配网风险评估方法及其应用的研究

配网风险评估方法及其应用的研究
发布时间：2022-05-09T08:22:16.904Z 来源：《当代电力文化》2022年第2期作者：安泰康[导读] ：配电网作为电力系统中的末端组成部分，对用户的影响最为直接，同时也是提高电能质量、
安泰康
国网兰州供电公司甘肃兰州 730070
摘要：配电网作为电力系统中的末端组成部分，对用户的影响最为直接，同时也是提高电能质量、降低配电系统运行风险水平和改善用户用电体验的重要环节。

配电网运行风险水平的高低对供电系统的安全性有最为直接的影响，因此对配电网进行风险评估方法及其应用研究有着非常重要的意义。

配电网风险评估是利用仿真结果，定量计算系统风险指标，从而对系统的风险水平做出全面客观的评价。

关键词：配电网；风险评估；状态抽样；潮流计算1 选题背景和意义
配电系统是由多种配电元件所组成的一个电力网络，主要承担变换电压等级，分配电能，保证用户用电可靠性的任务。

在我国，配电网一般是指110KV及其以下的节点与用户直接相连的网络，也有较少部分的220KV负荷率较大的配电网。

从电压等级的角度，配电系统可划分为高压配电系统(110kV、35kV)、中压配电系统(20kV、10kV、6kV、3kV)和低压配电系统(220V/380V)三个部分。

一个配电系统的完善程度间接的决定着它的风险水平，一个高度完善的配电系统其风险水平也较低，供电可靠性和电能质量将维持在较高水平，本文的研究工作将有助于发现系统中的高风险环节，为建立完善的配电系统提供合理的分析评估。

2 风险评估的基本概念及其发展2.1 风险评估的基本概念
据定义，风险是不确定因素对目标函数的影响。

风险评估是在风险发生之前或发生进程中，对该风险造成的影响和损失进行量化评估的过程。

风险的量化可用如下公式来确定：
由式（2-1）可知，风险评估体系主要包括：风险评估模型，风险评估方法和风险评估指标体系。

构建风险评估模型是开展风险评估研究的前提；研究风险评估方法的目的是通过数学计算量化风险指标，向调度人员直观地提供系统风险数据；风险指标体系是风险发生概率和后果严重程度的具体量化。

2.2 风险评估的发展
电力系统安全风险评估大致经历了三个阶段，从最初传统的确定性评估到基于概率性评估方法，再发展到如今的运行风险评估方法。

随着风险评估研究的不断进展，在确定性评估和概率性评估研究的基础上提出了目前应用最为广泛的运行风险评估法，它结合了上述两种方法的优点，改进了它们的不足之处，从风险的角度来解决系统的安全性问题，将可能性概率和故障产生的后果进行量化，并通过风险指标对系统运行的安全性进行评估。

3 基于状态抽样法和潮流计算的配电网风险评估研究3.1 配电网潮流计算
其次，配电系统中存在很多不对称负荷，同时由于供电模式多样，使得配电网的三相电压和电流不再对称，因此，对于不对称的配电系统必须进行三相潮流计算。

3.2 基于状态抽样法的风险评估
本文将对一个配电系统进行短期（24h）的风险评估研究，其研究算法选用状态抽样法，其抽样过程简单，计算速度快，能满足本文的研究需求。

配电网潮流算法选用牛顿-拉夫逊法，该方法适用范围较广，不用对网络结构进行分类，编程过程清晰，是常用的潮流分析方法。

编程软件采用MATLAB软件，MATLAB语言较C语言，JA V A等其他编程语言简单高效，交互性较好，调试过程简单方便，能给编程人员带来很大便利。

以下将具体介绍本文进行风险评估研究的步骤和算法模拟流程。

一个配电网络正常运行时，各条支路都运行在设计的功率限额之内，不会发生线路过载的情况，但是一旦有故障发生，某支路分段开关断开隔离故障，然后通过联络开关进行网络重构对重要用户恢复供电时，往往一些支路就会发生线路过载的情况。

特别的，对于一个辐射状配电网络来说，故障支路越靠近源节点，网络重构后转供的某些支路就容易发生功率越限的情况。

线路发生过载时，则会引起线路发热，增大网络功率损耗，损耗的增大将进一步造成线路温度的升高，这是一个正反馈的过程，如果线路长期过载而得不到解决，最终导线可能会因温度过高而发生断线，进一步扩大故障区域，造成更为严重的电力事故。

线路过载通常的解决方法是切除部分负荷，让功率越限支路重新运行在设计的功率限额之内。

因此，本文在风险评估研究过程中，当线路发生过载时，切除部分负荷所采取的方法是每次切除全网电压最低点1/2的负荷，直至网络无线路过载。

以下将具体介绍本文风险评估的具体步骤和流程。

由于时间和自身能力的局限，同时也为了便于的论述，本文进行的风险评估分析是短期风险评估，时间为24小时，同时所研究的配电网故障阶数为两阶，即一个状态样本中最多有两条支路同时故障。

具体流程如下：
（2）输入所研究配电网的支路参数及节点负荷等原始数据。

（3）对系统状态进行抽样，0，1，2分别代表无故障支路，有一条故障支路，有两条故障支路，同时舍弃故障阶数高于2阶的样本。

（4）当有故障支路时闭合相应的联络开关，对网络进行重构并对原始数据进行相应修改，生成修改后的原始数据；若无故障支路，则无需对原始数据进行修改。

（5）由步骤4)得到的原始数据，运用牛顿-拉夫逊法对网络进行潮流计算。

（6）当潮流收敛后，对所有支路进行过载判断。

若有线路过载则切除全网电压最低点负荷的1/2，并重复步骤5），直至没有线路过载；若没有线路过载，则进行风险指标的计算。

（7）输出结果，结束。

4 总结与展望
随着社会的快速发展和智能电网建设的不断推进，配电网的建设也进入快车道。

因此，对配电网的风险评估研究是当前配电网研究的一个重要方向，具有很大的实际意义
由于本人学时和能力的局限，同时加上时间的仓促，所以本文对配电网风险评估的研究还比较粗浅，以下我对该研究课题提出的一些展望：
运用序贯蒙特卡洛法对一个实际算例进行一次周期较长的风险评估。

遵循网络重构最优网损优化的原则，改进研究算法，使之有较好的适应性，在面对一个复杂的网络发生多重故障时也能得出准确的评估结果。

目前分布式电源在配电网中的应用是一个趋势，可以进一步研究分布式电源的接入对网络运行风险的影响。

作者简介：
安泰康（1995年1月9日-），男，甘肃兰州，本科，助理工程师。