基于设备检修时期的电网运行风险评估探究

李存山（国网山东省电力公司鄄城县供电公司，山东菏泽， 274600）



基于设备检修时期的电网运行风险评估探究

李存山
（国网山东省电力公司鄄城县供电公司，山东菏泽， 274600）

摘要：文章就调控值班人员在基于设备检修时期的电网运行风险评估方法进行分析，在考虑电网运行过程中存在的不确定因素，利用线路过载、变压器过载等五项参数指标对电网运行风险水平进行了全面描述。

关键词：设备检修；风险评估；设备故障率

0　前言

在电网运行的风险评估中，设备故障率的计算是其中非常关键的一个环节，因此电网调控值班人员在进行电网运行风险评估工作时，可以基于状态检修设备故障率计算方法应用进去，这样在很大程度上可以提升设备故障检修准确度和可信度。通常情况下，电网运行风险评估主要有确定性分析法、概率分析法和风险评估法等三种，其中，风险评估法在近几年来受到国内外专家的广泛关注，因为这种评估法可以定量描述出事故发生的可能性和严重性两个非常重要指标。本文笔者主要探讨了风险评估办法主要涉及到内容的重要性，评估了在不同运行条件下电网运行风险。并且还提出了多个以外部环境、负荷波动等不确定性因素作为主要依据的风险评估模型。此项研究为电网运行风险评估提供了思路和依据，使得电网在实际运行过程中，运行风险评估成为可能。

电力网络在运行过程中出现网络故障，主要是由外部因素和内部因素造成。其中，外部因素包括自然气候灾害、地质灾害、人为事故等，而内部因素主要包括集约化风险、硬件风险、管理风险、系统出现故障等情况。大运行体系和传统管理模式之间存在较大差别，这些差别会涉及到整体监控、自动化主站维护等，而在这些工作方面出现的隐患则统称为集约化风险；硬件风险是指电气设备本身存在故障；管理风险是指内部自动化系统在调度过程中出现错误而导致的故障，或是因为技术失误而导致的故障。这些故障都是因电气设备内部运行环境出现问题而导致，因此统称为内部因素。本文要分析的基于设备检修状态的电网的运行风险的评估办法就是在充分考虑到了内部因素和外部因素基础之上进行，因此可信度和准确度高。

本文主要提出了一种基于设备检修状态的电网的运行风险的评估方法，这一评估方法不但是通过对电气设备的实时运行状态信息进行采集，然后根据采集到的信息数据推算出设备的运行故障，利用线路过载等五项基本指标来衡量电网在运行时的风险指数，最终结合实际案例分析证明设备检修状态时期电网运行风险评估方法的有效性和可行性。

1　电网风险评估的主要内容以及流程

电网的风险评估主要包括以下几个内容：计算设备故障率、计算选择系统状态和概率、系统状态分析以及风险指标计算。下面对此进行说明。

1.1设备故障率的计算

电网在运行过程中存在风险的根本原因是设备故障，根据《输变电设备状态检修试验规程》和相关的设备状态评价导则，电网调控值班人员可以根据电气设备实时状态信息计算出设备故障率。

1.2选择系统状态和概率的计算

选择系统状态方法有状态枚举和蒙特卡罗模拟法。这两种方法的应用条件各不相同，若是计算出来的设备故障率较小，同时电气系统的结构较为简单，那么建议采用状态枚举法，这样方法效果更佳；如果电气系统结构、运行过程相对复杂，同时严重隐患数量偏多，那么使用蒙特卡罗模拟法则是最好选择。

1.3系统状态分析

这一方法是对所选择的系统状态进行分析，状态分析内容主要包括潮流计算、功率平衡判断等，通过对这些内容的分析，电网调控值班人员基本可以确定系统状态下可能发生的风险类型，而且有时候一种运行状态下，风险类型可能会是多种而并非一种。

1.4风险指标计算

风险是指一件事情发生的概率以及可能带来的后果的综合。电网调控值班人员在评估电网运行风险指标时，主要依据是以下两项工作获得的信息：选择系统状态和概率的计算、系统状态分析。

电网运行风险指标的计算主要包括以下几个内容：变压器过载风险、线路过载风险、低电压风险、过电压风险以及失负荷风险。上图中，电网调控值班人员是采用层次分析法来计算各项指标的权重指数，然后根据这些权重指数对电网的整体风险程度有一个准确判断。

