油田電力系統(tǒng)連鎖故障與檢修探析

【摘要】現(xiàn)代社會的發(fā)展，各個行業(yè)對于能源的需求越來越大，能源問題成為了社會各界廣泛關(guān)注的話題。在該社會形勢下，石油作為能源行業(yè)的主要構(gòu)成部分，其生產(chǎn)經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展，使用了各種大型的機械設備，產(chǎn)量要求較高，因此其用電負荷也極大。在各種因素的影響下，油田的電力系統(tǒng)的局部也會出現(xiàn)各種類型的故障，而影響到整個電力回路，帶來連鎖故障的效應，情況嚴重的甚至會導致電力系統(tǒng)完全崩潰。本文簡單闡述了電力系統(tǒng)中連鎖故障檢修的意義，分析了系統(tǒng)連鎖故障的分析與檢修方法，包括模式搜索法和模型分析法，并說明了連鎖故障的研究發(fā)展，為從事油田電力系統(tǒng)管理的人員提供了一定的參考及借鑒。

【關(guān)鍵詞】油田；電力系統(tǒng)；連鎖故障；分析；檢修；措施分析

前言

現(xiàn)代社會對于能源的需求量逐步提高，能源問題已經(jīng)成為了關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展、人們生活質(zhì)量及社會穩(wěn)定的重要因素。石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越深入，規(guī)模較大，產(chǎn)量大，需要使用的各種類型的大型機械設備，及其他方面均需要消耗大量電能，因此油田生產(chǎn)中的電力系統(tǒng)電負荷較大。由于生產(chǎn)的各種要求，電力系統(tǒng)需要持續(xù)的處于良好的工作狀態(tài)，并具有較高的安全性，運行穩(wěn)定可靠。但是由于油田電力系統(tǒng)在運行中容易受到各種因素的影響，會出現(xiàn)局部故障，后續(xù)引起連鎖故障，影響到整個回路的運行，導致電力系統(tǒng)大面積斷電，影響正常的成產(chǎn)活動，后果十分嚴重，因此對于油田電力系統(tǒng)的連續(xù)故障進行深入的研究是十分有必要的。

1.連鎖故障的檢修方法

1.1變電設備檢修

在進行變電運行設備檢修時，需要達到兩個基本目標，即優(yōu)化設備運行的可靠性、安全性，延長設備的使用壽命，具體內(nèi)容如下：①優(yōu)化設備的運行可靠性、安全性，油田的用電具有一定季節(jié)性，一般夏、冬季的用電量較大，用電量波動也較大。在用電高峰段進行試驗的設備用電量較大，如果單純的進行預防性檢修工作，無法完全達到實驗效果，或者實驗結(jié)果不準確，有可能造成供電的意外事故，降低電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此進行設備的檢驗時需要合理選擇時間；②延長設備的使用壽命 如果僅僅按照供電的需求及檢修計劃，定期對各項設備進行檢修，無法完全檢查出隱患的情況，也提高了檢修人員的工作量，因此需要轉(zhuǎn)變參考標準，以變電設備的具體情況為依據(jù)進行，不斷優(yōu)化檢修質(zhì)量，提高系統(tǒng)運行的安全可靠性。對變電運行設備實施合理的檢修，能夠有效減少各種類型檢修的工作量，包括停電檢修及帶電檢修，也能夠提高檢修人員工作的安全性[1]。

1.2模式搜索法

根據(jù)形式的不同，可以將模式搜索法分為隨機模擬法、解析法等，其均能對電力系統(tǒng)的故障進行有效的處理及計算，但是其使用范圍及特點均有不同，具體內(nèi)容如下：①隨機模擬法。隨機模擬法的基本條件是概率抽樣。利用該模式，以故障大小為依據(jù)，合理選擇模擬的時間，能夠模擬出所有的故障模式。將其應用于電力系統(tǒng)中，其過程需要全面考慮各種因素，包括連鎖的過載效應、保護動作等，才能達到全面、準確的處理連鎖故障的目標；②解析法。解析法較為特殊，其不適用于連續(xù)參數(shù)的處理，將其應用于電力系統(tǒng)連鎖故障的處理中，較為復雜，因此可以利用啟發(fā)式搜索方法，將Q-reduction和tie—cutting作為指標，在線路故障判斷的過程中充分考慮該指標，計算時即可查出造成電力系統(tǒng)連鎖故障的原因；③綜合法。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)大事故的連鎖故障一般較為少見，僅僅利用隨機模擬計算的方法進行分析，模擬效果不理想，因此將解析法和隨機模擬有機結(jié)合，即把空間分析和網(wǎng)絡分析聯(lián)系在一起，靈活的應用于模擬故障處理的各個環(huán)節(jié)，計算和處理各種故障問題，并在計算時，挑選出會產(chǎn)生嚴重后果的連鎖模式，對其實施重點研究[2]。

