依托风险识别的配电网安全管理研究

旦巴达杰 才旺多杰

（国网西藏电力有限公司嘉黎县供电公司）

0 引言

配电网是电力系统中重要的一环，是电力“供-需”双方的唯一纽带，具有设备类型多、覆盖面广等特点［1］。随着生活水平的提升和基础建设的发展，配电网规模可谓逐年扩大。由于配电网面对各型用户，且相当一部分运行于户外，每年的故障绝对数较为可观（据统计，电网超过85%的停电事件归咎于配电网异常［2］）。为提升电力系统供电可靠性，增强配电网健康态势势所必然。文献［3］以红外巡视为支点进行日常巡视卡的开发，做到110 kV及以下变电站的设备发热现象的全面掌控。文献［4］从备品备件、人员安排、应急发电等方面制定了线路故障的快速处置方略，客观上可缩短停电时间。文献［5］依据运维大数据对配电网设备的运行状况作趋势外推，能在一定程度上规避因设备老化带来的运行问题。总的来说，以上研究对提高供电可靠性有所增益，但不足也是存在的：（1）配电网的安全运行受多个方面制约，不只体现在运维和检修层面； （2）增强配网运行能力更应注重未雨绸缪，而不是事后处置。故而，研究合理的模型对配电网作风险辨识，并据此进行针对性预控非常必要。

1 风险辨识［6］的方法择取

配电网涵盖配变、开关柜、环网柜、架空线、电缆等诸多型式的设备，影响其供电可靠性的因素可谓纷繁芜杂。对配电网运行态势的分析有两种途径：（1）对每类设备（甚至每个设备）进行运行数据测采，建立详细档案，然后依托数据处理模型给出维护建议；（2）从大的层面梳理影响配电网供电可靠性的因子，借助专家知识给出综合评判，明晰重要程度排序，然后采取相应措施。显然，第一种方法更为科学和精密，但需依赖完善的物联技术和通信网络，以及强大的算力，对于尚处于起步阶段的智能电网建设来说不具备全面实现条件；而第二种方式能在不增加投入的情况下抓住配电网健康运行所面临的主要矛盾，符合“多供电、供好电”的目标期冀。因此，该研究项目将着力于对众多相互关联又具一定独立性的风险因子作合理筛查，然后依托可集成专家经验的数学模型作综合评判，给出下一步行为的辅助决策。

风险筛查的原则： （1）基于风险可变性，应建立“现实”和“潜在”两大风险集，并对内中元素作适时调整；（2）为应对风险种类多而杂，可基于风险清单法和分析分解法相融合来厘清风险因子；（3）风险表现为系统性和持续性，需参照一定的历史数据和运行经验进行风险归置。

2 配电网安全运行的风险列举

配电网里程绵长，又具有地区差异性，进行运行风险罗列总体上可按“发达地区”和“欠发达地区”两种类型展开，这样可使研究内容在最大程度上起到普适作用。

2.1 发达地区层面

发达地区的配电网整体水平较高（如电缆化比率大、“手拉手”基本完备等），抗风险能力较强，但也面临着如图1所示的风险威胁。

图1 发达地区配电网安全运行的风险归集

分别阐述如下。

（1）A部分。发达地区人口密度大、各类产业密布，使得整体电力负荷较高。尽管分布式发电逐日增多，但因其出力不稳定而不能取代火力发电，故而发达地区的环境污染情况可能偏严重，这将极大影响到架空线路设备（如阴雨天的绝缘子闪络）。

（2）B部分。发达地区寸土寸金，带给线路运行的负面影响为：①基于节约线路走廊考量，架空线设计一般遵循多回同杆模式，遇到雷暴、台风等极端天气，可能造成停电范围扩大化（故障线路影响到非故障线路）；②由于土地资源紧张，整个配电网的布局一般显得比较紧凑（尤其主城区范围），这就增加了外力破坏的几率。

（3）C部分。发达地区不能轻易停电（供电可靠性指标高），在一定程度上影响到运行设备的例行检修或维护。这对于处在不良运行环境中的配电网设备（如空气绝缘环网柜）来说是很不利的。大量的故障检修表明：地势低洼或靠近河边处运行的配电柜，其内部爬电往往很严重。

（4）D部分。发达地区率先实施配电自动化等先进应用，与之对应的是高技术设备的大量入网，而高技术设备多含芯片器件，长期的户外环境易使其故障频发。

（5）E部分。发达地区配网工程量大，且有用户工程“三不指定”的约束，导致配网建设层面的激烈竞争。应该说，大部分的设计、施工、供货商是合格又合规的。而一些用户为追逐短期利益，往往只着眼于“价廉”，这无疑给配电网长期运行带来安全风险。