2　基于设备检修状态的设备故障率的计算

设备的运行状态和故障率息息相关。电网调控值班人员主要是采用基于健康指数的方法来对状态检修设备故障率进行推算和判断。首先，电网调控值班人员要根据设备实时运行状态信息以及相应的评估准则来为设备各个部分打分，这样就可以得到设备的健康指数；其次，设备的故障率和健康指数之间存在一个定性函数关系，根据这一函数，电网调控值班人员就可以推算出设备的故障率。

这里提到的一个概念：设备的健康指数，是指描述设备状态的优劣程度的数值。在《输变电一次设备状态评价标准》中，主要将设备分为几个部分分别进行评价，由于运行状态和外部条件的不同，各个部分的运行情况也会涉及到若干个状态量。关于这些状态量，以及变电一次设备状态的得分标准和具体部件的权重，在《输变电设备状态检修试验规程》以及相关设备的状态评价导则里面都有明确的规定，电网调控值班人员在进行评价的时候，要严格依据这些依据规定来进行评价。

以上提到，电气设备的健康指数和设备故障率之间存在着定量的函数关系，并且健康指数和和设备故障率之间是正比例关系，这两个参数的函数关系如下：

在这个函数关系式中，HI代表设备的健康指数值，λ代表电气设备的故障率，K代表比例函数，C代表曲率系数。

根据这个函数计算出这些数值之后，再统计计算设备的年故障发生的概率，其次，电网调控值班人员对这些状态进行状态评价，然后再根据这些状态进行分类，确定在每个分类之下德尔设备的数量，之后再代入下面这个函数，根据这个函数，电网调控值班人员就可以计算出参数K和C的数值。

在这个公式中，P代表年故障发生的概率，n代表存在故障的设备数量，i代表设备的分类，m为分类总数，根据这个数值，电网调控值班人员可以计算出K和C的具体数值，然后再将K和C代入第一个公式，电网调控值班人员就可以得到准确的设备故障率结果。

3　电网运行风险评估理论

风险评估的指标可以准确的反映出决定设备风险程度的因素，可以反映出设备发生故障的可能性以及故障可能导致的后果的严重程度。在这里有一个系统状态概率的概念，是指在电网运行风险评估过程中事件发生的可能性，然后电网调控值班人员将事件发生的可能性的严重状态定义为与系统状态相对应的严重度函数，这一函数表达式如下：

在这个函数关系式中，X代表风险指标类型，Ei是指第i个系统状态，m是指相应状态的系统状态总数。根据这个函数，电网调控值班人员可以准确的计算出风险指标的严重程度。

在电网运行过程中，一旦发生电网事故，那么其系统状态概率就是根据基于状态检修的设备故障率的计算结果来评价的。主要用到的方法是蒙特卡罗模拟法。

4　结束语

综上所述，本文主要对基于设备检修状态的电网运行风险评估办法进行研究，并建立了几种电网风险评估的模型，除此之外，笔者还应用了参差分析法对电网综合风险指标进行计算，计算结果也为电网在不同运行状态下的风险大小比较提供了参考依据。以此来证明以上方法的可行性，从而为系统电网安全运行提供参考，对电网风险评估研究提供帮助。最终验证了基于设备检修状态下电网运行风险评估办法的可行性和有效性。

参考文献

[1]李明.计及电网运行风险的设备状态检修理论研究[D].山东大学，2012.

[2]潘乐真.基于设备及电网风险综合评判的输变电设备状态检修决策优化[D].上海交通大学，2010.

[3]秦焕鑫.检修方式下地区电网运行风险评估及对策研究[D].华南理工大学，2014.

[4]冯永青，吴文传，孙宏斌等.现代能量控制中心的运行风险评估研究初探. 中国电机工程学报，2005，25（13）：73-79.

Research on risk assessment of power network operation based on equipment maintenance period

Li Cunshan
（Shandong power supply company， Juancheng electric power company，Heze Shandong，274600，China）

Abstract：The regulation staff on duty in the maintenance period of power system operation risk assessment method based on the analysis，considering the uncertain factors existing in the operation of the electric network， the overload of transmission lines， transformer overload five parameters of power grid operation and risk level of comprehensive description.

Keywords：equipment maintenance;risk assessment;equipment failure rate