电网安全评价指标体系与方法研究

电网安全评价指标体系与方法研究
发布时间：2021-06-22T09:19:18.087Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：熊伟
[导读] 摘要：本文将详细介绍电网安全评价指标体系的架构，通过专业的研究与调查，以某电网项目为例，详尽探究电网安全评价的全过程，借助对该体系内部五种指标的计算，合理获得电网安全评价结果，有效提升系统运行的安全性。

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摘要：本文将详细介绍电网安全评价指标体系的架构，通过专业的研究与调查，以某电网项目为例，详尽探究电网安全评价的全过程，借助对该体系内部五种指标的计算，合理获得电网安全评价结果，有效提升系统运行的安全性。

关键词：电网安全评价；指标体系；评价方法
引言：在电网运行过程中若其遭遇了多种安全问题，为增强问题管理的合理性，相关人员以电网运行为基础设计了安全评价指标体系，利用该系统内部的测算方法加强了电网安全评价的实用性、科学性。

1 电网安全评价指标体系架构
1.1电网安全评价指标系统构成
在开展电网安全评价的过程中，相关人员应适时搭建出合理的指标系统，在该系统内其主要构成为风险指标、暂态的安全性、拓扑结构的脆弱度、静态电压的安全性、安全供电的能力等，在每项指标内容的下部还带有些许具体指标，在计算此类指标数据时可从多个方面进行量化。

1.2指标系统内的主要内容
1.2.1风险指标
在电力系统运行过程中会随时出现扰动现象，会给该系统带去不同程度的风险，在进行风险评价时相关人员应密切关注该类故障生成的严重性、可能性，通过对该类风险的预估，可依照相关数据模型制成低电压、功角失稳、低压崩溃与过负荷类的风险指标。

1.2.2暂态的安全性
电网在正式运行时其内部的动态系统带有较强的复杂性，而暂态的安全性指标可精准反映出电网在遭受较大扰动以后其电压、频率与功角的稳定度。

暂态的安全性指标在实际运作时其主要包含临界切除时间、线路中的极限传输功率、判定静态电压、频率与功角等稳定度的数据指标。

在开展实际计算时相关人员还要全面考量保护装置与安全自动装置的动作状况。

1.2.3拓扑结构的脆弱性
电网管理者可将复杂的网络理论放置到电网系统脆弱性的评价上，通过研究电网内部的拓扑结构来探索相关故障传播的机理，使工作人员更易把控电网结构的整体特性。

从电网内部的功率分布上看，在设计拓扑结构的脆弱性上，技术人员设计了多种指标，如与最大供电区域相关的数据指标、线路脆弱性的指标、节点脆弱性的指标与线路内的极限传输功率等。

1.2.4静态电压的安全性
在电网运行过程中相关人员需密切关注电压的运行情况，降低电压崩溃事故或电压失稳出现的概率，增强电压运行的稳定度已成为人们密切关注的电网课题。

电网在实际运行期间调度人员应全面观察电力系统内的裕度值，确认该环境内较薄弱的线路与母线，着力打造出静态电压安全性的科学指标，如母线参与因子、与电压裕度相关的指标KV、有功裕度性指标KP等。

在进行实际计算时，静态电压安全度的主要公式为KP=（Pmax-P0）/P0*100%；KV=（V0-Vcr）/V0*100%，在该类公式内Vcr、Pmax、V0与P0分别代表着负荷节点内的电压、功率且处在临界状态、当前状态中。

1.2.5安全供电的能力
当电网内部元件在遭遇故障退出运行状态后，该电网仍不能出现母线电压越线、变压器或线路超载等状况，要仍然拥有持续开展安全供电的能力。

在进行电网的常规校验时，相关人员大多采用N-2与N-1校验，其中N-2为电气连接中的某项元件或同杆并架内的双回线等；N-1则为变电站、变压器与线路。

2 电网安全评价指标系统优化方法
2.1电网运行系统概况
在使用电网运行指标评价系统的过程中，为更好地了解该方式的合理性，研究人员以某安全环保科技有限公司中的电网运行项目为例，全面研究其内部指标系统的使用过程与运用效果。

