配電網(wǎng)脆弱性分析與可靠性評估

陳琛

摘 要：隨著我國電力系統(tǒng)技能與管理的發(fā)展，國家現(xiàn)代化電網(wǎng)以高壓、容量超大、輸電距離大和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)為主要特點，但是就目前情況而言，電網(wǎng)運行的安全性問題凸顯，亟待解決，所以對電網(wǎng)運行的脆弱性進行評估和可靠性分析是非常必要的。下文就結合實際情況從科學的角度出發(fā)，對配電網(wǎng)的脆弱性進行分析和討論，文章首先對電力系統(tǒng)的安全性進行淺析，其次闡述和探究了脆弱性相關問題，最后對其脆弱性分析方法進行了合理分類，并分別詳細論述。在深入分析國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，對脆弱性研究與可靠性分析的前景進行了展望，對于電力科學的發(fā)展提出了對應策略。

關鍵詞：配電網(wǎng)；脆弱性分析；可靠性評估

引言

隨著我國各個行業(yè)的飛速發(fā)展，電力在人類生產和生活中所扮演的角色變得更加重要，無論是農村還是城市的輸電線路，還是大型工程的配電網(wǎng)工程都是需要科學技術作為支撐的，電網(wǎng)經(jīng)常會由于自身原因或外部干擾變得脆弱，所以配電網(wǎng)的脆弱性和可靠性就是電力系統(tǒng)的基本命脈，而一個網(wǎng)絡結構實體和計算機網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是電網(wǎng)組成的關鍵，其復雜性與規(guī)模龐大性決定了國家電力部門對此必須予以高度重視，近年來，國家電力市場的改革與規(guī)模的不斷擴大更是推進了電網(wǎng)安全可靠性評估的工作進度。

1 配電網(wǎng)的脆弱性問題現(xiàn)狀

首先，在配電網(wǎng)的脆弱性問題上，相關部門應該重視其后果和危害，而電力系統(tǒng)的脆弱性評估的主要目的就是找出電網(wǎng)存在的脆弱點和脆弱的環(huán)節(jié)，從而更好地進行預防措施的擬定和投入。

目前在國內的電力系統(tǒng)中，很多研究學者都把脆弱性分析作為大停電的主要特點去探究，用脆弱性所引起的相關反應來詮釋連鎖反應的失效根本點，狀態(tài)脆弱性研究電網(wǎng)中各狀態(tài)變量偏離正常狀態(tài)及距離臨界狀態(tài)的程度；結構脆弱性則研究電網(wǎng)中某個單元在網(wǎng)絡結構中的重要程度。根據(jù)級聯(lián)故障模型的不同，將脆弱性評估方法分為拓撲分析法，潮流分析法和重要度分析法。

2 電力系統(tǒng)的脆弱性評估方法

2.1 拓撲分析法

隨著科技的發(fā)展，我國國內的電力系統(tǒng)對于脆弱性的評估方法也在不斷改進，實現(xiàn)了飛躍式的突破，在這三種研究分析方法中，拓撲分析法是最基本的一種，這種方法的主要依據(jù)就是復雜的網(wǎng)絡模型，進而以網(wǎng)絡摸模型作為鋪墊，由其度量指標對元件進行分析和評估，進而根據(jù)審核數(shù)據(jù)，確定具體的脆弱性。

運用這種方法的測試基本都是對脆弱線路進行辨識，但是這種辨識要被鎖定在連鎖區(qū)域的小范圍模型里，這種模型通常情況下會設定一個百分比A，如果兩個節(jié)點有A的比率節(jié)點是沒有無效的，那么這個測試節(jié)點就會被看做是無效節(jié)點，就這樣利用同樣的方法進行節(jié)點測試，把測試結果為有故障的線路變成弱連接，進而確定這些線路是脆弱的。

