淺談電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用

1、<p>　　淺談電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用</p><p>　　摘 要: 總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的可靠性準(zhǔn)則,研究基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論的可靠性評(píng)估方法在輸電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)相結(jié)合,提出了綜合電力系統(tǒng)故障發(fā)生概率和故障失效后果進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型和算法。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的計(jì)算,實(shí)現(xiàn)了在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中量化處理可靠性問(wèn)題的目標(biāo) ,進(jìn)一步完善了傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃

2、設(shè)計(jì)方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:電網(wǎng)規(guī)劃；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；可靠性 </p><p>　　中圖分類號(hào)： U665 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著我國(guó)電力需求的快速增長(zhǎng), 電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大, 電力系統(tǒng)的安全可靠問(wèn)題日益成為用戶和電力部門共同關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái),

3、 世界各地多次爆發(fā)的大規(guī)模停電事故給人民生活、社會(huì)安定帶來(lái)了巨大沖擊, 保證系統(tǒng)的可靠供電成為電力部門的首要任務(wù). </p><p>　　本文將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論應(yīng)用于電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì),提出了對(duì)電力系統(tǒng)事故發(fā)生概率和事故后果進(jìn)行綜合評(píng)估的模型和算法。通過(guò)工程案例應(yīng)用分析,論證了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的可行性和實(shí)用性, 為發(fā)展和完善傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法提供了一種新的思路。 </p><p>

4、　　一、引入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的必要性 </p><p>　　目前電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究大多數(shù)集中在滿足未來(lái)負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上,確定待建輸電線路的數(shù)量和位置以使總的投資成本最低這樣一個(gè)問(wèn)題。在這種規(guī)劃設(shè)計(jì)思路指導(dǎo)下,規(guī)劃設(shè)計(jì)人員將根據(jù)未來(lái)電源和負(fù)荷的預(yù)測(cè)情況,構(gòu)建合理的電網(wǎng)框架結(jié)構(gòu),并通過(guò)常規(guī)的短路電流及穩(wěn)定校驗(yàn)等電氣計(jì)算,最終確定所采用的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。這種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的比選原則,主要考慮了初投資等電網(wǎng)規(guī)劃中的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題,對(duì)系統(tǒng)的

5、可靠 性則 普遍 采用 N-1安全準(zhǔn)則校驗(yàn),并且僅考慮預(yù)想事故發(fā)生后的靜態(tài)安全約束。因此,必須在電網(wǎng)規(guī)劃中對(duì)事件發(fā)生的概率和后果進(jìn)行綜合評(píng)判,這里將引入系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的概念。風(fēng)險(xiǎn)和可靠性存在若干相通的含義,分別描述同一事實(shí)的兩個(gè)方面。更高的風(fēng)險(xiǎn)意味著更低的可靠性,反之亦然。風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估的目的在于建立表征系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo),即能夠綜合考慮失效事件發(fā)生的可能性和這些事件發(fā)生后果的嚴(yán)重程度。顯然,一種可行的選擇就是在工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維修中引進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)

6、管理,以使系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平保持在可接受的范圍內(nèi)。 </p><p>　　二、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和指標(biāo)計(jì)算 </p><p>　　對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃方案的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,可采用狀態(tài)枚舉法或蒙特卡羅模擬法。蒙特卡羅模擬法便于處理負(fù)荷的隨機(jī)變化特性,計(jì)算量幾乎不受系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜程度的影響,但其計(jì)算時(shí)間較慢;而狀態(tài)枚舉法一般用于元件失效概率較小或者運(yùn)行工況較為簡(jiǎn)單的情形。由于在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,更著重于各個(gè)規(guī)劃方案之間

7、的橫向比較,而對(duì)模型和參數(shù)的準(zhǔn)確性要求不高;另一方面規(guī)劃設(shè)計(jì)出的方案往往具有較強(qiáng)的承載風(fēng)險(xiǎn)能力,因此本文采取在應(yīng)用上更為靈活的狀態(tài)枚舉法進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃方案的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,同時(shí)制定合理的簡(jiǎn)化原則以降低計(jì)算的復(fù)雜程度。 </p><p>　　2.1 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算方法 </p><p>　　基于潮流過(guò)負(fù)荷校驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算是指,利用n-r預(yù)想事故掃描(潮 流 分析)確定系統(tǒng)的失效狀態(tài)(線路過(guò)負(fù)荷或者節(jié)

8、點(diǎn)低電壓),進(jìn)而進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算。具體方法和步驟如下:(1)建立多級(jí)負(fù)荷水平根據(jù)系統(tǒng)年負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線,將負(fù)荷水平劃分為若干等級(jí)并形成相應(yīng)的分析案例。對(duì)每一級(jí)負(fù)荷水平案例分別進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算。(2)利用枚舉技術(shù)選擇并確定系統(tǒng)狀態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)概率按下式計(jì)算: </p><p>　　其中:P(s)是僅考慮元件停運(yùn)事件的系統(tǒng)狀態(tài)s的概率;nd為在系統(tǒng)狀態(tài)s中不可用的元件數(shù);n為系統(tǒng)元件總數(shù);Ui、Uj是元件i與j的與停運(yùn)相關(guān)的