具体来看，该电网项目中共带有51座220kV的变电站、8座500kV的变电站，其最大负荷值在10990MW左右。

为研究该电网的运行动态，试验人员依照其具体运行状况设计出了带有线路故障可能的数据模型，在实际试验时应用了电网安全评价指标系统的方式。

2.2设计试验过程
在实施电网安全评价指标系统时，试验人员需科学计算出指标数据与基础性数据等，其中指标系统内的数据主要包含时域仿真、故障后果中的模型数据、元件故障的可能性、负荷预测、潮流运算、连续潮流的计算与相关故障的确认等；而基础性数据则包括稳定分析数据、故障统计性数据、潮流数据与网架结构数据等。

简单来说，无论是指标性数据还是基础性数据其都包含在安全评价指标系统的内容中，比如，在基础性数据计算中风险指标内含有稳定数据、潮流数据与故障统计数据等；安全供电能力则包括潮流数据与稳定数据等，多个安全评价指标内容与基础性数据在研究、使用时存有一定的重合性，因而试验人员在开展计算工作时应利用适宜方法来确保其准确性、稳定性[1]。

在进行安全评价指标系统的运算时，试验人员可运用以网络信息技术为主的指标系统软件来计算。

在指标系统软件中其主要包含数据导入、数据选择、计算风险评价指标、运算网架结构内部脆弱性指标、评估电网指标与潮流计算等环节，且包括列表显示与图形显示等功能，增强该计算结果的直观性。

2.3安全指标系统的运算过程与结果
2.3.1风险指标
风险指标的评价可让试验人员掌握该电网系统内的安全运行水准，在计算该类指标时要全面考量外部环境给线路故障带去的影响，将线路发生故障的概率显示成随机模糊数，并设置科学的故障严重度评价模型，利用该模型中的内部数据来分析各项故障的严重度。

比如，
技术人员可依照实际的天气状况进行风险指标计算，其可将信任度测试分成1、0.75、0.5、0.25与1等五种级别，表1中展现了当其信任度在0.75与0.25时，过负荷与低电压下的具体风险指标。

表 1 风险指标下计算结果
2.3.2暂态的安全性
在测算暂态的安全性指标期间，相关人员可对电网中的保护装置进行科学设置，比如，将部分500kV线路内的极限切除时间设定为0.1s，若发生故障应利用保护动作及时切除相关故障继而保障电网系统的运行稳定。

在进行试验时若电压出现失稳情况要设计低压减载装置，在该项目中其电压出现问题的概率较大。

2.3.3拓扑结构的脆弱性
在测算拓扑结构的脆弱性时，试验人员进行了故障模拟，其依照故障可能出现的概率将可能性较大的故障依次断开，适时观察其运行状况，透过观察发现该电网遭受随机扰动的概率较大，应密切注意拓扑结构内的节点变化[2]。

2.3.4静态电压的安全性
在计算静态电压的安全性指标时，相关人员可将电压的安全度分成低、中与高三种等级，依照该试验内的地理位置关系来确认电网内部电压的薄弱区域，并及时计算出线路内的极限传输功率与负荷裕度，透过该类指标来增强电压安全度评价的科学性。

2.3.5安全供电的能力
在开展安全供电能力的测算时，试验人员可发现当安全供电能力出现故障后，失元件的个数变化值，具体数值如表2所示，其中K与N 分别代表失去元件的个数、此类故障的个数，通过其生成的数据可看出该电网整体的供电能力较弱。

表 2 N-K故障以后的失元件个数变化值
3 结语
综上所述，当前电网在出现故障时，其产生的原因已由此前单一的功角失稳或电压失稳而有所扩大，因而电网运行的管控者应依照科学化的数据指标来架构出较适宜的安全评价系统。

参考文献：
[1]高鹏.城市配电网生产运行安全评价指标体系及综合评价[J].山东工业技术，2019（02）：194.
[2]杨太华，陈悦.基于PCA的复杂电网安全风险评价研究[J].电器与能效管理技术，2018（09）：48-53.。