电力系统安全风险评估分析

靳颜颜　郝园园（国网山东嘉祥县供电公司，山东济宁　272400）

电力系统安全风险评估分析

靳颜颜郝园园
（国网山东嘉祥县供电公司，山东济宁272400）

电力系统的安全关系到国家的安全、社会的稳定以及人民的生活。本文首先对电力系统安全风险评估的指标体系进行简单的论述，其次详细分析了基于状态检修的电力系统故障概率模型，然后对电力系统安全风险评估进行分析，最后对全文进行总结，提出一种基于状态检修的电力系统风险评估方法，该方法充分考虑了电力系统的不确定性、事故发生的概率及事故的后果，能较好的描述电力系统的安全风险水平，有效地克服了确定性方法的不足。

电力系统安全风险评估分析

随着我国电力系统规模的扩大，可能引发大面积停电的因素也不断增多，因此在全面考虑各种因素的基础上对复杂电力系统进行安全风险评估的需求更加迫切。因此，在加强电力系统安全稳定控制研究的同时，也必须注重对电力系统进行安全风险评估分析，以使相关人员可以及时地了解整个系统的安全风险，从而有针对性地提出防范对策。

1　电力系统安全风险评估的指标体系

电力系统运行的安全性，是指在突发性故障引起的扰动下，系统保证避免发生严重供电中断的能力。电力系统复杂，需要构建一定的风险评估指标体系。风险评估指标是风险评估的关键，只有建立科学、合理、实用的评估指标体系，才能对电力系统的安全风险进行客观、准确的评估，评估结果才具有实际指导意义。电力系统的安全性评估研究主要有3类方法，即确定性评估、概率评估、风险评估。电力系统由大量的发电机、变压器、母线、架空输电线路、断路器、隔离开关负荷等元件组成。设备停运是系统失效的根本原因，系统风险评价首要工作就是要确定元件的停运模型。

图1　风险指标计算流程图

由于风险按每一个元件、每一起事故和每一类安全性问题进行计算，因此可以将对系统的整体风险评价进行分解，分解为对各类安全性问题的评估，并分类计算风险指标值，来反映系统安全问题的不同方面。在本文中定义了四类安全性问题，分别是过负荷风险、低电压风险、电压崩溃风险和功角失稳风险。根据这些风险建立一套具有科学性、实用性、完整性的安全风险评估体系。该体系包含了结构、技术、设备三大方面的风险指标。

2　基于状态检修的电力系统故障概率模型

本文基于状态评估推算设备故障率的方法，在此基础上，按各状态量对线路安全运行影响程度的轻重进行权重，通过对历史数据进行统计和当前设备进行评分以及权重系数建立了系统元件状态量评价表，从而对电力系统线路元件故障率进行评价。并依据2008年初国家电网公司颁布了《输变电设备状态检修试验规程》和相关设备的状态评价导则，该导则为输变电一次设备的状态量拟定了扣分标准。具体的基于状态检修的电力系统故障概率模型如下：

研究表明，设备状态评分与故障率之间存在如式（2-1）所示的指数关系：

式中：ISE：设备状态评分值，即通过设备状态评价导则获得的状态评价得分；

K：比例系数；

C：曲率系数；

p：平均故障率，其取值范围O～1。

由上式可见，状态评分的数值越大，设备故障率也就越高。

关于公式（2-1）中K、C值的求取，需根据各电力企业所辖电网的线路元件状

态和平均故障率进行统计计算，求得适合于该区域电网的K、C值，统计计算方法如下：

根据收集数据的统计，可以由年故障线路元件数与线路元件总数得出线路元件的年故障发生率，即

式中：n：故障线路元件数；

N：线路元件总数。

基于历史统计数据的最小二乘拟合公式为：

式中：p：线路元件的年故障发生概率；C×ISEi

Ni：某一分类的线路元件数；N：线路元件总数；i为线路元件的分类，i=1～4；

ISEi：根据i的分类按照对应于ISE分值上下限的平均值代入。

只要获得某地区电网2年及以上的线路元件故障率p的统计数据及线路元件状态评分ISE，就可以通过反演计算获取适合于该区域电网的比例系数K和曲率系数C。

3　电力系统安全风险评估分析

电力系统安全风险评估分析首先要根据上文构建的指标体系和电力系统模型来计算和分析。具体操作包括风险指标计算和系统安全风险评估分析。

在计算流程中，如下图1。

首先确立初始计算条件以及研究对象，包含所有需要计算的可能发生故障的元件；利用已知历史数据计算目标集内每个故障发生的概率。对于设备停运故障，计算每个故障发生。后系统的潮流分布情况，从潮流结果中运用有效数据按照上面所建立的模型计算过负荷风险指标、低电压风险指标。对于电压崩溃指标中的有功裕度值，计算的是所研究区域中所有负荷同时按一定比例增长的结果；其中负荷增长过程中，设负荷功率因数不变。功角失稳指标只计算线路两端发生短路故障的情况。求出每个故障下的各种风险指标。最后，当集内的所有故障全部计算完后，通过风险指标的整合对系统安全性进行风险评估分析。

4　结语

本文首先提出了一套电力系统风险评估的评价指标体系，针对状态检修电力系统风险评估的量化需求，提出了一套的概率模型。最后，给出该评价指标计算路径和评价方法流程在电力系统安全风险评估中的应用的步骤，可为电力人员提供借鉴与参考作用。但电力系统安全风险评估通常是在政府的监管下进行的，因此评估体系必须符合便于政府监管部门开展评估工作的原则。

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