基于設(shè)備檢修時期的電網(wǎng)運行風(fēng)險評估探究

李存山（國網(wǎng)山東省電力公司鄄城縣供電公司，山東菏澤， 274600）

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基于設(shè)備檢修時期的電網(wǎng)運行風(fēng)險評估探究

李存山
（國網(wǎng)山東省電力公司鄄城縣供電公司，山東菏澤， 274600）

摘要：文章就調(diào)控值班人員在基于設(shè)備檢修時期的電網(wǎng)運行風(fēng)險評估方法進行分析，在考慮電網(wǎng)運行過程中存在的不確定因素，利用線路過載、變壓器過載等五項參數(shù)指標對電網(wǎng)運行風(fēng)險水平進行了全面描述。

關(guān)鍵詞：設(shè)備檢修；風(fēng)險評估；設(shè)備故障率

0　前言

在電網(wǎng)運行的風(fēng)險評估中，設(shè)備故障率的計算是其中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，因此電網(wǎng)調(diào)控值班人員在進行電網(wǎng)運行風(fēng)險評估工作時，可以基于狀態(tài)檢修設(shè)備故障率計算方法應(yīng)用進去，這樣在很大程度上可以提升設(shè)備故障檢修準確度和可信度。通常情況下，電網(wǎng)運行風(fēng)險評估主要有確定性分析法、概率分析法和風(fēng)險評估法等三種，其中，風(fēng)險評估法在近幾年來受到國內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注，因為這種評估法可以定量描述出事故發(fā)生的可能性和嚴重性兩個非常重要指標。本文筆者主要探討了風(fēng)險評估辦法主要涉及到內(nèi)容的重要性，評估了在不同運行條件下電網(wǎng)運行風(fēng)險。并且還提出了多個以外部環(huán)境、負荷波動等不確定性因素作為主要依據(jù)的風(fēng)險評估模型。此項研究為電網(wǎng)運行風(fēng)險評估提供了思路和依據(jù)，使得電網(wǎng)在實際運行過程中，運行風(fēng)險評估成為可能。

電力網(wǎng)絡(luò)在運行過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，主要是由外部因素和內(nèi)部因素造成。其中，外部因素包括自然氣候災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、人為事故等，而內(nèi)部因素主要包括集約化風(fēng)險、硬件風(fēng)險、管理風(fēng)險、系統(tǒng)出現(xiàn)故障等情況。大運行體系和傳統(tǒng)管理模式之間存在較大差別，這些差別會涉及到整體監(jiān)控、自動化主站維護等，而在這些工作方面出現(xiàn)的隱患則統(tǒng)稱為集約化風(fēng)險；硬件風(fēng)險是指電氣設(shè)備本身存在故障；管理風(fēng)險是指內(nèi)部自動化系統(tǒng)在調(diào)度過程中出現(xiàn)錯誤而導(dǎo)致的故障，或是因為技術(shù)失誤而導(dǎo)致的故障。這些故障都是因電氣設(shè)備內(nèi)部運行環(huán)境出現(xiàn)問題而導(dǎo)致，因此統(tǒng)稱為內(nèi)部因素。本文要分析的基于設(shè)備檢修狀態(tài)的電網(wǎng)的運行風(fēng)險的評估辦法就是在充分考慮到了內(nèi)部因素和外部因素基礎(chǔ)之上進行，因此可信度和準確度高。

本文主要提出了一種基于設(shè)備檢修狀態(tài)的電網(wǎng)的運行風(fēng)險的評估方法，這一評估方法不但是通過對電氣設(shè)備的實時運行狀態(tài)信息進行采集，然后根據(jù)采集到的信息數(shù)據(jù)推算出設(shè)備的運行故障，利用線路過載等五項基本指標來衡量電網(wǎng)在運行時的風(fēng)險指數(shù)，最終結(jié)合實際案例分析證明設(shè)備檢修狀態(tài)時期電網(wǎng)運行風(fēng)險評估方法的有效性和可行性。

