依托風險識別的配電網(wǎng)安全管理研究

旦巴達杰 才旺多杰

（國網(wǎng)西藏電力有限公司嘉黎縣供電公司）

0 引言

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中重要的一環(huán)，是電力“供-需”雙方的唯一紐帶，具有設(shè)備類型多、覆蓋面廣等特點［1］。隨著生活水平的提升和基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，配電網(wǎng)規(guī)?？芍^逐年擴大。由于配電網(wǎng)面對各型用戶，且相當一部分運行于戶外，每年的故障絕對數(shù)較為可觀（據(jù)統(tǒng)計，電網(wǎng)超過85%的停電事件歸咎于配電網(wǎng)異常［2］）。為提升電力系統(tǒng)供電可靠性，增強配電網(wǎng)健康態(tài)勢勢所必然。文獻［3］以紅外巡視為支點進行日常巡視卡的開發(fā)，做到110 kV及以下變電站的設(shè)備發(fā)熱現(xiàn)象的全面掌控。文獻［4］從備品備件、人員安排、應(yīng)急發(fā)電等方面制定了線路故障的快速處置方略，客觀上可縮短停電時間。文獻［5］依據(jù)運維大數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)設(shè)備的運行狀況作趨勢外推，能在一定程度上規(guī)避因設(shè)備老化帶來的運行問題?？偟膩碚f，以上研究對提高供電可靠性有所增益，但不足也是存在的：（1）配電網(wǎng)的安全運行受多個方面制約，不只體現(xiàn)在運維和檢修層面； （2）增強配網(wǎng)運行能力更應(yīng)注重未雨綢繆，而不是事后處置。故而，研究合理的模型對配電網(wǎng)作風險辨識，并據(jù)此進行針對性預控非常必要。

1 風險辨識［6］的方法擇取

配電網(wǎng)涵蓋配變、開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、架空線、電纜等諸多型式的設(shè)備，影響其供電可靠性的因素可謂紛繁蕪雜。對配電網(wǎng)運行態(tài)勢的分析有兩種途徑：（1）對每類設(shè)備（甚至每個設(shè)備）進行運行數(shù)據(jù)測采，建立詳細檔案，然后依托數(shù)據(jù)處理模型給出維護建議；（2）從大的層面梳理影響配電網(wǎng)供電可靠性的因子，借助專家知識給出綜合評判，明晰重要程度排序，然后采取相應(yīng)措施。顯然，第一種方法更為科學和精密，但需依賴完善的物聯(lián)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)，以及強大的算力，對于尚處于起步階段的智能電網(wǎng)建設(shè)來說不具備全面實現(xiàn)條件；而第二種方式能在不增加投入的情況下抓住配電網(wǎng)健康運行所面臨的主要矛盾，符合“多供電、供好電”的目標期冀。因此，該研究項目將著力于對眾多相互關(guān)聯(lián)又具一定獨立性的風險因子作合理篩查，然后依托可集成專家經(jīng)驗的數(shù)學模型作綜合評判，給出下一步行為的輔助決策。

風險篩查的原則： （1）基于風險可變性，應(yīng)建立“現(xiàn)實”和“潛在”兩大風險集，并對內(nèi)中元素作適時調(diào)整；（2）為應(yīng)對風險種類多而雜，可基于風險清單法和分析分解法相融合來厘清風險因子；（3）風險表現(xiàn)為系統(tǒng)性和持續(xù)性，需參照一定的歷史數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗進行風險歸置。

2 配電網(wǎng)安全運行的風險列舉

配電網(wǎng)里程綿長，又具有地區(qū)差異性，進行運行風險羅列總體上可按“發(fā)達地區(qū)”和“欠發(fā)達地區(qū)”兩種類型展開，這樣可使研究內(nèi)容在最大程度上起到普適作用。

