電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估及方法論文
摘要：我國的經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，社會生產(chǎn)生活對電力提出了更高的要求。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，經(jīng)常會出現(xiàn)電力系統(tǒng)停電風(fēng)險，阻礙電力的可持續(xù)供應(yīng)。為了滿足市場的用電需求，電力行業(yè)必須對停電風(fēng)險進(jìn)行評估，采取有效的應(yīng)急舉措，提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。本文將具體探討電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估指標(biāo)及方法，希望能為相關(guān)人士提供一些參考。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；停電風(fēng)險；評估指標(biāo)及方法
進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的市場經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮，給我國的電力行業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電力行業(yè)承擔(dān)著重要的供電職能，從某個角度來看，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。
一、電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估指標(biāo)
（一）危害因子
我國的經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，對電力行業(yè)提出了更高的要求。為了引導(dǎo)電力行業(yè)的健康發(fā)展，避免出現(xiàn)重大電力輸送事故，我國制定了安全事故應(yīng)急處理?xiàng)l例，并形成了電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估的技術(shù)規(guī)范。以區(qū)域?yàn)閯澐忠罁?jù)，可以將我國的電力事故劃分成普通事故、較大事故、嚴(yán)重事故三個等級，不同等級的電力事故危害性不同，危害因子也呈現(xiàn)出較大的差異。具體來說，電力事故的危害因子主要包括以下幾項(xiàng)：第一是非常規(guī)電路、第二是停電節(jié)點(diǎn)、第三是聯(lián)鎖故障區(qū)域。
（二）計(jì)算方法
為了對電力事故的等級進(jìn)行劃分，需要掌握有效的危害因子計(jì)算方法。以聯(lián)鎖故障區(qū)域?yàn)槔S多電力事故都是由聯(lián)鎖要素引起的，因此要把本體危害值和其他要素的危害值聯(lián)系在一起，全面反映電力事故的危害程度。在計(jì)算的過程中，需要應(yīng)用固定的方程式，用故障災(zāi)難因子除以聯(lián)鎖故障的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，以此來得出電力故障的災(zāi)難度。以相對危害因子為例，一些電力事故是由非常規(guī)危害因子所導(dǎo)致的，在對這些電力事故的災(zāi)難度進(jìn)行計(jì)算時，需要形成統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。在的難度較小的電力事故可以分成一級事件、二級事件和三級事件，其劃分依據(jù)是節(jié)點(diǎn)的減供負(fù)荷值。從這個角度來看，想要對電力系統(tǒng)的停電風(fēng)險進(jìn)行評估，必須計(jì)算減供負(fù)荷值。電力事故的節(jié)點(diǎn)減供負(fù)荷量除以全網(wǎng)的減供負(fù)荷，就是該次電力事故的相對危害因子，相對危害因子的值越大，電力事故越嚴(yán)重，相對危害因子的值越小，電力事故越輕微。在計(jì)算主要危害分子和相對危害分子之后，還應(yīng)該對停電事故的危害分值進(jìn)行計(jì)算，以此提高事故等級判定的精確度。
二、電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估方法
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的停電風(fēng)險發(fā)生之前，需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行長時間的故障仿真模擬，并利用此種方法來進(jìn)行故障頻率的有效計(jì)算，以及對故障后果進(jìn)行充分認(rèn)識。下面以O(shè)PA模型為例，進(jìn)行連鎖故障仿真分析。
（一）故障仿真方法
