考虑信息系统作用的电力系统可靠性分析

汪慈龙

（国网安徽省电力公司六安供电公司 安徽六安 237000）

考虑信息系统作用的电力系统可靠性分析

汪慈龙

（国网安徽省电力公司六安供电公司 安徽六安 237000）

电力需求的增加对电力系统的可靠性方面提出了更高的要求。信息系统的引入显著提升了电力系统的运行效率，但同时这种变化也对电力系统的可靠性产生了一定的影响。因此，分析电力系统可靠性具有一定的现实意义。本文从信息系统对电力系统的影响和作用入手，对考虑信息系统作用的电力系统可靠性进行分析。

信息系统；作用；电力系统；可靠性分析

前言

随着时代的不断发展，人们对电力系统功能的要求变得越来越复杂。在这种背景中，相关信息技术逐渐开始被应用在电力系统中，使得电力系统产生良好的通信功能、电力供应功能等多种功能。信息系统的应用对电力系统的影响主要表现为提升电力系统的运行效率，除此之外，信息系统也从一定程度上影响了电力系统的可靠性。

1 信息系统与电力系统

1.1 信息系统对电力系统的影响

随着我国经济水平的不断发展，人们的用电量发生显著增加，这些变化对电力系统提出了更高的要求。为了保证电力系统的正常运行，人们开始将信息系统应用在电力系统中，增加电力系统的功能，使得电力系统能够更好的满足人们的实际需求。将信息系统应用在电力系统中，对电力系统的影响主要表现为电力系统运行效率的提升，这种影响促进电力系统为人们提供了更加便捷的服务[1]。

1.2 信息系统对电力系统的作用

可以将信息系统对电力系统的作用分成以下两种不同的作用类型：①间接作用。这种作用类型是指信息系统的相关功能不直接对电力一次系统产生作用。在这种作用类型中，当信息系统发生故障，电力系统的运行状态并不会受到影响。但信息系统功能故障的变化会降低电力系统的稳定性，影响电力系统性能的有效发挥。②直接作用。这种作用类型是指信息系统的功能对电力一次系统产生直接作用。在这种作用类型中，当信息系统产生故障之后，电力一次系统也会产生故障，进而对人们的正常生活、工作产生不良影响。这里主要以直接作用类型为例，对考虑信息系统作用的电力系统进行可靠性分析[2]。

2 考虑信息系统作用的电力系统可靠性模型

这种可靠性模型中主要涉及信息系统和电力系统两部分。首先需要对信息系统进行考虑：

2.1 电力系统可靠性模型中相关概念

2.1.1 电力一次系统元件的概念

电力一次系统元件是指电力一次系统中涉及的多种电力设备。电力设备是保障电力一次系统作用发挥的基础。

2.1.2 信息系统功能的概念

信息系统功能是指，电力信息系统在执行电力一次系统运行的过程中，涉及多种不同的任务，这些任务即为信息系统功能。

2.1.3 电力-信息作用的概念

电力-信息作用表示信息系统功能与电力一次系统元件之间是直接作用的关系。在这种情况下，信息系统功能的故障会直接引发电力系统故障。

2.2 信息系统功能可靠性模型

为了更好地完成该模型的描述，需要对其中涉及的逻辑连接和逻辑节点进行精确定义：

2.2.1 逻辑节点的概念

逻辑节点是指在信息系统功能中，与电力系统运行有关任务的整体或者部分软件及硬件的一种抽象。这种抽象的处理方式有助于电力系统可靠性模型描述的实现。由于电力系统中涉及的相关电力软件、电力设备的数量和种类较为丰富，因此对应的逻辑节点的数量也较多。

2.2.2 逻辑连接的概念

逻辑连接是指电力信息系统中相关通信设备以及通信信道的一种抽象形式。可以将逻辑连接看成电力系统中两个不同逻辑节点之间的通路。

2.2.3 变压器信息系统功能可靠性模型的描述

由于电力系统中涉及的一次元件种类较多，其中变压器的意义十分重要，因此这里针对变压器的信息系统功能可靠性模型进行分析。该模型主要涉及变压器、电力-信息作用、变压器分接头控制以及人机接口。其中，人机接口的作用主要是完成电力人员控制命令的下发和接收。而变压器分接头控制的作用则是通过分接头控制功能的发挥保证电力系统的正常运行[3]。