2.2 欠发达地区层面

欠发达地区的配电网主要表现在馈线的技术水平落后（半径长／分支多／单电源放射），故而应对停电风险的能力较差。其风险归集见图2所示。

图2 欠发达地区配电网安全运行的风险归集

对于A、B、C三部分分别阐述如下。

（1）A部分。欠发达地区的负荷水平较低，基于经济性角度，电力设备更新换代的频率也不高。这样就可能积累大量老旧设备，而老旧设备的故障发生率明显要高于新投设备。

（2）B部分。欠发达地区一般地广人稀，配电网架只能采用放射状，这必然形成半径超长、迂回供电等情形，进而影响供电可靠性。

（3）C部分。基于历年同业对标数据，欠发达地区对配电网的管理水平不及发达地区，这也会增加配网运行不安全的概率。

从“2.1”、 “2.2”中可以看出：应以辩证的视角对影响配电网安全运行的风险因素作出剖析。同样的，在各因素梳理完毕后，也应以辩证的态度对影响的迫切度、重要度作出排序。这样就能达成对风险因子的具体管控。

3 依托模糊综合评判的风险管理决策

如前所述，影响配电网安全运行的风险是多种多样的。鉴于运检力量或安全监督力量有限（尤其在电网企业“减员增效”大环境下），应针对风险指数作管控力量的分配。所谓风险指数：风险发生可能性与风险发生后所带来危害性的合成。考虑到风险评定的模糊性以及风险指数的计算要义，选择能充分吸纳专家知识的模糊综合评判模型来进行风险管理的辅助决策。

3.1 模型建立

模糊综合评判的开展流程如图3所示。

图3 模糊综合评判的开展流程

（1）因素集。即从哪些方面对某一配网作风险估量。现以图1所示的发达地区风险梳理为例。其因素集如下：

其中u1代表环境方面；u2代表土地资源方面；u3代表可靠性方面；u4代表设备方面；u5代表政策方面。

（2）评价集。用于各层面因子的严重程度的表达。一般情况下，5个级别基本能满足要求。即，V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝；vi（i＝1，2，…，5）的意义及量化见表。

表 评价集各元素意义

（3）权重集。即各风险因子对各评价等级的权重分配。在这里，不妨令A＝（0.2，0.1，0.3，0.2，0.2 ）。

（4）专家评判。对于待评判配网，由一定数量的不同专业专家根据因素集和评价集设定给出各自判断。得到评判矩阵如式（1）所示。

式中，rij（i＝1，2，…，5；j＝1，2，…，5）表征所有专家中对风险因素ui（i＝1，2，…，5）作出风险关注度评价为vj（j＝1，2，…，5）的人数比例。

（5）模糊综合评判计算。见式（2）所示。

式中，bi（i＝1，2，…，5）数值对应了某个风险的综合指数，该值越大，说明越应该优先处理，这样就给配电网安全管控提供了有效的辅助决策。

3.2 实证案例

以发达地区某集镇的10 kV配电网为例进行实证应用。

该片区配电网以架空线为主，已投用六年。近一年线路问题频发，引发较多用户投诉。为了找到主要矛盾，并以合理的代价获取较高的解决成效，供电公司召集专家40名（来自不同部门），运用模糊综合评判模型开展评判，得到评判矩阵为：B＝（0.35，0.16，0.29，0.06，0.14）。因此，管理层一致认为，致使该片配网运行不安全主导因素为环境方面。这与实情相契合：（1）该集镇有大量化工企业，日常排放造成的空气污染相对严重； （2）由于不是市区，线路布局并不密集； （3）该地区地势平坦，但水体不多，不存在潮湿运行区域； （4）该片配网因主供工业用电，配网自动化未普及，不存在多芯片设备；（5）配网主体由供电公司下辖工程公司主建，质量有保证。

供电公司随后制定完备的停电和保供措施，对相关线路逐一进行清扫、绝缘子测试和接地电阻测试等工作。根据近三个月统计，未再出现线路异常事件，说明基于风险识别的安全管理方法有成效。

4 结束语

配电网安全管理重在故障预防，可依赖的方法为风险识别。考虑到配网风险的区域差异性和模糊性，提出了以模糊综合评判为依托的风险量化评估方法，使得配电网运行中面临的主要风险得以正确凸显，为合理安排管控及确定排险措施提供了有效的辅助决策。