油田电力系统连锁故障分析与研究

常诚

【摘要】电力系统连锁故障是由于系统中某一个元件发生故障，导致一系列其他元件停运的连锁反应。它是一种发生概率较低但危害性极为严重的事故。油田电力系统具有工作载荷大，工作情况复杂等特点，如果不能做好故障分析、检测与检修活动，那么故障问题很可能会造成电力系统的整体崩溃，进而对油田安全生产造成严重的影响。本文就油田电力系统连锁故障展开分析。

【关键词】油田；电力系统；连锁故障；分析与研究

引言

受到外界诸多不良因素的影响，油田电力系统局部故障会引起电力回路的不良反应，进而引发连锁式故障，对于油田油田电力系统安全运行带来严重的负面影响。因此为了保证油田电力系统长期、安全运行，就需要做好油田电力系统连锁故障分析，采取积极有效的措施实现对油田电力系统连锁故障的防控，进而保证油田电力系统供电的安全性与长期性。

一、油田电力系统连锁故障分析方法

（一）模式搜索法

模式搜索法主要是通过解析法、随机模拟等分析方法对电力系统进行检测分析，进而准确判断出电力系统的运行状态以及可能潜在的故障风险。

1.解析法

解析法是通过数学的方式对于某个点或者时间段的电力系统运行情况进行分析，但是该方法不能够有效处理连续的电力参数，因此运用解析法分析油田电力系统连锁故障较为复杂。一般为了提升解析法的处理效率，引入Q-reduction和tie—cutting这两个指标，通过计算机模拟仿真的方法对于电力系统进行分析，从而在最短时间内及时发现故障点及故障产生的原因。

2.随机模拟法

随机模拟法借助于数理论与概率方法以及数学模型，通过概率抽样分析的方法进行故障点的甄别。通过随机模拟法，结合故障发生的烈度、可能的故障点以及故障发生时间等进行模拟量的加载，通过构建概率模型对电力故障模式进行模拟分析。为了提升随机模拟法的分析效果，在进行概率模拟仿真时要充分考虑电力系统连锁的过载效应和电力设备保护动作等诸多因素，从而构建出系统完善的故障分析与处理系统，保证电力系统安全运行。

3.综合分析法

综合分析法结合了解析法、随机模拟法、状态空间法等诸多模拟方法，快速自动筛选出后果严重且较易发生的连锁故障模式，将电力系统涉及到的故障因素以及设备问题放在大的整体环境下进行解决，从而可以保证交替地进行计算和潮流的处理。通过综合法可以有效甄别出對于电力系统运行影响较大的连锁故障，从而有效降低乃至避免此类故障对于电力系统的影响。由于电力系统发生大规模的连锁故障是极为少见的，传统的模拟分析与计算方并不能满足要求，这就需要运用状态空间分析和网络分析相结合的方法进行故障分析。

（二）模型分析法

为了及时准确地判断电力系统连锁故障的发生点及产生原因，实现对故障的有效防控，就需要运用模型分析法对于电力系统网络进行简化及模型化处理。通过建立起电力系统OPA模型、CASCADE模型等分析模型，运用这些模型并输入相关的参数数据，从而准确判断出油田电力系统发生故障的临界系统。当系统承受的负荷超出临界系统限制，则电力系统发生连锁故障呈现出幂律的分布形式，通过分析幂律的规律，则可以对电力系统连锁故障进行预分析。OPA模型通过研究电力系统输入负载的变化研究油田电力系统当前所处的状态，并且结合电力系统的极限负荷、故障的发生点、发生时间等内容建立起相应的电力系统模型。

OPA模型包括慢速和快速两种动态过程，并引入了具有自组织特性的沙堆模型对电力系统进行模拟分析。慢速OPA模型是电力系统增加一定的载荷，并且观察数天到数年内载荷对于电力系统的影响。快速OPA模型是观察几分钟乃至几小时内输入载荷对于电力系统的影响，从而准确判断电力连锁过负荷和连锁线路故障。

CASCADE连锁故障模型是假设有n条相同的传输线带有随机初始负荷，某故障因素导致电力系统某部分元件发生故障，这些故障元件所带的负荷遵循一定的负荷分配原则自动分配到其他无故障的元件上，进而形成网络连锁故障。CASCADE模型可以实现对涉及传输线和发电机连锁故障的大规模电力系统连锁故障进行分析。

二、油田电力系统连锁故障检修

（一）连锁故障排查

①设备数据质量分析。充分整合不同时期设备状态断面，实现对系统间设备状态的互检比对；

②历史时刻查询。实现电力设备的数据存储、调取，实现迅速快捷的设备状态以及设备使用历史数据查询；

③未来时刻断面预测。在历史时刻查询以及设备数据质量分析的基础上，自动收集涉及设备状态变化的计划类信息，实现智能化演算，推测出未来某段时期内调度操作历程，最终预测油田电力系统在某一时刻的设备断面。

（二）快速仿真决策

该系统是基于故障、问题进行动作响应，通过负反馈系统进行处理。因此该技术既不同于传统预防性控制的静态安全分析以及安全对策，也相比广域测量系统组成的动态安全评估系统要可靠的多。通过对故障信息的模型响应以及准确判断，实现对故障信息的预处理，进而为油田电力系统技术人员预留更多的问题处理时间。快速仿真决策技术为油田电力系统提供数据化分析以及问题预测，可以对现有油田电力系统控制系统中存在的安全性能低、可靠性不足以及故障及时检测率低的问题进行有效的解决，因此也是未来油田电力系统技术的发展重点。

参考文献

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[2]周晶，张毅威，闵勇.电力系统连锁反应事故机理的初步研究[J].现在电力，2011，23（4）：1-5.