2.1 發(fā)達地區(qū)層面

發(fā)達地區(qū)的配電網(wǎng)整體水平較高（如電纜化比率大、“手拉手”基本完備等），抗風險能力較強，但也面臨著如圖1所示的風險威脅。

圖1 發(fā)達地區(qū)配電網(wǎng)安全運行的風險歸集

分別闡述如下。

（1）A部分。發(fā)達地區(qū)人口密度大、各類產(chǎn)業(yè)密布，使得整體電力負荷較高。盡管分布式發(fā)電逐日增多，但因其出力不穩(wěn)定而不能取代火力發(fā)電，故而發(fā)達地區(qū)的環(huán)境污染情況可能偏嚴重，這將極大影響到架空線路設(shè)備（如陰雨天的絕緣子閃絡(luò)）。

（2）B部分。發(fā)達地區(qū)寸土寸金，帶給線路運行的負面影響為：①基于節(jié)約線路走廊考量，架空線設(shè)計一般遵循多回同桿模式，遇到雷暴、臺風等極端天氣，可能造成停電范圍擴大化（故障線路影響到非故障線路）；②由于土地資源緊張，整個配電網(wǎng)的布局一般顯得比較緊湊（尤其主城區(qū)范圍），這就增加了外力破壞的幾率。

（3）C部分。發(fā)達地區(qū)不能輕易停電（供電可靠性指標高），在一定程度上影響到運行設(shè)備的例行檢修或維護。這對于處在不良運行環(huán)境中的配電網(wǎng)設(shè)備（如空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜）來說是很不利的。大量的故障檢修表明：地勢低洼或靠近河邊處運行的配電柜，其內(nèi)部爬電往往很嚴重。

（4）D部分。發(fā)達地區(qū)率先實施配電自動化等先進應(yīng)用，與之對應(yīng)的是高技術(shù)設(shè)備的大量入網(wǎng)，而高技術(shù)設(shè)備多含芯片器件，長期的戶外環(huán)境易使其故障頻發(fā)。

（5）E部分。發(fā)達地區(qū)配網(wǎng)工程量大，且有用戶工程“三不指定”的約束，導致配網(wǎng)建設(shè)層面的激烈競爭。應(yīng)該說，大部分的設(shè)計、施工、供貨商是合格又合規(guī)的。而一些用戶為追逐短期利益，往往只著眼于“價廉”，這無疑給配電網(wǎng)長期運行帶來安全風險。

2.2 欠發(fā)達地區(qū)層面

欠發(fā)達地區(qū)的配電網(wǎng)主要表現(xiàn)在饋線的技術(shù)水平落后（半徑長／分支多／單電源放射），故而應(yīng)對停電風險的能力較差。其風險歸集見圖2所示。

圖2 欠發(fā)達地區(qū)配電網(wǎng)安全運行的風險歸集

對于A、B、C三部分分別闡述如下。

（1）A部分。欠發(fā)達地區(qū)的負荷水平較低，基于經(jīng)濟性角度，電力設(shè)備更新?lián)Q代的頻率也不高。這樣就可能積累大量老舊設(shè)備，而老舊設(shè)備的故障發(fā)生率明顯要高于新投設(shè)備。

（2）B部分。欠發(fā)達地區(qū)一般地廣人稀，配電網(wǎng)架只能采用放射狀，這必然形成半徑超長、迂回供電等情形，進而影響供電可靠性。

（3）C部分?；跉v年同業(yè)對標數(shù)據(jù)，欠發(fā)達地區(qū)對配電網(wǎng)的管理水平不及發(fā)達地區(qū)，這也會增加配網(wǎng)運行不安全的概率。

從“2.1”、 “2.2”中可以看出：應(yīng)以辯證的視角對影響配電網(wǎng)安全運行的風險因素作出剖析。同樣的，在各因素梳理完畢后，也應(yīng)以辯證的態(tài)度對影響的迫切度、重要度作出排序。這樣就能達成對風險因子的具體管控。

