基于事故樹分析法的城市電網(wǎng)安全性評價研究

王 瑜 雷軍偉

（1. 河南博慧方舟咨詢發(fā)展有限公司，鄭州 450000；2. 國網(wǎng)河南省電力公司，鄭州 450000）

電力行業(yè)是關(guān)系著國計民生的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，裝機規(guī)模的不斷增大，主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，影響城市電網(wǎng)安全的諸多問題逐漸凸顯。特別是近年來，城市電網(wǎng)遭受著自然災(zāi)害、人為因素、外力破壞等多重因素的影響，隨著電力負(fù)荷的快速增長，城市電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，配電設(shè)備陳舊，局部電源點建設(shè)滯后等一系列問題日益顯現(xiàn)出來。電網(wǎng)受到外力破壞造成停電事件的風(fēng)險也在急劇增大，一旦發(fā)生外力破壞造成電網(wǎng)受損，將造成極其嚴(yán)重的后果。國內(nèi)外學(xué)者對城市電網(wǎng)大面積停電事故進(jìn)行了大量的研究，從不同方面提出了解決城市電網(wǎng)大面積停電的措施。如文獻(xiàn)[1]基于歷史上發(fā)生過的城市大停電事件，從電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計和運行控制上提出降低電網(wǎng)大停電風(fēng)險的對策和措施。文獻(xiàn)[2]分析了智能電網(wǎng)對大電網(wǎng)可靠性的影響，以及新電網(wǎng)技術(shù)在接入電網(wǎng)時應(yīng)注意的問題。文獻(xiàn)[3-13]從不同角度分析了導(dǎo)致電網(wǎng)事故的各種原因。

本文根據(jù)城市電網(wǎng)安全性評價工作的進(jìn)行，對影響著城市電網(wǎng)安全供電的各類危險有害因素進(jìn)行認(rèn)真的梳理，應(yīng)用事故樹分析法，對各類危險有害因素的危害程度進(jìn)行分析，提出避免這些事故發(fā)生的措施。這對提高各級電力運行人員處理電力事故的能力，減少事故帶來的損失，避免事故擴大化，控制事故發(fā)生影響范圍將會起到積極的作用，對城市電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。

1 城市電網(wǎng)事故樹模型分析

1.1 事故樹的數(shù)學(xué)模型

設(shè)在任何時間、系統(tǒng)，取正常和故障兩種狀態(tài)為變量，分別用X表示單元，Y表示系統(tǒng)函數(shù)，則有以下關(guān)系：

將y寫成x的函數(shù)，即()yxφ=，稱為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)，與門的結(jié)構(gòu)函數(shù)為

或門的結(jié)構(gòu)函數(shù)為

1.2 頂上事件確立

頂上事件是所要分析的對象事件，針對城市電網(wǎng)事故確定的頂上事件為大面積停電事故。

1.3 分析造成頂上事件的各種原因

造成頂上事件的中間原因事件包括自然災(zāi)害性天氣、人的因素、設(shè)備因素、管理因素、其他因素[14-15]。經(jīng)過調(diào)查分析近幾年電網(wǎng)停電事故的原因，各類導(dǎo)致電網(wǎng)停電的因素見表1。

表1 基本事件表

1.4 構(gòu)建事故樹

根據(jù)表1構(gòu)建事故樹，如圖1所示。A1表示中間事件“自然災(zāi)害”與“未及時處理”的或門；A2表示中間事件“人的因素”與“監(jiān)護不到位”的或門；A3表示中間事件“設(shè)備故障”與“調(diào)度運行管理失控”的或門；A4表示中間事件“其他因素”與“未及時處理”的或門。

圖1 事故樹架構(gòu)圖

圖2 事故樹架構(gòu)圖

圖3 事故樹架構(gòu)圖

1.5 定性定量分析

由圖1至圖3事故樹架構(gòu)圖得出結(jié)構(gòu)函數(shù)為

其中：

化簡式（6），為方便計算，以補事件代替原事件，將與門換成或門，或門換為與門，這樣可以直觀反映出系統(tǒng)安全的邏輯關(guān)系，且便于分析，如下式：

對式（11）—式（15）進(jìn)行化簡后得最小徑集：

由式（16）可得出19個最小徑集，其基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序為

2 事件風(fēng)險分析

根據(jù)城市電網(wǎng)大面積停電事故樹分析評價結(jié)果可以看出：

1）大面積停電事故樹最小徑集有19個，大面積停電事故中“未及時處理”這一條件結(jié)構(gòu)重要度最大，其次是調(diào)度運行管理失控和監(jiān)護不到位。因此，為防止該事故發(fā)生，首先必須做到在有可能導(dǎo)致城市電網(wǎng)大面積停電事故發(fā)生的其他事故發(fā)生后，能夠做出迅速及時處理，避免事故擴大化。

