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        配電網(wǎng)脆弱性分析與可靠性評估

        2016-10-21 20:10:37陳琛
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年7期
        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)

        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(jié)合實際情況從科學(xué)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(guān)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(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)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(xué)的發(fā)展提出了對應(yīng)策略。

        關(guān)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(chǎn)和生活中所扮演的角色變得更加重要,無論是農(nóng)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(xué)技術(shù)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(luò)結(jié)構(gòu)實體和計算機網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是電網(wǎng)組成的關(guān)鍵,其復(fù)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(guān)部門應(yīng)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(yù)防措施的擬定和投入。

        目前在國內(nèi)的電力系統(tǒng)中,很多研究學(xué)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(guān)反應(yīng)來詮釋連鎖反應(yīng)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(jié)構(gòu)脆弱性則研究電網(wǎng)中某個單元在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(nèi)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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)模型,進而以網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(jié)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(xué)的角度預(yù)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(luò)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(chǔ)上增加了靜態(tài)安全域的相關(guān)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(xué)和具有高效性的一種脆弱性評估方法。通過相關(guān)組織對電網(wǎng)安全性的認識,電力系統(tǒng)的事故連鎖效應(yīng)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(dǎo)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(xué)的指導(dǎo)方式去加強配電網(wǎng)的脆弱性評估會取得很好的預(yù)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(yīng)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(luò)構(gòu)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(dān)不能有效解決造成的,過負荷而導(dǎo)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(shè)備已經(jīng)不能滿足當今生活生產(chǎn)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(xué)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(jié)構(gòu)和元件功能之間的邏輯關(guān)系去建立可靠性模型的評估,在此理論的引導(dǎo)下,通過精確的數(shù)學(xué)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(yīng)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(jié)束語

        文章結(jié)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(xué)研究與方法探析,相信在現(xiàn)代高科技的引導(dǎo)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。

        參考文獻

        [1]孫善禮.2014年國家電網(wǎng)公司高壓輸電論證報告[J].電力系統(tǒng)報,2011,30(5):1-12.

        [2]孫大力.電力市場環(huán)境下的電網(wǎng)安全穩(wěn)定以及脆弱性問題[J].電力自動化設(shè)備,2014,23(11):73-76.

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        [4]張賀.基于輸電線路過負荷識別[J].東北大學(xué)學(xué)報,2014,34(5):27-31.

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