1　電網(wǎng)風(fēng)險評估的主要內(nèi)容以及流程

電網(wǎng)的風(fēng)險評估主要包括以下幾個內(nèi)容：計算設(shè)備故障率、計算選擇系統(tǒng)狀態(tài)和概率、系統(tǒng)狀態(tài)分析以及風(fēng)險指標計算。下面對此進行說明。

1.1設(shè)備故障率的計算

電網(wǎng)在運行過程中存在風(fēng)險的根本原因是設(shè)備故障，根據(jù)《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》和相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)評價導(dǎo)則，電網(wǎng)調(diào)控值班人員可以根據(jù)電氣設(shè)備實時狀態(tài)信息計算出設(shè)備故障率。

1.2選擇系統(tǒng)狀態(tài)和概率的計算

選擇系統(tǒng)狀態(tài)方法有狀態(tài)枚舉和蒙特卡羅模擬法。這兩種方法的應(yīng)用條件各不相同，若是計算出來的設(shè)備故障率較小，同時電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，那么建議采用狀態(tài)枚舉法，這樣方法效果更佳；如果電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行過程相對復(fù)雜，同時嚴重隱患數(shù)量偏多，那么使用蒙特卡羅模擬法則是最好選擇。

1.3系統(tǒng)狀態(tài)分析

這一方法是對所選擇的系統(tǒng)狀態(tài)進行分析，狀態(tài)分析內(nèi)容主要包括潮流計算、功率平衡判斷等，通過對這些內(nèi)容的分析，電網(wǎng)調(diào)控值班人員基本可以確定系統(tǒng)狀態(tài)下可能發(fā)生的風(fēng)險類型，而且有時候一種運行狀態(tài)下，風(fēng)險類型可能會是多種而并非一種。

1.4風(fēng)險指標計算

風(fēng)險是指一件事情發(fā)生的概率以及可能帶來的后果的綜合。電網(wǎng)調(diào)控值班人員在評估電網(wǎng)運行風(fēng)險指標時，主要依據(jù)是以下兩項工作獲得的信息：選擇系統(tǒng)狀態(tài)和概率的計算、系統(tǒng)狀態(tài)分析。

電網(wǎng)運行風(fēng)險指標的計算主要包括以下幾個內(nèi)容：變壓器過載風(fēng)險、線路過載風(fēng)險、低電壓風(fēng)險、過電壓風(fēng)險以及失負荷風(fēng)險。上圖中，電網(wǎng)調(diào)控值班人員是采用層次分析法來計算各項指標的權(quán)重指數(shù)，然后根據(jù)這些權(quán)重指數(shù)對電網(wǎng)的整體風(fēng)險程度有一個準確判斷。

2　基于設(shè)備檢修狀態(tài)的設(shè)備故障率的計算

設(shè)備的運行狀態(tài)和故障率息息相關(guān)。電網(wǎng)調(diào)控值班人員主要是采用基于健康指數(shù)的方法來對狀態(tài)檢修設(shè)備故障率進行推算和判斷。首先，電網(wǎng)調(diào)控值班人員要根據(jù)設(shè)備實時運行狀態(tài)信息以及相應(yīng)的評估準則來為設(shè)備各個部分打分，這樣就可以得到設(shè)備的健康指數(shù)；其次，設(shè)備的故障率和健康指數(shù)之間存在一個定性函數(shù)關(guān)系，根據(jù)這一函數(shù)，電網(wǎng)調(diào)控值班人員就可以推算出設(shè)備的故障率。

這里提到的一個概念：設(shè)備的健康指數(shù)，是指描述設(shè)備狀態(tài)的優(yōu)劣程度的數(shù)值。在《輸變電一次設(shè)備狀態(tài)評價標準》中，主要將設(shè)備分為幾個部分分別進行評價，由于運行狀態(tài)和外部條件的不同，各個部分的運行情況也會涉及到若干個狀態(tài)量。關(guān)于這些狀態(tài)量，以及變電一次設(shè)備狀態(tài)的得分標準和具體部件的權(quán)重，在《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》以及相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)評價導(dǎo)則里面都有明確的規(guī)定，電網(wǎng)調(diào)控值班人員在進行評價的時候，要嚴格依據(jù)這些依據(jù)規(guī)定來進行評價。