2.2 潮流分析法

在目前的實際電網(wǎng)配備和運輸過程中，為了能夠從科學的角度預測電網(wǎng)存在的脆弱性問題和潛在的故障危險，潮流分析法是非常有用的，這種潮流分析法一般在國際上也被稱為多重故障分析法，在這種方法的運用過程中，n-1故障分析是運行計算的重要步驟，但是對于大規(guī)模系統(tǒng)脆弱性評估來說，n-1故障分析不足以反映電網(wǎng)的實際情況，級聯(lián)故障也常常是由于無序的多重跳閘引起的，因此基于穩(wěn)態(tài)模型，脆弱性評估可以采用詳細的n-k故障分析的方法。在世界先進網(wǎng)絡系統(tǒng)里，也逐漸提出了基于潮流分析法的多重故障分析法，在原本的計算基礎上增加了靜態(tài)安全域的相關研究，這種方法大大的提高了計算效率，并且降低了實驗方法所帶來的爆炸性問題。

2.3 重要度分析法

在經(jīng)過上述兩種評估方法的討論后，最后一種方法的研究也是電網(wǎng)評估系統(tǒng)里最科學和具有高效性的一種脆弱性評估方法。通過相關組織對電網(wǎng)安全性的認識，電力系統(tǒng)的事故連鎖效應可以看做是一個大停電事故的小部分分支，由于事故鏈可以作為是導致頂事件大停電發(fā)生的許多種可能性，則可以引入事故樹的重要度方法來評估事故鏈中間環(huán)節(jié)的脆弱性。在事故樹中的重要度越大，則在電網(wǎng)中的脆弱性也越強。在上述三種方法中，每一種脆弱性評估方法都有獨到之處，相信根據(jù)科學的指導方式去加強配電網(wǎng)的脆弱性評估會取得很好的預見性效果。

3 配電網(wǎng)可靠性意義與現(xiàn)狀

在電力系統(tǒng)里，配電網(wǎng)處于其末端，但是作為電力系統(tǒng)向用戶和企業(yè)供應電能和分配電能的重要環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)的研究在近年來也逐漸受到了重視，隨著我國電力系統(tǒng)的不斷升級和改造，配電網(wǎng)的可靠性評估逐漸得到改善，然而目前此類工作仍然存在很多問題，這其中最突出的就是網(wǎng)絡構架的薄弱，這種問題是因為用電量的增大對配網(wǎng)所形成的負擔不能有效解決造成的，過負荷而導致故障頻繁頻繁發(fā)生，用戶的電壓也不穩(wěn)定；其次問題就是日益提高的線路損耗率和電壓合格率逐漸降低，顧名思義，這種問題的根本性原因就是線路老化，我國早期的用電設備已經(jīng)不能滿足當今生活生產要求；最后但是也需要引起足夠重視的問題就是電網(wǎng)規(guī)劃不科學和規(guī)劃自動化水平的低級，所以配電網(wǎng)可靠性評估就成為了非常重要的工作。

4 配電網(wǎng)可靠性評估的具體方法

配電網(wǎng)可靠性評估的具體方法就是模擬法和解析法的基本運用方法是根據(jù)系統(tǒng)的結構和元件功能之間的邏輯關系去建立可靠性模型的評估，在此理論的引導下，通過精確的數(shù)學方法求解，進而得到更加精確的模型，計算出系統(tǒng)的可靠性指標，這種方法同時也精準地利用了故障反射出配網(wǎng)狀態(tài)的選擇和估算，在解析法中，最基本的途徑是故障模式與后果分析法，這些方法的有點就是物理概念清晰且模型精準度高，不足之處就是只能考慮負荷水平，不能夠處理相應的動態(tài)問題。而模擬法是通過對元件概率分布采樣來進行狀態(tài)的選擇和估計，利用統(tǒng)計法進行可靠性指標計算和分析，更加精準穩(wěn)定。

5 結束語

文章結合實際情況淺析了配電網(wǎng)的基本狀況，從配電網(wǎng)的脆弱性問題現(xiàn)狀和電力系統(tǒng)的脆弱性評估方法以及配電網(wǎng)可靠性意義與現(xiàn)狀和配電網(wǎng)可靠性評估的具體方法進行了科學研究與方法探析，相信在現(xiàn)代高科技的引導下，我國配電網(wǎng)脆弱性分析與可靠性評估工作會進行的更加順利。

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