1.3模型分析法

在分析連鎖故障的原因及原理時，需要不斷的提高準確性，可以將電力網(wǎng)絡簡單化及模型化，建立各種類型的模型，包括OPA模型、CASCADE模型、分支過程模型等，利用上述模型能夠準確的看出油田的電力系統(tǒng)屬于一個自組織的臨界系統(tǒng)。如果其極限負荷大于規(guī)范要求，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率即會呈現(xiàn)出出冪律的分布形態(tài)。油田電力系統(tǒng)中如果經(jīng)常出現(xiàn)小規(guī)模的連鎖事故，則電力系統(tǒng)出現(xiàn)大規(guī)模停電事故的概率就會不斷上升，最終出現(xiàn)大的連鎖故障。利用模型分析法時，較為常用的是OPA模型法，其基本原理是通過對負荷變化情況的分析，準確的判斷出電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，建立各個要素的模型，包括電網(wǎng)容量的改變模型、負荷容量模型、故障的檢修時間模型等。電網(wǎng)運行時，根據(jù)負荷變化的時間不同，可以將其分為慢動態(tài)過程和快動態(tài)過程兩個不同類型。其中慢動態(tài)過程是指對于電力系統(tǒng)負荷的調(diào)整變化，觀察一段時間，時間單位一般取D；快動態(tài)過程是指對于電力系統(tǒng)中負荷的變化觀察幾分鐘到至幾小時，時間單位為min。利用OPA系統(tǒng)能夠完全解決線性問題，也能夠達到約束條件造成的過載連鎖反應的要求。如果在電力系統(tǒng)中負荷超過規(guī)定的1%，就可以認定該線路屬于過載負荷，極有可能產(chǎn)生大規(guī)模的連鎖故障[3]。

2.連鎖故障研究發(fā)展

在對連鎖故障進行預防和分析的過程中，要對電力系統(tǒng)的脆弱性進行評估。計算出每一個節(jié)點以及每條線路上發(fā)生故障后引起系統(tǒng)整體崩潰的脆弱性，才可以了解每個節(jié)點和線路對系統(tǒng)的影響程度，從而更加有效地預防和控制連鎖故障的發(fā)生，同時提供可靠的控制策略。

電力系統(tǒng)中的許多擾動具有明顯的魯棒性，但是如果干擾出現(xiàn)在電網(wǎng)線路中或者關(guān)鍵節(jié)點上，會影響整個電力系統(tǒng)的運行。因此需要重點研究電網(wǎng)的線路及關(guān)鍵節(jié)點，對其進行優(yōu)化或者改造，提高冗余容量，盡量超出影響[4]。

3.總結(jié)

油田的建設與發(fā)展經(jīng)歷了較長時間，其電網(wǎng)的建設屬于其中極為重要的組成部分。油田的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，應用到許多大型的機械設備，在電力消耗方面是巨大的，且要求電網(wǎng)供電具有安全性、穩(wěn)定性、連續(xù)性等。但是油田電力系統(tǒng)也會受到各種因素的影響，而出現(xiàn)局部故障，隨之而來的連鎖反應效應會對整個電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重的影響[5]。本文僅從一般的角度闡述了油田電力系統(tǒng)連鎖故障的分析與檢修措施，但是在實踐活動中還需要電網(wǎng)建設的管理者和運營者，全面把握電網(wǎng)的各個要素，包括運行特點、規(guī)模、各個設備的接入等，全面把握，靈活選擇與實際情況相適應的檢修方法，并在實踐中逐步優(yōu)化與完善，提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，保障送電質(zhì)量，為石油企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益及社會效益。

參考文獻

[1]王英英，羅毅，涂光瑜，劉沛.電力系統(tǒng)連鎖故障的關(guān)聯(lián)模型[J].電工技術(shù)學報，2012（02）：204-209.

[2]于會泉，劉文穎，溫志偉，平德明.基于線路集群的連鎖故障概率分析模型[J].電力系統(tǒng)自動化，2010（10）：29-33.

[3]楊明玉，田浩，姚萬業(yè).基于繼電保護隱性故障的電力系統(tǒng)連鎖故障分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010（09）：1-5.

[4]鄧慧瓊，李爭，孫麗華，楊國福.電網(wǎng)連鎖故障的激發(fā)因素研究[J].河北科技大學學報，2010（03）：222-226.

[5]王安斯，羅毅，涂光瑜，劉沛，蘇丹.用于預防控制的電力系統(tǒng)連鎖故障事故鏈在線生成方法[J].高壓電技術(shù)，2009（10）：2446-2451.