一种设备停运分析和电网预警新方法

桂前进++黄向前

摘要：各种原因的设备停运，会使电网的运行拓扑发生变化，从而影响到电网的供电能力和故障承受能力。文章根据电力生产的特点，将设备停运划分为4大集合，然后利用集合运算及逻辑判断的知识提出一种基于计算机辅助分析的设备停运判别方法，接着在此基础上构建了反映停电风险大小的电网风险评估模型，最后就电网预警定级体系的建设进行阐述，并佐以计算实例。文章的目的是希望为提高电网运行风险分析和管控水平而抛砖引玉，为电网安全稳定运行提供高效智能化决策和快速反应能力支撑。

关键词：设备停运；电网预警；N-1；

中图分类号 ： TM73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

因计划检修、电网改造、突发故障等原因，电网中的供配电设施会经常出现停运。虽然我们的电网规划至少满足“N-1”，但这不等于设备停运不会给电网运行带来风险。文章欲通过分析设备停运情况，找出电网薄弱环节并确定风险级别，实现未雨绸缪。

1 设备停运与电网稳定的关系

当前的电网建设基本基于“N-1”准则，该准则下的电网稳定性分析：

⑴以变电站为例。双变布置的110kV变电站低压侧分列运行（通过母分备自投保证“N-1”）。当1#变检修时，其所带负荷将倒到2#变。这时，若有突发事件导致2#变跳闸，则全所将失电，造成电网稳定性的极大下降。

⑵以线路为例。“手拉手”线路中的其中一回进行局部检修，其未检修部分的负荷将通过联络开关由对侧线路转供，这时运行段任一点发生故障，将在实际上造成两回“手拉手”线路全停。

综上，设备停运必然造成电网的可靠性下降，必然使电网出现运行薄弱点。对于这些薄弱点，我们要通过科学的方法加以排查，并给出薄弱程度，以引起关注。

2 设备停运的分析方法

2.1 设备停运的类型概述

就当前来说，设备停运不外乎两大类：①计划停运；②故障停运。其中，计划停运是为了检修带缺陷设备，或者配合电网改造，其在本质上是可预知的，但受环境等因素影响，实际开完工时间可能与批准时间不吻合，使得电网分析不精确。而故障停运完全是不可预知的，需结合遥信、遥测及保护动作的综合分析才能排查。为了实现对电网事前预控、事后快速响应，就需要借助计算机实时分析网络中设备停运的情况，以及时形成应对性措施。

2.2基于计算机辅助的设备停运快速分析

实施步骤（按先后顺序）：

⑴从EMS系统获取电网基础数据（如拓扑、遥测、遥信等）和保护遥信 （变位、告警等）；从电力OMS系统获取未来时段的计划检修工作票数据。

⑵基于第一步骤中的基础数据，通过图论遍历算法，统计出电网设备相连联通链路数。遍历规则：以某一主设备（指母线、发电机、主变和线路，下同）开始，其他主设备终止，遇到开关、刀闸设备则以其遥信状态为闭合作为继续遍历条件，否则终止。

⑶提取联通链路数为0的电网设备，构建集合W停运设备；结合遥测，从W停运设备中选择一部分设备构成W可疑停运设备（要求是其遥测数据大于某一设定限值）。

⑷分析设备停运原因。具体为：①从检修工作票数据中解析出检修设备集合，记作W设备检修。②基于保护动作信息，构建故障跳闸停运设备集合，记作W故障跳闸。③在①、②基础上，对W停运设备、W可疑停运设备进行综合判断，分析设备停运的具体原因：若设备在W停运设备和W设备检修中，则设备停运原因是检修；若设备在W停运设备中，不在W设备检修中，但在W故障跳闸中，则设备停运原因是故障跳闸；若设备在W可疑停运设备和W设备检修中，则设备停运原因是设备检修；若设备在W可疑停运设备中，不在W设备检修中，但在W故障跳闸中，设备停运原因是故障跳闸；若设备在W停运设备或W可疑停运设备中，不在W设备检修中，也不在W故障跳闸中，则设备停运原因为数据异常。

3 电网预警体系建设

3.1电网风险评估模型构建

作为电网运行和调控，仅仅掌握设备停运原因是不够的，还必须了解在特定停运情况下的电网风险程度，以便制定预案，提前做好准备。为此，文章建立以下模型。

⑴定义停电风险。

（1）

上式中，为与相关停运设备有关的有功负荷，为各有功负荷的价值系数（反映其重要程度），为各有功负荷的停电概率。

⑵计算各种潜在因素（如外力破坏、继保误动、设备老化等）综合作用下，各有功负荷停电的概率，即式（1）中的。

（2）

上式中：为负荷不停电概率，为为供应负荷的第个电力设备的停运概率（设与负荷有关的电力设备组合为）。

⑶设计总体流程。主要包含电网初始化、特定设备停运概率计算、电网拓扑更新、最小损失切负荷计算等步骤。

3.2预警级别定级

参考国网公司有关规定，电网预警级别按停电风险系数的大小来划分，具体为特别重大（停电风险系数在40%以上）、重大（20%～40%）、较大（10%～20%）和一般（10%以下）4个级别。对于配电网的预警定级，可参照以下流程：①，计算停电概率1情况下特定待评价区域的停电总损失；②，采用上一小节所述方法，对待评价区域进行停电风险评估；③，将②的计算值除以①的计算值，得到停电风险系数，再对照预警标准，确定出预警级别。

3.3计算实例

文章以文献[3]中IEEE43节点系统为例（限于篇幅，拓扑和参数不再列示），假设待评估区域为节点21、24、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、40、42所包围的区域。计算得到该区域在“33-38”线路停运的情况下的停电风险系数为11.77%，即处于较大风险范围。因此，应在确知“33-38”线路停运后，加强被评价区域电网的巡线力度，同时做好抢修准备，并通知沿线客户做好应急预案等。

4 结语

设备停运不可避免，但我们应构建先进的数学模型来评估电网承受的风险，并以量化的方式确定预警级别。这一方面方便运维部门采取针对性措施，另一方面也能提升供电服务的质量，应予以推广。

参考文献

[1] 李 锐.基于停电风险评估的城市配电网应急预警方法[J].电力系统自动化，2010.（2）：38-39.

[2] 苏海峰.考虑多种影响因素的配电网运行风险评估[J]，电测与仪表，2014.（3）：48-50

[3] 王兴刚.电网运行风险评估方法[J]，云南电力技术，2013.（9）：173-174