3 电力系统可靠性分析方法

这里运用非序贯蒙特卡罗仿真方法对电力系统的可靠性进行分析。

3.1 确定电力系统可靠性指标

在电力系统中，影响因素较多。运用综合考虑方式，将期望失负荷量和系统负荷削减概率作为分析电力系统的可靠性指标。分别用E和L表示上述两个指标，这两个可靠性指标的计算公式分别如下：

其中，Pi表示电力系统处于状态i时的概率；Ci表示电力系统处于状态i时的实际负荷削减数量；S则表示电力系统全部负荷削减状态的集合。

3.2 运用该方法对考虑信息系统作用的电力系统可靠性进行分析

运用该方法对电力系统的可靠性进行分析的流程如图1所示。该方法分析作用的发挥建立在非序贯蒙特卡罗抽样的基础上。在进行抽样的过程中，抽样依据主要包含信息系统中相关元件的实际修复率和故障发生率。从抽样结果中可以得到电力系统中一次元件的实际状态。当该步骤完成之后，需要对电力一次系统元件中是否存在电力-信息作用关系进行合理判断。如果判断结果显示元件状态并未发生变化，则可以直接获得电力一次系统元件状态集；如果判断结果显示元件状态发生变化，则需要对实际的元件状态进行有效计算。当通过非线性规划模型分析抽样得到的电力系统负荷削减情况符合条件时，才可以进行电力系统期望失负荷量和系统负荷削减概率指标的计算[4]。

图1 非序贯蒙特卡罗仿真可靠性分析方法的分析流程图

4 考虑信息系统作用的电力系统可靠性分析

这里以某电力系统为例，在考虑信息系统作用的情况下，对其进行电力系统可靠性分析。

4.1 信息系统元件可靠性分析结果

这里选择信息系统中的通信线路、交换机以及监控主机这三种元件为分析对象，上述分析对象的可靠性分析数据如表1所示。

表1 通信线路、交换机、监控主机元件的可靠性分析数据

4.2 不同的可靠性分析情况

由于考虑信息系统的电力系统可靠性会受到多方面因素的影响，这里将其分成以下两种情况对其可靠性水平进行分析。第一种（A1）：信息系统的通信网络为总线型通信网络，在这种情况中，需要同时对电力一次系统元件失效和信息系统功能的失效情况进行考虑。第二种（A2）：在这种情况中，只需要对电力一次系统元件的失效情况进行考虑，而不需要考虑信息系统功能失效的情况[5]。

4.3 考虑信息系统作用的电力系统可靠性分析结果

在A1和A2这两种情况中，期望失负荷量和系统负荷削减概率这两个可靠性指标的计算结果如表2所示。从表2中可以看出，当考虑信息系统作用时，系统负荷削减概率和期望失负荷量分别上升了21.44％和74.35％。这种现象表明，信息系统的应用对电力系统的可靠性产生了显著影响，影响趋势为可靠性的提升[6]。

表2 期望失负荷量和系统负荷削减概率的可靠性计算结果

5 结论

信息系统在电力系统中的应用为人们带来了更好地供电服务。电力系统可靠性水平会对人们的正常工作和生活产生影响，因此对电力系统可靠性进行分析具有一定的必要性。需要通过可靠性模型的建立，对系统负荷削减概率和期望失负荷量这两个指标进行计算。计算结果表明，信息系统的应用使得电力系统的可靠性发生了显著提升。

[1]俞斌，郭创新，王越，张理.考虑信息系统作用的电力系统可靠性研究[J].电力系统保护与控制，2013，07：7～13.

[2]陈晨，刘俊勇，刘友波，蒋长江，苟竞，刘若凡.一种考虑变电站内部的电力系统可靠性分析[J].电力自动化设备，2015，02：103～109.

[3]许明高.考虑信息系统作用的电力系统可靠性研究[J].电子技术与软件工程，2015，04：192～193.

[4]秦文萍.基于电压稳定的电力系统可靠性评估及薄弱点识别[D].太原理工大学，2015.

[5]雷宇.电网调度自动化系统可靠性的应用研究[D].广东工业大学，2007.

[6]刘念.电力系统信息安全评估方法与安全通信机制[D].华北电力大学（北京），2009.

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1004-7344（2016）23-0057-02

2016-8-3