基于电力系统的安全性分析方法的风险评估研究

基于电力系统的安全性分析方法的风险评估研究

发表时间：2016-09-26T15:52:34.170Z 来源：《电力设备》2016年第13期作者：刘小林[导读] 本文通过梳理电力系统安全性研究与评估的理论文献，并结合实践工作经验。

（国网岳阳供电公司）摘要：本文通过梳理电力系统安全性研究与评估的理论文献，并结合实践工作经验，首先介绍电力系统安全性风险评估的主要方法，即网络法、事件树法、故障树法和状态空间法等；然后分析电力系统安全性的风险评估现状，最后综合说明安全性应从理论与实践中如何强化防范措施，并提出深入研究展望。

关键词：电力系统；安全性；风险评估；输电协议

1电力系统风险评估的研究方法 1.1网络方法和事件树方法

网络方法被用来计算系统的可靠性。两种常用的分析工具是最小集和最小割集。网络方法的特点是它的简单的概念和易于计算。它适用于规模小，组件少，只有两种故障状态的系统。缺点是，它不能模拟更复杂的工作条件，如多状态组件，共模故障和相关故障。当在一个大系统中使用时，计算量是非常大的。对保护和切换装置的事件树方法进行了仿真，并计算了系统的稳态运行风险和脆弱性。原来的触发事件被定义为事件树的根节点，而从根节点到叶节点的路径是一个时间序列序列。当生成事件树时，可以通过设置事件发生的概率和阈值来控制时间的尺度和计算的效率。

1.2故障树方法和状态空间法

故障树方法即故障状态的系统已被选定为顶部事件。基于系统组件的故障率、操作人员和维护不当的概率，可以追溯到原始的或概率分布和故障机制的因素，追溯到已知的因素。通过绘制其逻辑关系，可以得到一个故障树。分析故障树的结构，可以定性地分析各种故障的可能性，同时也可以定量地估计故障的概率。这种方法的优点是，它显示了每个组件和子系统级之间的因果关系，可以快速识别系统中的薄弱环节和重要的故障。状态空间的方法表示的状态和系统的状态之间的过渡。该系统的状态数将成倍地增加的数量的组件，并为系统包含了大量的组件，枚举所有的系统状态是不现实的。其结果是，该方法是更有效的系统具有 2线路过载风险评估的研究现状电力系统的过载分析是指系统在不可预测的情况下，系统中设备部件的过载情况。线路过载是电力系统过载分析的主要内容。在电网线路过载，在线路传输功率，电流通过电阻线会产生一定的热量，当传输线的操作温度高于最高温度阈值，该线的机械强度会降低，寿命也会缩短，更为严重的线路会出现下垂，造成一个相间短路和对地闪络故障，导致连锁过载造成系统崩溃和电源会造成巨大的社会影响和经济损失的故障。在电力市场环境具有很高的不确定性，系统的运行条件将取决于市场的需求和市场的竞争。不能预测的趋势，很多的电力交换和损失的因素，如增加系统的运行和调度的不确定性。传统的确定性方法和概率方法没有考虑事故后果的经济成本和预防和控制措施，不能为决策提供定量的经济指标。在电力市场中，经济效益应该作为技术决策的标准，而纯技术的观点有一定的局限性。

研究文献考虑了各种因素对线路过载的影响，包括环境温度、太阳辐射和风向等自然环境的影响，包括系统本身的运行状态，对电网线路过载的风险进行计算和分析，并提出了预防和控制的措施。研究了系统不确定性和线路流不确定性的半不变方法和随机趋势，分析了线路流量波动的影响和后果的严重性函数，分析了线路过载风险。在关注文学设计部门提出要允许载流量的“常数”，调度部门更注重与实时温度变化、风速等“变化值”，并在线调整。在风险理论的基础上，提出了一种确定变压器热负荷容量的方法。文献采用概率抽样和故障计数法相结合的方法，研究了故障潮流转移级联跳闸后的故障，分析了避免输电负荷脱落和停电的调度措施和中断的风险指标的分析。 3低电压风险评估的研究现状在事故发生时，对电力系统的电压分析进行了研究。在许多情况下，低电压是由无功功率的缺乏引起的。当低电压系统的问题，第一，会增加系统损耗，可能会损坏电机；其次，对质量和生产效率产生负面影响；第三，严重时会导致电压崩溃引发停电。文献采用概率方法，将电力系统定义为一个系统的脆弱性，从弱源的概率和影响的基础上，提出了基于低电压风险指标的定量评估方法。为了提高系统的速度，克服了低电压风险评估中的高非线性、低采样量和多种影响因素的问题，提出了一种基于神经网络集成的低电压快速风险评估方法。文献中，机组负荷停运成本、功率损失和设备成本的影响的经济后果测量风险的电压，和电压的极限，电压不稳定和运行的风险，有功功率损耗最小化的提出了一种新的方法，无功优化。文献提出了基于电力系统运行状态的风险预警指标，并提出了预防和控制的低电压问题的决策支持。为了降低事故风险，有效地降低了风险值的计算和灵敏度的方法，提高了计算效率，通过使用低电压事故的筛选和排序的方法。文献由经济权力企业、电力供应商和用户三者联系，货币成本用于衡量事件严重程度的后果，并基于电压安全性评估方法的定量风险分析。 4讨论与展望 4.1讨论

在电力系统静态安全风险评估的基础上，研究了线路过载和低电压两个子问题的风险评估的概念、模型和方法。在阐述了系统静态安全风险评估的基本概念和指标的基础上。提出了考虑气象条件影响线模型和考虑风电场模型的尾流效应，分析基于MATLAB平台下做的，而仿真模型，文献提出的方法，用于测试系统。文献的主要研究成果可归纳如下：第一，在建立线路过载风险指标的问题，根据市场环境，建立线路过载风险评估，建立用户的经济严重度的权力损失函数。经济风险指数是用来处理安全和经济之间的矛盾。第二，建立了线模型，充分考虑了两种模糊性的影响，即天气条件和气候边界的划分。在此基础上，介绍了时变修复时间模型，并对该模型的故障率和修复时间进行了建模。天气相关的线路故障率和修复电力系统风险评估的低电压的时间，来对IEEE30节点系统进行了仿真分析。结果表明，在考虑天气因素的必要性的风险评估。基于该方法可以获得足够的风险值跟踪变化的天气条件对系统的风险水平的影响，收入风险的三角形隶属函数可以为操作计划人员的科学决策支持的充分范围。

4.2展望

近年来，国内外学者对电力系统静态安全风险评估的研究取得了很大的成就，但由于新的问题不断出现，电力系统本身存在着许多的复杂性和不确定性，并有以下几个值得进一步探讨的问题：完善、科学的风险评估指标体系在电力系统规划和运行中发挥作用的前提和保证。不同指标之间的相互关系和相容性有待进一步研究。建立在考虑气象条件影响的线路故障率和修复时间模型是缺乏统计数据的建立和完善的气候数据，布线和其他户外元素的操作数据是建立一个更准确和完整的元素模型的基础。在考虑风电场接入对电力系统静态安全风险评估的影响时，由于仿真时间短，不考虑风力发电机组的故障模式。

参考文献

[1]王喜燕,潘秋萍.把PLC嵌入高电压状态下的继电保护电力系统的研究[J].电子技术与软件工程.2016(09)

[2]王海潮.基于MATLAB/Simulink的电力系统相量分析[J].自动化与仪器仪表.2016(05)