對于OPA整個模型來說，理論來源比較多，其中最受大眾認(rèn)可的來源是自組織臨界理論SOC，該模型的根本原理是以負(fù)荷化為根本依據(jù)，對電力系統(tǒng)的斷電進(jìn)行整體分析，并在分析過程中運(yùn)用了潮流直流的大致計(jì)算，這其中包含很多動態(tài)甚至漫動態(tài)的時間影響尺度，而站在快動態(tài)角度來說，它是利用微觀世界來對負(fù)荷和線路故障進(jìn)行真實(shí)反映，另外，通過漫動態(tài)中的全部過程來實(shí)現(xiàn)對模擬電力系統(tǒng)發(fā)電，能導(dǎo)致負(fù)荷水平和線路容量的整體增長。在上述各式中，G是發(fā)電機(jī)集合節(jié)點(diǎn)；L是負(fù)荷的集合點(diǎn)，P是電極的輸出動力，Pj是節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，F(xiàn)是線路中有功的潮流矩陣，B是線路中最大的對角矩陣，A是網(wǎng)絡(luò)中電力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的矩陣。O是各個節(jié)點(diǎn)和電壓所形成的矩陣。C是所有發(fā)電機(jī)在工作過程中所產(chǎn)生的具體費(fèi)用，式中以i臺為例，W是相關(guān)單位在單位負(fù)荷切除后所受到的整體損失。通過對整個過程進(jìn)行總結(jié)，通過實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)，使得發(fā)動機(jī)的整體費(fèi)用和負(fù)荷之和能夠保持在最小狀態(tài)。通常情況下，W會比ci高出一本分，可以保證目標(biāo)更好的`實(shí)現(xiàn)。另外，在優(yōu)化過程中存在幾個約束條件，分別是：功率節(jié)點(diǎn)下的平衡約束、發(fā)電機(jī)整體的出力約束，系統(tǒng)中的容量儲存能力約束和最高的切負(fù)荷約束。
（二）具體計(jì)算流程
根據(jù)對OPA模型分析可以看出，上述所建立的風(fēng)險評估體系以及故障連孫中制造的仿真計(jì)算流程都具有非常高的準(zhǔn)確程度，而且在實(shí)際工作中也能等到重要應(yīng)用，通過對各種風(fēng)險指標(biāo)的總結(jié)和分析。
三、電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估實(shí)例
為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估方法是否能夠有效完成科學(xué)評估電力系統(tǒng)停電風(fēng)險，本文通過選擇筆者所在地某電網(wǎng)系統(tǒng)為例，在該電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中擁有500kV網(wǎng)架，39機(jī)82節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。與此同時，通過仿真分析我們可以得知該電網(wǎng)在5000d以內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行的過程當(dāng)中擁有超過2000次事故的事故集，統(tǒng)一采用歸一化的方式處理事故頻率，通過利用專業(yè)擬合曲線的工具擬合電力系統(tǒng)事故規(guī)模同頻率的曲線，并分別用F和S表示電力系統(tǒng)發(fā)生事故的頻率和損失的負(fù)荷量，可以得知二者之間存在明顯的線性關(guān)系，而這也意味著電網(wǎng)出現(xiàn)停電事故且事故規(guī)模同頻率冪律之間有著十分緊密的關(guān)聯(lián)，依照冪律的基本形式，電力系統(tǒng)在停電之后其損失的負(fù)荷頻率將會依次減少。而在對薄弱區(qū)域進(jìn)行辨識的過程當(dāng)中，通過運(yùn)用前文給出的相關(guān)公式能夠?qū)Ω鞴?jié)點(diǎn)停電風(fēng)險值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，將其按照一定規(guī)律進(jìn)行排列之后我們可以發(fā)現(xiàn)在該電網(wǎng)當(dāng)中存在分別存在兩個風(fēng)險極大和相對比較大的停電區(qū)域，另外還有多個停電風(fēng)險相對比較小的區(qū)域，而通過后期的比對檢驗(yàn)之后證明了這一辨識結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，這也意味著本文設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)停電風(fēng)險評估方法確實(shí)能夠有效評估出停電風(fēng)險。
四、結(jié)論
在電力系統(tǒng)的日常運(yùn)行中，停電問題屢屢發(fā)生，給我國經(jīng)濟(jì)帶來了重創(chuàng)。為了降低電力系統(tǒng)的停電風(fēng)險，必須對風(fēng)險指標(biāo)進(jìn)行評估，并采用現(xiàn)代化的風(fēng)險評估方法。
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