油田電力系統(tǒng)連鎖故障分析與研究

常誠

【摘要】電力系統(tǒng)連鎖故障是由于系統(tǒng)中某一個元件發(fā)生故障，導致一系列其他元件停運的連鎖反應。它是一種發(fā)生概率較低但危害性極為嚴重的事故。油田電力系統(tǒng)具有工作載荷大，工作情況復雜等特點，如果不能做好故障分析、檢測與檢修活動，那么故障問題很可能會造成電力系統(tǒng)的整體崩潰，進而對油田安全生產造成嚴重的影響。本文就油田電力系統(tǒng)連鎖故障展開分析。

【關鍵詞】油田；電力系統(tǒng)；連鎖故障；分析與研究

引言

受到外界諸多不良因素的影響，油田電力系統(tǒng)局部故障會引起電力回路的不良反應，進而引發(fā)連鎖式故障，對于油田油田電力系統(tǒng)安全運行帶來嚴重的負面影響。因此為了保證油田電力系統(tǒng)長期、安全運行，就需要做好油田電力系統(tǒng)連鎖故障分析，采取積極有效的措施實現對油田電力系統(tǒng)連鎖故障的防控，進而保證油田電力系統(tǒng)供電的安全性與長期性。

一、油田電力系統(tǒng)連鎖故障分析方法

（一）模式搜索法

模式搜索法主要是通過解析法、隨機模擬等分析方法對電力系統(tǒng)進行檢測分析，進而準確判斷出電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及可能潛在的故障風險。

1.解析法

解析法是通過數學的方式對于某個點或者時間段的電力系統(tǒng)運行情況進行分析，但是該方法不能夠有效處理連續(xù)的電力參數，因此運用解析法分析油田電力系統(tǒng)連鎖故障較為復雜。一般為了提升解析法的處理效率，引入Q-reduction和tie—cutting這兩個指標，通過計算機模擬仿真的方法對于電力系統(tǒng)進行分析，從而在最短時間內及時發(fā)現故障點及故障產生的原因。

2.隨機模擬法

隨機模擬法借助于數理論與概率方法以及數學模型，通過概率抽樣分析的方法進行故障點的甄別。通過隨機模擬法，結合故障發(fā)生的烈度、可能的故障點以及故障發(fā)生時間等進行模擬量的加載，通過構建概率模型對電力故障模式進行模擬分析。為了提升隨機模擬法的分析效果，在進行概率模擬仿真時要充分考慮電力系統(tǒng)連鎖的過載效應和電力設備保護動作等諸多因素，從而構建出系統(tǒng)完善的故障分析與處理系統(tǒng)，保證電力系統(tǒng)安全運行。

3.綜合分析法

綜合分析法結合了解析法、隨機模擬法、狀態(tài)空間法等諸多模擬方法，快速自動篩選出后果嚴重且較易發(fā)生的連鎖故障模式，將電力系統(tǒng)涉及到的故障因素以及設備問題放在大的整體環(huán)境下進行解決，從而可以保證交替地進行計算和潮流的處理。通過綜合法可以有效甄別出對于電力系統(tǒng)運行影響較大的連鎖故障，從而有效降低乃至避免此類故障對于電力系統(tǒng)的影響。由于電力系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模的連鎖故障是極為少見的，傳統(tǒng)的模擬分析與計算方并不能滿足要求，這就需要運用狀態(tài)空間分析和網絡分析相結合的方法進行故障分析。

（二）模型分析法

為了及時準確地判斷電力系統(tǒng)連鎖故障的發(fā)生點及產生原因，實現對故障的有效防控，就需要運用模型分析法對于電力系統(tǒng)網絡進行簡化及模型化處理。通過建立起電力系統(tǒng)OPA模型、CASCADE模型等分析模型，運用這些模型并輸入相關的參數數據，從而準確判斷出油田電力系統(tǒng)發(fā)生故障的臨界系統(tǒng)。當系統(tǒng)承受的負荷超出臨界系統(tǒng)限制，則電力系統(tǒng)發(fā)生連鎖故障呈現出冪律的分布形式，通過分析冪律的規(guī)律，則可以對電力系統(tǒng)連鎖故障進行預分析。OPA模型通過研究電力系統(tǒng)輸入負載的變化研究油田電力系統(tǒng)當前所處的狀態(tài)，并且結合電力系統(tǒng)的極限負荷、故障的發(fā)生點、發(fā)生時間等內容建立起相應的電力系統(tǒng)模型。

OPA模型包括慢速和快速兩種動態(tài)過程，并引入了具有自組織特性的沙堆模型對電力系統(tǒng)進行模擬分析。慢速OPA模型是電力系統(tǒng)增加一定的載荷，并且觀察數天到數年內載荷對于電力系統(tǒng)的影響?？焖貽PA模型是觀察幾分鐘乃至幾小時內輸入載荷對于電力系統(tǒng)的影響，從而準確判斷電力連鎖過負荷和連鎖線路故障。

CASCADE連鎖故障模型是假設有n條相同的傳輸線帶有隨機初始負荷，某故障因素導致電力系統(tǒng)某部分元件發(fā)生故障，這些故障元件所帶的負荷遵循一定的負荷分配原則自動分配到其他無故障的元件上，進而形成網絡連鎖故障。CASCADE模型可以實現對涉及傳輸線和發(fā)電機連鎖故障的大規(guī)模電力系統(tǒng)連鎖故障進行分析。

二、油田電力系統(tǒng)連鎖故障檢修

（一）連鎖故障排查

①設備數據質量分析。充分整合不同時期設備狀態(tài)斷面，實現對系統(tǒng)間設備狀態(tài)的互檢比對；

②歷史時刻查詢。實現電力設備的數據存儲、調取，實現迅速快捷的設備狀態(tài)以及設備使用歷史數據查詢；

③未來時刻斷面預測。在歷史時刻查詢以及設備數據質量分析的基礎上，自動收集涉及設備狀態(tài)變化的計劃類信息，實現智能化演算，推測出未來某段時期內調度操作歷程，最終預測油田電力系統(tǒng)在某一時刻的設備斷面。

（二）快速仿真決策

該系統(tǒng)是基于故障、問題進行動作響應，通過負反饋系統(tǒng)進行處理。因此該技術既不同于傳統(tǒng)預防性控制的靜態(tài)安全分析以及安全對策，也相比廣域測量系統(tǒng)組成的動態(tài)安全評估系統(tǒng)要可靠的多。通過對故障信息的模型響應以及準確判斷，實現對故障信息的預處理，進而為油田電力系統(tǒng)技術人員預留更多的問題處理時間?？焖俜抡鏇Q策技術為油田電力系統(tǒng)提供數據化分析以及問題預測，可以對現有油田電力系統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在的安全性能低、可靠性不足以及故障及時檢測率低的問題進行有效的解決，因此也是未來油田電力系統(tǒng)技術的發(fā)展重點。

參考文獻

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