2）最小徑集數(shù)目表示了系統(tǒng)的安全性，見表2，最小徑集有19個，即在電網(wǎng)安全運行和電網(wǎng)防范措施方面，運用事故樹分析有19種預(yù)防事故途徑。因此，通過事故樹得出的最小割集和最小徑集，能夠清楚地表示出系統(tǒng)中存在的危險因素，以及處理這些危險有害因素的方法。

表2 事故樹分析評價結(jié)果匯總

3 防范措施

1）加強電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和設(shè)備的技術(shù)改造，提高城市電網(wǎng)抗風(fēng)險能力

隨著城市用電負(fù)荷不斷攀升，加快110～220kV電網(wǎng)建設(shè)，提高系統(tǒng)容載比，加強電網(wǎng)遠(yuǎn)期規(guī)劃和近中期規(guī)劃滾動修正和年度計劃的實施，加強負(fù)荷中心的電源建設(shè)，大力提高中壓電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)及配電網(wǎng)的供電能力，增加城市電網(wǎng)中心區(qū)域和附近縣區(qū) 220kV、110kV變電站布點，改善電網(wǎng)過負(fù)荷設(shè)備等薄弱環(huán)節(jié)，完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

加快城市電網(wǎng)老舊設(shè)備改造和升級工作，對于有些老舊線路等設(shè)備，不能及時改造的要加強監(jiān)控和維護管理工作，做好可能的事故預(yù)測，加強防范措施。認(rèn)真梳理和分析城市電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害方面所存在的風(fēng)險、重大隱患等問題。采取有針對性的防范措施，安排部署專項治理經(jīng)費，提高城市電網(wǎng)抵御各種潛在安全事故的抗風(fēng)險能力。

2）實現(xiàn)隱患排查治理經(jīng)?；?、制度化

各供電公司要以國家有關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，建立健全城市電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患排查治理長效機制和城市電網(wǎng)電力安全生產(chǎn)風(fēng)險管控體系，實現(xiàn)城市電網(wǎng)電力安全生產(chǎn)的隱患排查、有效治理和持續(xù)改進(jìn)的全過程管理機制，提高隱患和缺陷處理率。不斷提高城市電網(wǎng)設(shè)備健康程度和本質(zhì)安全水平。

3）堅持城市電網(wǎng)安全健康發(fā)展，進(jìn)一步加強城市電網(wǎng)安全基礎(chǔ)管理工作

堅持城市電網(wǎng)的“科學(xué)發(fā)展、安全發(fā)展”和“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”是國家在新時期安全生產(chǎn)發(fā)展的科學(xué)理念和方針。我國城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了較好的發(fā)展基礎(chǔ)。但是，城市電網(wǎng)安全生產(chǎn)還有很多工作需要更深入，更精細(xì)的開展。

4 結(jié)論

根據(jù)城市電網(wǎng)大面積停電事故樹分析評價結(jié)果，最小割集數(shù)目表示了系統(tǒng)的危險性，16個最小割集表明了有16個危險性存在；最小徑集有19個，即預(yù)防城市電網(wǎng)大面積停電事故有 19條途徑。在“自然災(zāi)害”因素上，做好應(yīng)急預(yù)案演練，做到及早、準(zhǔn)確預(yù)防，一旦事故發(fā)生，及時處理；在“人的因素”上，提高作業(yè)人員的安全素質(zhì)和責(zé)任心，不斷提高專業(yè)水平，按照電力行業(yè)的規(guī)定和要求，進(jìn)行安全培訓(xùn)、考核，并持證上崗，做到精心操作，認(rèn)真監(jiān)護；在“設(shè)備故障”因素上，必須對設(shè)備做好定期檢驗、檢測，對線路設(shè)備設(shè)施做好定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)缺陷并及時消除缺陷，確保安全運行。

通過城市電網(wǎng)安全性評價工作，對城市電網(wǎng)存在的安全事故隱患和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，以便于各個供電公司有計劃地落實規(guī)劃發(fā)展、調(diào)度運行、生產(chǎn)維護、建設(shè)改造等預(yù)防預(yù)警和整改措施，實現(xiàn)超前防范大面積停電、重大設(shè)備損壞等事故風(fēng)險。通過各方面措施的有力實施，大面積停電事故是可以預(yù)防的。

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