3 依托模糊綜合評判的風險管理決策

如前所述，影響配電網(wǎng)安全運行的風險是多種多樣的。鑒于運檢力量或安全監(jiān)督力量有限（尤其在電網(wǎng)企業(yè)“減員增效”大環(huán)境下），應(yīng)針對風險指數(shù)作管控力量的分配。所謂風險指數(shù)：風險發(fā)生可能性與風險發(fā)生后所帶來危害性的合成?？紤]到風險評定的模糊性以及風險指數(shù)的計算要義，選擇能充分吸納專家知識的模糊綜合評判模型來進行風險管理的輔助決策。

3.1 模型建立

模糊綜合評判的開展流程如圖3所示。

圖3 模糊綜合評判的開展流程

（1）因素集。即從哪些方面對某一配網(wǎng)作風險估量。現(xiàn)以圖1所示的發(fā)達地區(qū)風險梳理為例。其因素集如下：

其中u1代表環(huán)境方面；u2代表土地資源方面；u3代表可靠性方面；u4代表設(shè)備方面；u5代表政策方面。

（2）評價集。用于各層面因子的嚴重程度的表達。一般情況下，5個級別基本能滿足要求。即，V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝；vi（i＝1，2，…，5）的意義及量化見表。

表 評價集各元素意義

（3）權(quán)重集。即各風險因子對各評價等級的權(quán)重分配。在這里，不妨令A＝（0.2，0.1，0.3，0.2，0.2 ）。

（4）專家評判。對于待評判配網(wǎng)，由一定數(shù)量的不同專業(yè)專家根據(jù)因素集和評價集設(shè)定給出各自判斷。得到評判矩陣如式（1）所示。

式中，rij（i＝1，2，…，5；j＝1，2，…，5）表征所有專家中對風險因素ui（i＝1，2，…，5）作出風險關(guān)注度評價為vj（j＝1，2，…，5）的人數(shù)比例。

（5）模糊綜合評判計算。見式（2）所示。

式中，bi（i＝1，2，…，5）數(shù)值對應(yīng)了某個風險的綜合指數(shù)，該值越大，說明越應(yīng)該優(yōu)先處理，這樣就給配電網(wǎng)安全管控提供了有效的輔助決策。

3.2 實證案例

以發(fā)達地區(qū)某集鎮(zhèn)的10 kV配電網(wǎng)為例進行實證應(yīng)用。

該片區(qū)配電網(wǎng)以架空線為主，已投用六年。近一年線路問題頻發(fā)，引發(fā)較多用戶投訴。為了找到主要矛盾，并以合理的代價獲取較高的解決成效，供電公司召集專家40名（來自不同部門），運用模糊綜合評判模型開展評判，得到評判矩陣為：B＝（0.35，0.16，0.29，0.06，0.14）。因此，管理層一致認為，致使該片配網(wǎng)運行不安全主導因素為環(huán)境方面。這與實情相契合：（1）該集鎮(zhèn)有大量化工企業(yè)，日常排放造成的空氣污染相對嚴重； （2）由于不是市區(qū)，線路布局并不密集； （3）該地區(qū)地勢平坦，但水體不多，不存在潮濕運行區(qū)域； （4）該片配網(wǎng)因主供工業(yè)用電，配網(wǎng)自動化未普及，不存在多芯片設(shè)備；（5）配網(wǎng)主體由供電公司下轄工程公司主建，質(zhì)量有保證。

供電公司隨后制定完備的停電和保供措施，對相關(guān)線路逐一進行清掃、絕緣子測試和接地電阻測試等工作。根據(jù)近三個月統(tǒng)計，未再出現(xiàn)線路異常事件，說明基于風險識別的安全管理方法有成效。

4 結(jié)束語

配電網(wǎng)安全管理重在故障預防，可依賴的方法為風險識別?？紤]到配網(wǎng)風險的區(qū)域差異性和模糊性，提出了以模糊綜合評判為依托的風險量化評估方法，使得配電網(wǎng)運行中面臨的主要風險得以正確凸顯，為合理安排管控及確定排險措施提供了有效的輔助決策。