配电网设备故障停电风险实时评估分析

王若宇　陈光

摘 要 随着我国经济的飞速发展，无论是社会还是个人，对于电的质量要求越来越严格。配电网作为电能输送最重要的环节，起着至关重要的作用。本文细致分析配电网的运行状况，确定运行状况对于提高供电可靠性具有非常重要的意义；提出设备故障的内部和外部风险源，并进行概率分析；着重研究恶劣天气对配电网的影响；实现对配电网设备故障停电风险的实时评估。

关键词 配电网；设备故障；停电；风险评估；实时分析

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0157-01

电力企业的稳定运营是确保广大向用户用电安全的前提和保障，但是在实际运行过程中，有些因素会导致配电网设备出现故障，从而带来风险，例如供电不足或中断等情况，给人们的生活和国家经济发展造成严重损失。据统计，当配电网发生故障而停电时，对用户居民的影响是最突出的。实践表明，影响居民停电的主要故障，都是发生在配电网故障。因此，进一步完善配电网设备的实时评估和检修，并主动采取相应措施调节，能够有效让故障风险和设备损失降到最低，从而提高配电网设备的供电可靠性能。

1 配电网设备故障停电风险评估概述

配电网设备故障主要是由于以下两个原因：其一就是电气设备发生停车以及故障发生概率，其二就是故障停电对用户的影响程度。如果我们把配电网的实时风险设计为X1，用t来表示某一个特定时刻，我们就可以用下式表示设备故障发生时的概率与影响程度相乘

风险。

P（X1I￡）=R。（Xit）L（X。）

其中，用P（X1I￡）代表的是t时刻的设备X。所能发生故障时的概率；L（X。）代表的是设备X的停电时的实际影响程度；R。（Xi）则代表的是t时刻X。所发生的故障停电风险值。

所以说，在对配电网的设备故障进行具体的评估分析时，必须要第一时间掌握和了解设备发生故障时的概率和停电时的影响程度。设备由于故障而产生的影响程度越高，那么发生故障概率的程度就会水涨船高，其风险也就会随之越大，因此，必须要引起足够的重视，同时还要采取行之有效的防范措施。

2 配电网设备故障停电风险源及概率分析

众所周知，任何设备故障都是由内外两种因素共同作用产生的结果。内部因素主要包括了电气设备自身的物理属性和原因，以及设备在整个运行过程中的过负荷故障等因素；外部原因有风雨雪电等天气状况的影响及某些施工的损毁等。这些因素都成为配电网设备故障停电的风险源。

2.1 内部因素

设备自身故障率，设备本身总会存在故障率。一般认为，很多零件的故障率呈浴盆状，馈线上的每一个设备，它们故障率的变化通常都会分为3个阶段，及下降阶段I和不变阶段Ⅱ以及上升阶段3个不同的阶段。下降阶段I的范围处于设备的磨合阶段，因此，故障率是呈逐渐下降的趋势，其特点就是往往会高于平稳的故障率。而对于部分Ⅲ，设备故障率则一直呈上升趋势，原因在于设备的使用年限时间较长，设备老化严重。

设备过负荷故障率，配电网设备过负荷运行出现故障的情况并不是百分之百的。通常情况下过负荷的水平和设备故障都是成正向关系。过负荷的水平变化会直接导致设备发生故障。当设备电流量小于等于额定电流量时，就会很少发生设备故障；随着设备电流量的增多，设备故障的概率就会随之变大，且概率增加速率逐渐加快。在对设备进行故障评估时，配电网设备过负荷引起的设备故障率可以在设备自身故障率之上再加入设备的过负荷值，然后根据效用函数，计算出过负荷引发设备故障的概率。

2.2 外部因素

风雨雪电也会使配电网设备遭到破坏，从而带来一定故障风险。据研究，若统计期中发生恶劣天气的次数分别为Ⅳ1和Ⅳ2，配电网中的设备总和为Ⅳ3，恶劣天气引起的设备故障次数分别为Ⅳc1和Ⅳ伽，就可以得出因为恶劣天气引起的设备故障率。

3 恶劣天气对配电网设备故障的风险评估

3.1 恶劣天气对配电网影响

在气象学中，恶劣天气通常指发生突然且剧烈的灾害性天气。在此条件下，配电网承受各种各样的压力，如大风的强烈吹动，雨雪的附着侵蚀，雷电击中等。配电网设备的故障率在此条件下会有着各种各样的规律。而多种恶劣天气可能会同时发生，如雨雪同时出现和大雨与雷电同时出现等。多种恶劣天气同时出现对于配电网设备的影响更大，且呈现出非线性的特征。

3.2 恶劣天气下配网设备模型

现有资料中，文献提出了以下几种设备评估模型。最优潮流停电模型：只适合某些故障情况下的配电网停电风险分析。元件联失效模型：不能指出配电网的具体拓扑结构，只考虑了元件失效造成的级联故障。小世界网络模型：没有指出设备关键程度的不一样，只是想到了网络拓扑结构。另外还有曼彻斯特模型及传统电网连锁故障事故连模型。综上所述，这些模型没有将恶劣天气这个外部因素考虑进去，从而造成了以上这些模型无法适应恶劣天气下配电网设备故障的复杂多变性

特点。

4 结论

实践表明，对配电网设备的故障停电风险进行实时评估分析，就能够大大加强配电网供电的稳定性和可靠性，所以就会极大程度的降低了设备故障。本论文结合实时概率值，并根据设备故障停电的不同影响因素，算出了某时刻设备停电故障的风险值。设备故障率全面结合了某时刻系统的运行状况和内外部因素，根据状态变量的输入得出故障概率。最后，重点分析了恶劣天气对配电网设备故障停电的各种影响，并列举了惡劣天气下配电网设备的各种不同的模型以及自身的优缺点，来理清恶劣天气对配电网设备的故障率，因此得到了某点设备故障停电的不同风

险值。

参考文献

[1]培玉.配电网运行风险识别与防范研究[D].北京：华北电力大学，2011.

[2]赵珊珊，周子冠，张东霞，等.大区互联电网动态稳定风险评估标及应用[J].电网技术，2014，33（2）：68-72.

[3]何永秀，戴爱英，杨卫红，等.基于模糊理论的城市电网风险识别与评价[J].电网技术，2016，34（9）：127，131.

[4]刘若溪，张建华，吴迪.基于风险理论的配电网静态安全性评估指标研究[J].电力系统保护与控制，2015，39（15）：89-96.

[5]孙元章，周家启.大型互联电网在线运行可靠性的基础理论[S].北京：清华大学出版社，2010.

[6]孙荣富，程林，孙元章.基于恶劣气候条件的停运率建模及电网充裕度评估[J].电力系统自动化，2016，33（13）：12.endprint