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摘要：随着我国社会主义现代化建设进程的不断推进，国家发展和人民生活水平的提升都依赖于电力能源，因此电力系统的安全性以及抗干扰能力是关系到国家民生的大事，只有科学的对电力系统进行脆弱性评估才能降低电力故障发生的概率，并将电力故障造成的损失最小化。而传统电力电力系统安全性与稳定性评估方法忽视了电力系统故障发生的随机性，难以有效地保障电力系统的安全性。文章针对这一问题，引入了电力系统脆弱性的概念，并采用暂态能量函数混合法完成对于电力系统脆弱性指标的计算，综合分析电力系统脆弱性，为电力系统的安全提供了更加合理、有效地保障。
关键词：暂态能量函数混合法；电网脆弱性；脆弱性指标
电力系统脆弱性是指电力系统因为人为的干预、信息、通信等内部出现故障和保护系统等因素而潜伏着的大面积停电的灾难性事故的危险状态[1]。这种类型的危险状态一旦出现，会严重影响电力系统的稳定运行，降低电力系统的供电能力。暂态能量函数混合法基础上对电力系统脆弱性进行分析能够从全局把控电力系统的薄弱环节，提升我国电力系统的稳定性。
一、电力系统脆弱性指标以及混合法基础上指标的计算
电力系统脆弱性的问题分析十分复杂，对电力系统脆弱性进行评价涉及到电力系统故障时的能量和时间裕度、故障切除负载能量、电力系统发电机功角曲线的振幅、故障排除后电力系统的恢复时间以及电力网络的解列程度[2]。目前大多数电力系统脆弱性分析采用的评估指标包括：电力系统当前运行点距离系统脆弱边界的最短距离、电力系统预期符合的损耗程度、预想事故的发生概率与时间裕度三种电力系统脆弱性评价指标。三种评估指标各有优势，在近年来的电力系统评估中发挥了重要的作用。
上述三种电力系统脆弱性评价指标虽然能从一定程度上对电力系统的脆弱性进行评估，但却忽略了故障发生的概率，存在着脆弱性指标对实际情况评估不足，计算能力以及速度不足的问题。为解决电力系统脆弱评价过程中存在的问题，文章采用综合了综合数值分析和势能边界计算的暂态能量函数混合法，能够实现电力系统临界能量以及故障排除时的瞬时能量的快速计算，并能根据计算结果对事故发生的概率进行评估，从而形成完整的电力系统脆弱性评价指标，包含电力系统故障发生概率、系统绝对脆弱信性以及相对脆弱性等评估指标。电力系统的脆弱性指标计算完成之后，与之前设置的可接受的基准值阈值进行相应比较，根据比较结果就能得出电力系统安全全状况以及脆弱程度。下面对上述几个电力系统脆弱性指标进行具体阐述和计算。
1、电力系统故障概率
电力系统的暂态稳定是决定该系统脆弱程度的重要影响因素，暂态稳定程度不仅仅取决于电力系统网络结构和实际工作方式，还主要与可能出现的故障相关，因此故障概率是电力系统脆弱性评价的一个重要指标。在电力系统的实际应用过程中，影响故障发生概率的因素有很多，而且这些因素随机性较大，因此才用等可能发生概率理论进行电网故障概率评估是十分有必要要的。
而电力系统网络中对于故障发生主要集中在线路和母线电路，而高压输电线以及母线等电力系统设备多集中分布在自然环境中，发生故障的概率和自然环境的关系较大，因此在进行故障概率评估时 应当充分考虑到天气因素，力求使故障概率的计算更具科学性、合理性以及现实可用性。为了简化计算可以将自然环境的影响分为两类：正常天气（风力较小、阳光不强烈的晴天）与非正常天气。根据公式（1）可以得出正常天气与非正常天气下电力系统元件的故障率 。
在进行电力系统故障发生概率分析时，既不可能没有必要将所有可能导致电力系统故障的因素全部进行考虑，应当抓住主要因素并结合电力系统脆弱性评估，这样才能有效地对计算出故障发生概率，完成对于电力系统脆弱性的评估。
2、电力系统绝对脆弱性
（4）,
图一：系统脆弱度 的变化曲线
3、电力系统相对脆弱性指标
二、暂态能量函数混合法基础上的电力系统脆弱性分析步骤
在完善上述电力系统脆弱性指标体系的基础上，本文使用势能边界法与数值计算法计算出电力系统故障排除时刻的瞬间能量，并与系统临界能量进行对比，完成对于电力系统脆弱性的评估。具体计算步骤如下：
1、根据电力系统各级设备的工作条件以及工作特性，明确系统预想故障集，以此来确定电力系统的故障前的工作状态。
2、针对每一个电力系统预想故障进行故障发生概率分析，故障发生概率的分析应当充分考虑故障发生的自然环境条件、故障类型以及故障发生的位置。同时还应当建立起稳定的导纳矩阵，并将电力系统符合阻抗以及发电机电抗的数据引入导纳矩阵，从而计算出故障发生之前电力系统的稳定平衡点。
3、和步骤2类似，在电力系统故障清除后，将电力系统数据引入导纳矩阵，并计算相应的稳定平衡点。
4、采用是时域仿真扥方法计算故障切除时的 和 ，同时假定电力系统的故障并未清除，而在持续故障轨迹搜素势能最大点[3]。
5、计算出电力系统故障切除时系统的暂态能量，并计算电力系统对假定事故的脆弱性指标。
6、对上述指标进行综合排序，以此来评价系统的脆弱程度。
三、结论
暂态能量函数混合法基础上的电力系统脆弱性与传统安全评估方法相比，更具科学性和全面性，必将保障电力系统的安全、稳定中发挥重要作用。
参考文献
[1]卢锦玲，姬群星，朱永利.基于能量函数法的电网脆弱性评估[J].电网技术，2013（6）：10-12.
[2]李迁，李华强，黄昭蒙，李艳卿.基于暂态能量函数混合法的电力系统脆弱性分析[J].电力系统保护与控制，2014（2）：26.
[3]卢锦玲，朱永利.基于暂态能量裕度的电力系统脆弱性评估[J].电工技术学报，2014（7）：139-40.
论文作者:余永福
论文发表刊物:《电力技术》2016年第5期
论文发表时间:2016/10/15
标签：电力系统论文; 脆弱性论文; 故障论文; 概率论文; 能量论文; 发生论文; 电力论文; 《电力技术》2016年第5期论文;