地区电网运行管理过程中的风险评估

地区电网运行管理过程中的风险评估

黄鹏宁夏电力公司调度通信中心

【摘要】现在我国电力系统已逐渐发展成为超大规模的复杂系统，步入了大电网、大机组和高电压时代。电网规模逐渐扩大，全国联网格局也己基本形成，东北与华北、华北与华中、华中与华东、华中与西北、华中与南方电网都已实现了互联。然而，任何事情都是双刃剑，在超大规模的电力系统给社会和人民生活带来巨大利益的同时，也带来了潜在的巨大风险。

【关键词】电网运行控制风险评估运行效率不确定性输电技术可靠性

一、引言近年来，随着工业的发展和经济的增长，电力系统的发展也呈现出了新的特征。“大机组、高电压、远距离、大容量、新技术”是现代电力系统的发展趋势。现代电力系统设备容量和系统容量越来越大，系统电压等级也在逐步升高，以区域电网互联为目的的高压、特高压输电技术以及灵活交流输电技术等各种新技术逐步应用于电力系统。由于以上这些因素，使得电力系统的规模日益庞大，结构日益复杂。该复杂网络的形成，一方面确实提高了系统的运行效率，但另一方面也增加了系统运行的不确定性，使得系统扰动波及的范围更广，系统事故的后果也更加严重。

二、地区电网的特点及引入运行风险评估的必要性地区电网是国家电网的重要组成部分，是大电网和用户之间的接口，是整个电网的发展基础及最终归宿，和人民的生活联系最为密切。

由于地区供电网对用户的供电有直接影响，所以保证电网不失电是地区电网的重要任务。安全是电网运行的基础，是提高电网经济运行的保证。一次故障事件可能会影响到城市的经济、环境、生产、生活、治安、市政管理、交通运输、电网的稳定等各个方面。电力系统有它自身的特点，发电、输电、供电是同时完成的，电能不可以大量存储。另外。

由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电网运行工况的变化是随机的，并且电网事故发展迅速，涉及面大，因此，在电力生存过程中。

需要实时调度，实时监控，随时跟踪随机事件，以保证电能质量及电网的安全运行。在这种情况下，调度员每天不可避免的会面临很多的调度决策，他的每一步运行操作都涉及到电网的安全性和经济性等方面的问题。

传统的基于Ｎ－１或者Ｎ－２的确定性的安全评估方法难以计及事件发生和负荷变化等众多不确定性因素，而且很难适应复杂多变的电力系统。为了让地区调度人员知道每个决策可能承担的风险，并在风险和收益之间进行更加迅速和正确的抉择，对地区电网进行风险评估，找到电网的薄弱环节并给予决策支持，从而提高电网的整体可靠性，将风险尽最大可能降低，具有重要的研究价值和现实意义。

为了保证供电的可靠性，地区电网一般是环网建设，开环运行。在地区电网的实际运行中，为避免电磁环网和简化继电保护，一般不允许长期多电源环网供电，因此，正常运行时电网呈辐射状结构。为

了尽可能保证不失电，地区电网中装备了大量的备用电源自动投入装置（简称备自投）。当电网发生故障而导致母线停电时，投入满足动作条件的备自投，给停电母线恢复供电，这样就能大大减少母线停电的几率，从而保证了供电的可靠性。此外，电网中还配置有主变过载联切负荷装置。

满足条件的自动装置动作以后，网络拓扑结构将发生变化，负荷会发生转移，系统将过渡到一新的接线方式运行。因此，在对地区电网进行风险评估时，必须要考虑这些自动装置的动作逻辑，否则，安全分析的结果往往是直接甩负荷，这与电网实际情况不符。因此，传统的Ｎ－１安全分析就变为了Ｎ－１＋Ｍ静态安全分析。这也是对地区电网进行运行风险评估时需要重点考虑的一个问题。