9、不可用率: </p><p>　　式中:λi為元件與停運(yùn)相關(guān)的失效率(失效次數(shù)/年);μi=8760/MTTRi為 元 件i與 停 運(yùn) 相 關(guān) 的 修 復(fù) 率 (修 復(fù) 次 數(shù) /年 );M T T R i為元件i的平均停運(yùn)時(shí)間(h/次);fi為元件i的平均停運(yùn)頻率(停運(yùn)次數(shù)/年)。在實(shí)際計(jì)算中,fi和MTTRi均可由歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得,λi由式(2)經(jīng)變換后求取: </p><p>　　(

10、3)預(yù)想事故分析針對(duì)給定狀態(tài)進(jìn)行潮流過(guò)負(fù)荷/節(jié)點(diǎn)低電壓校驗(yàn)。如果系統(tǒng)存在過(guò)負(fù)荷線路或低電壓節(jié)點(diǎn),則記錄該狀態(tài)為一個(gè)失效狀態(tài)。針對(duì)過(guò)負(fù)荷的線路,調(diào)整系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的出力以消除過(guò)負(fù)荷,如仍然存在過(guò)負(fù)荷的線路,根據(jù)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)潮流靈敏度確定需要削減的負(fù)荷量。①計(jì)算系統(tǒng)和分項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)根據(jù)各級(jí)負(fù)荷水平下分析結(jié)果計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。 </p><p>　?、儇?fù)荷削減概率PLC </p><p>　　其中:Fi

11、是多級(jí)負(fù)荷模型中第i個(gè)負(fù)荷水平下系統(tǒng)全部失效狀態(tài)的集合;NL是負(fù)荷水平分級(jí)數(shù),由實(shí)際負(fù)荷數(shù)據(jù)確定;Ti是第i個(gè)負(fù)荷水平的時(shí)間長(zhǎng)度(h);T是負(fù)荷曲線的時(shí)間期間全長(zhǎng)(h),通常為一年。 </p><p>　?、谄谕惫╇娏縀ENS(MW·h/年) </p><p>　　其中,C(s)是狀態(tài)s的負(fù)荷削減量(MW)。 </p><p>　?、燮谕?fù)荷削減頻率EF

12、LC(次/年) </p><p>　　其中,m(s)在不考慮降額狀態(tài)時(shí)即為系統(tǒng)元件的總數(shù)。 </p><p>　　④負(fù)荷削減平均持續(xù)時(shí)間 </p><p>　　ADLC(h/次 ) </p><p>　　式(4)～(7)適用于各個(gè)母線、分區(qū)或整個(gè)系統(tǒng)的指標(biāo)計(jì)算。對(duì)于母線/分區(qū)指標(biāo),Fi是只涉及到與某一母線/分區(qū)負(fù)荷削減相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)失效狀態(tài)集合

13、;對(duì)于系統(tǒng)指標(biāo),則是與任意母線負(fù)荷削減相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)失效狀態(tài)的集合。 </p><p>　　2.2 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)化原則 </p><p>　　(1)預(yù)想事故重?cái)?shù)簡(jiǎn)化 </p><p>　　隨著預(yù)想事故重?cái)?shù)(r)的增加,系統(tǒng)枚舉狀態(tài)的規(guī)模也急劇增大,嚴(yán)重妨礙了風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的有效計(jì)算。為此,采取如下簡(jiǎn)化原則:1）假定位于不同區(qū)域的線路故障關(guān)聯(lián)性很小,從而忽略其后果分析,即只

14、考慮位于同區(qū)的多條線路同時(shí)發(fā)生故障;2）對(duì)于3重以上事故,假定其發(fā)生概率趨近于零,從而可忽略其后果分析,即不再計(jì)入風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算當(dāng)中;3）如果一個(gè)r重事故掃描的判定結(jié)果為失效狀態(tài),則假定與該事故相關(guān)的(r+k)重事故掃描的判定結(jié)果均為失效狀態(tài),且負(fù)荷消減量相同,從而忽略其后果分析。 </p><p>　　(2)負(fù)荷水平等級(jí)簡(jiǎn)化 </p><p>　　事實(shí)上,在進(jìn)行多級(jí)負(fù)荷水平的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),應(yīng)

15、針對(duì)負(fù)荷曲線上的所有負(fù)荷水平分別進(jìn)行分析,再根據(jù)負(fù)荷水平持續(xù)時(shí)間進(jìn)行指標(biāo)匯總,但負(fù)荷水平的多樣性將直接導(dǎo)致計(jì)算分析規(guī)模的擴(kuò)大。 </p><p>　　三、電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用 </p><p>　　首先,在明確的規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和清晰的規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)指導(dǎo)下進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì);其次,根據(jù)現(xiàn)有電網(wǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后的結(jié)果與相關(guān)的技術(shù)分析以及規(guī)劃時(shí)間跨度內(nèi)的負(fù)荷水平與發(fā)電規(guī)劃,再結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行人員的長(zhǎng)期

16、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),提出有針對(duì)性地強(qiáng)化電網(wǎng)的有效措施,制定可行的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案以滿足未來(lái)電網(wǎng)可靠性要求;最后,借助于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具對(duì)制定的每個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)分析與經(jīng)濟(jì)分析,最后依據(jù)總的投資成本最小或成本效益比最大的原則確定最佳規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。 </p><p><b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　本文將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)相結(jié)合, 提出了綜合電力系

17、統(tǒng)故障發(fā)生概率和故障失效后果進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型和算法。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的計(jì)算, 實(shí)現(xiàn)了在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中量化處理可靠性問(wèn)題的目標(biāo), 進(jìn)一步完善了傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]孫強(qiáng),張運(yùn)洲,李雋,王樂(lè),曾沅.&#160;&#160;電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用[J].