算如下：

故障風險=綜合故障概率×綜合故障后果

綜合故障概率=基準故障概率×象影響因數(shù)

綜合故障后果=基準故障后果值×時間因數(shù)×負荷重要因數(shù)

圖1 配電網(wǎng)故障評價方法框圖

根據(jù)發(fā)生故障的指標因素的重要程度不同而具有不同的權重，本文采用了序關系分析法對指標的權重進行求取。

表1 氣象印象因素

表2 負荷重要因數(shù)

表3 時間因數(shù)

2.3 配電網(wǎng)故障風險評估指標

建立指標體系時考慮了計算基礎數(shù)據(jù)的易獲得性和指標計算的可操作性［10］。選取基準故障概率指標以及基準故障后果指標如表5和表6所示。評分標準：

式中，F(xiàn)k是層次結構中任一非底層指標評分，n是指標Fk的下層指標數(shù)目，n≥1，下層指標i（1≤i≤n）的評分，是下層指標i的權重。

3 序關系分析法

應用序關系分析法求取權重時如圖2所示步驟。

圖2 序關系分析法過程

3.1 序關系確定

定義1 對于某評價標準（目標）來說，若屬性xi大于 xj，寫成 xi＞xj。

定義2 屬性 x1。x2。…。xm對于評價標準（目建立序關系，為{xi}按"＞"排序后第i個屬性（i=1，2，…，m）。

對于屬性{x1。x2。…。xm}確定序關系如下：

1）決策人員從m個屬性集合{x1。x2。…。xm}中，選出最重要的一個記作；

2）決策人員從剩下的m-1個屬性集合中，選出最重要的一個記作；

3）決策人員從剩下的m-（k-1）個屬性集合中，選出最重要的一個記作；

當確定了序關系排列順序之后，就需要根據(jù)評價準則，求取每個屬性的權重。

3.2 比較判斷評價指標

屬性 xk-1與 xk的重要程度之比為ωk-1ωk，記為式（3）：

當m值較大時，rm=1。其余情況下，按表4取值。

表4 屬性比較判斷表

上述中的rk，必須滿足如下約束條件：

1）若 屬 性 集 x1。x2。…。xm，具 有 序 關 系x1＞x2＞…＞xm，則 rk和 rk-1滿足：

2）當rk滿足式（1）中條件時，權重ωm計算則為

3.3 計算權重

4 序關系分析法在風險評估上的應用

序關系分析法在配電網(wǎng)風險評估上的應用步驟為

1）選取配電網(wǎng)基準故障概率指標因子和基準故障后果指標因子并歸類；

2）計算每個指標的指標值；

3）采用序關系分析法計算每個指標的權重；

4）建立評分體系。

5 算例仿真

5.1 實例概述

對某配電網(wǎng)進行故障風險評估。選取的配電網(wǎng)工作條件為正常天氣（氣象影響因數(shù)取1），一般工作日（時間因數(shù)取1），重要負荷比例為60%（負荷重要因數(shù)取1）［11］。應用層次分析法進行指標權重的計算，逐層累加計算，從而獲得基準故障概率值和基準故障后果值［12］。評價結果如表5所示。

表5 基準故障概率指標

5.2 評價指標值及得分

對收集的配電網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)進行處理，計算出各個基層指標值，帶入評分函數(shù)計算指標得分，結果如表5所示。

5.3 結果分析

通過分析上述表格，得分越高的指標，說明其存在的風險較大，針對該配電網(wǎng)絡，我們要加強對評分高的指標的關注程度。

表6 基準故障后果指標

6 結語

本文針對配電網(wǎng)運行規(guī)模飛速發(fā)展的背景下，配電網(wǎng)故障的預防越來越受到人們的關注，提出了基于序關系分析法的配電網(wǎng)風險評估方法。首先分析了配電網(wǎng)故障風險評估的現(xiàn)狀與不足，在現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障指標基礎上，選擇了配電網(wǎng)故障指標之后，采用序關系分析法對配電網(wǎng)的各個指標進行權重的求取，從而使配電網(wǎng)的評分更加合理準確。采用的算例仿真，驗證了本文的方法有效性。在配電網(wǎng)故障風險評估中，為決策者提供有力的數(shù)據(jù)分析方法和實際應用價值。