(许继电气股份有限公司 河南许昌 461000)
摘要：随着电力系统规模的不断增大，电力系统稳定性问题也逐渐突出，电网的安全评价及系统稳定性分析方法逐渐建立并不断完善，如传统的电力系统三道防线，它在一定程度上对电力系统发生故障后继续保持稳定运行发挥了重要的作用。但是，近年来全世界不断发生的大面积停电事故使人们深刻认识到，面对如今复杂的非线性动态电力系统，传统的系统稳定性分析和安全评估方法已经显出存在的不足。因此，本文就其系统的安全风险进行评估，同时进行应急体系的制定。
关键词：电力系统；安全风险评估；应急体系
1 电力系统存在的安全风险
1 1 国内外分析
只有针对问题的根源，才能有效地解决问题，所以电力系统只有通过了解影响因素，针对这些因素，从根本上改善解决电力系统安全问题。近二十年来大面积停电事件频发，其引发原因大都是电力系统安全稳定性问题。如：1987年1月12日法国西部系统由于发电容量不足引起电压下降从而导致5小时的大面积停电；1987年7月日本东京系统因在运行期间负荷增长过快造成支撑不足引起的电压问题；1996年7月2日美国WSCC系统由于线路触树跳闸而引发连锁过负荷跳闸造成了200万用户8小时停电；2003年8月14日美国加拿大东北部系统发生5000万用户长达29小时的大面积停电事故；2003年9月28日意大利系统全停20小时；2005年海南电网系统全停10小时；2008年1月我国整个南方地区由于冰雪灾害造成停电。
1 2 “8.14”美加停电事故
2003年8月14日发生的停电事故是北美迄今为止最为严重的一次停电事故，波及范围（整个美国东部、加拿大安大略等地）较大，且使263个电厂531台机组停电，5000万人受到停电事故影响，其影响十分恶劣。经有对此次停电事故经过及原因的调查，大致可以这样归纳：首先俄亥俄北部某输电线路发生接地故障，从而导致相邻线路的故障；接着在发电机大量退出运行及潮流不断转移的连锁故障情况下，导致频率、电压进一步崩溃；事故发生时，调度和指挥没有做到统一；最后大面积停电事故发生。此次事故的引发原因虽然是自然因素引起，但是造成停电事故的根本原因还是美国电力系统存在的缺陷。
1 3 “11.4”西欧停电事故
在2006年11月4日晚，德国、法国、意大利发生大面积停电事故，其最初原因是：为了确保某艘轮船能够顺利通过埃姆斯河，将经过河上的一条双回线路切断。在切断此线路后，造成高压线断开；紧接着断开与系统更多的联络，导致西欧电网解列。此次大面积停电事故使西欧8个国家受到全部电力供应几乎中断的影响。究其原因还是由于电力系统对主要设备维护的欠缺、不合理的电网结构造成。
1 4 “7.1”华中停电事故
2006年7月1日华中发生大面积停电事故，此次事故导致华中多条500kV电网跳闸，整个电网系统大范围的功率波动异常。
1 5 2008年南方停电事故
2008年初，我国南方地区遭遇罕见的冰雪灾害，这一次冰雪灾害对电力系统造成了极大破坏。广东、云南、广西、贵州四个地区一共造成了1579个乡镇停电，其中停电的工业户数约有5.3万户、居民户数631.1万户、涉及人口2574.5万人。此次冰雪灾害给电力系统造成了沉重的打击，让电力系统所存在的问题暴露在大家眼前，其问题可归纳为以下几点：（1）由于南方电网较大的机组装机，而中、小机组的配置却不合理，这种不平衡的配置在电力受阻后，将会导致供需的严重不平衡。（2）远距离的大容量输电存在的安全问题、不协调的高低压网架的建设及其不合理布局、负荷中心过多的依赖外来电力、一部分地区单线单变的电网，降低了供电的可靠性。（3）在冰雪灾害的影响下降低了线路等一次设备的可靠性，在故障的一次设备下网架结构直接瘫痪。（4）冰雪灾害会导致通讯中断，在这种情况下，部分或全部电网监控系统失效。（5）在灾害发生后不完善的应急处理体系使得正常供电时间延迟恢复。
2 电力系统安全评估
依据电力系统的安全风险评估发展过程，可将其方法划分为以下三类：（1）基于可靠性理论：以失效概率、后果作为依据确定其风险指标。其主要包括：确定元件停运模型；在系统失效的状态下计算概率；对所选状态的后果进行评估；风险指标的计算。（2）基于风险管理：此方法一般是结合定性和定量分析的综合评价。其中定性分析一般情况是评估模型、指标的过程，这对评估者有极高的要求，评估者除了对被评估对象的属性、特点要非常熟悉外，各种外在因素也要充分考虑。定量分析则根据相应的实际数据评估指标，再将定性指标进行定量化，最后依据指标计算目标的评估值。（3）基于人工智能等新理论：最近几年人工智能等新理论迅速发展，不断完善的各种新算法。在新理论、新算法层出不穷的时候，专家学者也对其产生兴趣，电力系统进行各项研究。虽然新理论、新方法有了一定程度的完善，但在实际应用上还是有所欠缺。
2 电力系统安全风险评估体系主要内容
2 1 结构风险评估与对策评估