三、面向地区电网运行风险评估的停运模型建立元件的停运模型是整个风险评估的基础。根据历史数据平均值可以得到元件的停运模型。要使得最后的风险指标有意义，数据的质量必须得到保证。传统可靠性评估中使用的设备停运状态概率是一种通过长期的历史数据统计得到的期望值，元件故障概率是平稳状态概率。但对于在线的面向调度的运行风险评估这样一个短时间尺度的问题，就要考虑设备的实时变化及运行工况对停运模型的影响。

一般而言，通过元件故障频率ｆ和修复率刀的平均值即可建立元件的停运模型。本文考虑实时条件变化和运行工况对元件运行状态的影响，因此在建立元件停运模型方面，结合设备状态评估，引入设备评估等级和现场缺陷数据，计算出每个电网设备停运的健康因子，结

合大类设备停运概率，把历史记录中元件的故障频率ｆ和修复率的平均值除以设备的健康因子，即可得到更为精确的元件停运模型，最后的风险指标也更有说服力。

四、对地区电网的负荷预测电力系统负荷预测是一项重大意义的课题，提高预测精度就是提高电力系统运行的安全性，就是提高电力系统运行的经济性。

电力生产的特点之一是电能不可大量存储（存储能力极小而且代价高昂）。用电负荷随时都在发生变化，当负荷变化范围较小时调节各发电机组的出力就可以了；而负荷变化范围较大时则需要启停机组才能达到要求。当然对于负荷的逐年增长要适时投产新的机组才不至于拉闸限电。电力负荷预测是实时控制、运行计划和发展规划的前提，要掌握电力生产的主动性必先做好负荷预测。

比较常用的一种负荷预测方法是线性外推法。线性外推法就是根据已知的历史资料来拟合一条曲线，使得这条曲线能反应负荷本身的变化趋势。然后，根据变化趋势，从曲线上估计出未来某时刻的负荷值。这种方法是一种确定外推，因为在处理负荷历史数据，拟合曲线过程中，都可以不考虑随机变量。

设当前时刻为ｔ１，一步预报的时间间隔是△ｔ，预报时刻为ｔ２＝ｔ１＋△ｔ，过去时刻ｔ０＝ｔ１＋△ｔ。记和预报日最近的五个同类型日中，其第ｉ天ｔ１时刻负荷值为ｙ（ｉ，ｔ０）（ｉ＝１，２，…，５），第ｉ天ｔ２时刻负荷值为ｙ（ｉ。

ｔ２）（ｉ＝１，２，…，５），第ｉ天ｔ０时刻负荷值为ｙ（ｉ，

ｔ０）（ｉ＝１，２，…，５）。根据这三点负荷值进行线性拟合提取出预报日负荷在预报时间段内的变化率即可求得预报日的预报时刻负荷值。

随着电力系统调度自动化水平的提高，不仅要求预测系统负荷，而且还要求预测母线负荷，而且不仅需要预测有功负荷，还需要预测无功负荷。母线负荷也是由许多用户负荷组成的，也具有系统负荷所具有的规律性，但随机事件对它的影响远大于系统负荷。

母线负荷预测实际上是应用母线负荷分配模型将系统负荷预测值转化为系统内各母线上的有功和无功负荷。母线负荷模型比较简单的是比例分配模型，但由于负荷变化在地域上的不一致性和在负荷类型上的不一致性，需要构造随时间变化的分配模型，并利用状态估计在线维护预测模型参数。

五、结语总之，随着经济的不断发展，电网逐渐向着超高压甚至特高压，远距离输电的方向发展，电网的规模日趋庞大，结构日趋复杂。大电网输电固然给整个社会带来了便利和经济利益，但是同时电力系统的风险也随之增大。电力系统的规划、运行、维修和资产管理等工作都面临着极大的挑战。所以，保证电力系统的安全稳定运行成为近些年世界范围内尤为重视的问题，电力系统安全稳定运行的评估方法也成为学术界与工程界最为关注的研究课题。

参考文献：

赵希正．强化电网安全保障可靠供电

．电网技术，２００３，２７（ｌ０）：ｌ－７．