以上提到，電氣設(shè)備的健康指數(shù)和設(shè)備故障率之間存在著定量的函數(shù)關(guān)系，并且健康指數(shù)和和設(shè)備故障率之間是正比例關(guān)系，這兩個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系如下：

在這個函數(shù)關(guān)系式中，HI代表設(shè)備的健康指數(shù)值，λ代表電氣設(shè)備的故障率，K代表比例函數(shù)，C代表曲率系數(shù)。

根據(jù)這個函數(shù)計算出這些數(shù)值之后，再統(tǒng)計計算設(shè)備的年故障發(fā)生的概率，其次，電網(wǎng)調(diào)控值班人員對這些狀態(tài)進行狀態(tài)評價，然后再根據(jù)這些狀態(tài)進行分類，確定在每個分類之下德爾設(shè)備的數(shù)量，之后再代入下面這個函數(shù)，根據(jù)這個函數(shù)，電網(wǎng)調(diào)控值班人員就可以計算出參數(shù)K和C的數(shù)值。

在這個公式中，P代表年故障發(fā)生的概率，n代表存在故障的設(shè)備數(shù)量，i代表設(shè)備的分類，m為分類總數(shù)，根據(jù)這個數(shù)值，電網(wǎng)調(diào)控值班人員可以計算出K和C的具體數(shù)值，然后再將K和C代入第一個公式，電網(wǎng)調(diào)控值班人員就可以得到準確的設(shè)備故障率結(jié)果。

3　電網(wǎng)運行風(fēng)險評估理論

風(fēng)險評估的指標可以準確的反映出決定設(shè)備風(fēng)險程度的因素，可以反映出設(shè)備發(fā)生故障的可能性以及故障可能導(dǎo)致的后果的嚴重程度。在這里有一個系統(tǒng)狀態(tài)概率的概念，是指在電網(wǎng)運行風(fēng)險評估過程中事件發(fā)生的可能性，然后電網(wǎng)調(diào)控值班人員將事件發(fā)生的可能性的嚴重狀態(tài)定義為與系統(tǒng)狀態(tài)相對應(yīng)的嚴重度函數(shù)，這一函數(shù)表達式如下：

在這個函數(shù)關(guān)系式中，X代表風(fēng)險指標類型，Ei是指第i個系統(tǒng)狀態(tài)，m是指相應(yīng)狀態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)總數(shù)。根據(jù)這個函數(shù)，電網(wǎng)調(diào)控值班人員可以準確的計算出風(fēng)險指標的嚴重程度。

在電網(wǎng)運行過程中，一旦發(fā)生電網(wǎng)事故，那么其系統(tǒng)狀態(tài)概率就是根據(jù)基于狀態(tài)檢修的設(shè)備故障率的計算結(jié)果來評價的。主要用到的方法是蒙特卡羅模擬法。

4　結(jié)束語

綜上所述，本文主要對基于設(shè)備檢修狀態(tài)的電網(wǎng)運行風(fēng)險評估辦法進行研究，并建立了幾種電網(wǎng)風(fēng)險評估的模型，除此之外，筆者還應(yīng)用了參差分析法對電網(wǎng)綜合風(fēng)險指標進行計算，計算結(jié)果也為電網(wǎng)在不同運行狀態(tài)下的風(fēng)險大小比較提供了參考依據(jù)。以此來證明以上方法的可行性，從而為系統(tǒng)電網(wǎng)安全運行提供參考，對電網(wǎng)風(fēng)險評估研究提供幫助。最終驗證了基于設(shè)備檢修狀態(tài)下電網(wǎng)運行風(fēng)險評估辦法的可行性和有效性。

參考文獻

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Research on risk assessment of power network operation based on equipment maintenance period

Li Cunshan
（Shandong power supply company， Juancheng electric power company，Heze Shandong，274600，China）

Abstract：The regulation staff on duty in the maintenance period of power system operation risk assessment method based on the analysis，considering the uncertain factors existing in the operation of the electric network， the overload of transmission lines， transformer overload five parameters of power grid operation and risk level of comprehensive description.

Keywords：equipment maintenance;risk assessment;equipment failure rate