评估电力系统的电源结构与布局，分析一次能源结构、机组类型与容量对电力安全系统的影响。评估电力系统的电网结构，分析电源结构与电网结构的适应性，确定可能引起大面积停电的相关脆弱点。评估电力系统的运行风险，分析分区供电方案、元件重载过载、无功电水平、动态稳定等问题带来的安全风险。评估通道结构与运行对电网安全风险的影响，分析西电东送容量的合理比例。通过对电源与电网结构、电网运行、故障恢复与支援等方面的安全风险评估，从系统结构分析存在的问题，并提出降低结构风险的对策和建议。
2 2 技术风险评估与对策
结合电网的结构和运行特点，针对同杆并架双回输电线路继电保护问题、大负荷转移时保护连锁动作问题以及通道对超高压线路主保护影响等三个方面进行安全风险分析与评估，并提出建议与对策。同时围绕电网安全稳定控制系统及安全自动装置（主要包括失歩解列装置、低频减载装置、低压减载装置等）可能存在的安全风险进行分析与评估，并针对可能存在的问题提出建议与对策。分析与评估直流偏磁对电网变压器本体的影响，提出了相关的建议和对策。对目前安全防护技术的标准进行了一定程度的评估，并给出改进的建议和对策。
2 3 设备风险评估与对策
确定影响电网安全运行的关键一、二次设备，对其安全风险进行评估，并分析关键设备不可靠的原因。分析由于自然灾害和极端气候条件等引起的电网设备安全风险，并对其影响程度进行评估。结合电网的结构和运行特点，对大型主设备保护和安全稳定自动装置的设备风险进行研究，实现对电力系统二次设备的风险评估。提出降低关键一、二次设备风险的对策。
2 4 安全风险评估指标体系结构
通过对一级指标进一歩划分，最终建立一个叫级递阶的风险评估指标体系，它包含了3个一级指标、11个二级指标、37个三级指标和214个四级指标。第一级到第三级指标结构如图所示。结构安全风险评估指标体系示意图
3 电力系统应急体系
国内外在遭受大面积停电后，都对电力系统作出了应急体系。如：美国针对突发事件制定了联邦应急计划，该计划明确了在突发事件发生时各部门的具体责任；加拿大政府将电力系统作为关键的基础设施保护计划中的一部分，并且由PSEPC、国家公共安全负责；澳大利亚组建三个小组为基础设施保障咨询组，其中便包括了电力系统小组；中国政府针对突发停电事件制定了一系列相关的标准、法规及应急预案。在同一时间对我国电力系统的安全应急机制进行快速建立。
应急体系，是详细说明突发事件应急处理工作的领导指挥体系与职责和突发事件的预防与预警机制、处置程序、应急保障措施以及事后恢复与重建措施等系统。应急体系在应急管理中发挥着重要的作用，只有制定符合实际、全面客观的应急体系，才能确保应急管理的各项工作落实到实处，从而达到降低突发事件影响的目的。中国的国家应急体系建设，核心可以归纳为一案三制。对于具体的电力系统应急体系，其中的一案就是指电力系统所制定的分级分区的突发事件应急预案体系，三制是指电力应急体系之中的组织体制、运行机制和法制基础。从系统工程的角度考虑，屯力系统应急体系具有以下特征：
（1）集合性
电力系统应急系统通常是针对大面积停电。它是各种要素(如政府、企业、社会)的集合，每个元素都扮演着重要的角色。
（2）相关性
应急过程中，政府、企业、社会等各要素之间既有同等的相互协作关系，又有上下级的领导关系。
（3）层次性
应急体系从全局上看是一个整体，由于应急体系是一项系统工程，需要将其分解成若干子系统，通过这些子系统的协调配合来完成整个体系的功能，因此应急体系具有一定的层次性。
（4）适应性
由于紧急情况和环境不断变化，应急系统必须很好地适应这一变化。只有这样才能避免紧急工作。
（5）整体性
应急过程中各要素在指挥上要实行高度集中统一，以整体目标为行动方向，在此基础上各自分工、协调配合。
（6）目的性
应急管理的目标是减少紧急事件的影响，尽可能减少人们的生命财产。应急体系的目的性决定了系统的基本功能。由以上的分析可以看出，必须从系统工程的角度来研究和完善应急体系。由于应急体系涉及到的机构和部门众多，需要利用的资源广泛，因此，电力系统应急处理必须充分发挥政府的主导作用，必须充分发挥相关部门和社会的协调配合作用，充分利用各方面优势资源，从而提高应急处理工作的效率，为应急处理赢得宝贵的时间。因此必须结合电力系统的实际情况，在以上思想的指导下，不断完善电力系统应急体系。
总之，只有完善、安全、可靠、稳定性高的电力系统才能更好的促进经济的发展，至少能够保证经济不会因为电力系统故障造成一定程度的损失。
参考文献：
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[3]刘峥.应用系统入网安全风险评估措施研究[J].中国新通信，2017，(14)：94.+
论文作者:南国梁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：电力系统论文; 电网论文; 体系论文; 事故论文; 系统论文; 结构论文; 风险论文; 《电力设备》2017年第26期论文;