（国网天津市电力公司 300171）
摘要：近几年来，伴随着社会经济和工业行业的快速发展，电力行业也进入了快速发展时期，不仅电网的规模不断扩大，相关设备也不断更新换代，电网整体系统的运行管理和监督也得到了全面完善。但是在电网的运行过程中，依旧存在一定的安全风险，因此，为了能够对其运行安全风险进行有效控制，便产生了安全风险的在线评估。接下来，本文将对其进行详细分析。
关键词：电网运行；安全稳定；风险；在线评估
1评估内涵
在工程界，比较经典的风险定义是：R=｛〈Si，pi，xi〉｝R为风险；Si为有危害的场景；pi为出现该场景的概率；xi为场景出现的后果，即危害的量度；i＝1，2，…，N；N为有危害的场景数目。通过该式也能够看出，要对电网运行安全风险在线评估的内涵进行评述，就需要从场景、危害和概率三方面入手。
1.1危害
当电网在运行过程中出现运行安全风险时，所可能造成的危害主要有三方面：①能量的损失。电网运行的主要目的就是给企业和人们提供电源能量，而如果电网运行出现问题，第一危害就是会造成能量的不必要损失；②经济的损失。当今社会，无论是企业生产、办公，还是人们的日常生活，都离不开电能的支持，而如果因为电网运行出现问题导致电能供应不上，就会造成较为严重的经济损失；同时，对于供电企业自身而言，其也会因为电能的损失和设备的损坏等造成直接的经济损失；③影响电网运行的稳定性。当电网在运行中出现安全风险之后，在短时间内电网运行的稳定性就会受到影响，其不仅会增加电网内部线路和设备的负荷，也会影响企业生产和办公用电的稳定性。
1.2场景
场景的出现主要分为三种：①电网元件不存在问题，但是在运行过程中，在运行工况过渡中出现问题，影响电网运行的安全性和稳定性；②元件稳定，但电网整体运行中却出现负荷过大的问题，进而导致电网运行的稳定性和安全性得不到有效保障；③电网中元件出现问题，进而导致整个电网运行出现问题。
1.3概率
电网运行安全风险出现的概率存在着不确定性，其主要原因是其风险发生的概率与可能出现问题的场景息息相关，其主要分为三种情况：①运行方式出现故障时发生的概率；②在对风电等新能源进行应用的过程中，机组运行或负荷出现问题，导致电网运行风险的出现；③电网本身的运行不存在问题，但是由于运行中受到了外界自然因素的影响，比如风雨雷电天气和线路挂冰破损等，进而影响整个电网的运行稳定性。在对电网运行安全风险进行在线评估的过程中，就需要以这三方面为主要评估依据，通过查看历史电网运行问题记录、详细分析电网内设备运行数据等方式，对电网运行安全性进行综合评估。
2电网运行安全风险在线评估特点
2.1考虑的时间尺度短
只有几分钟至几小时，是与电网规划阶段风险评估的最大区别。
2.2候选场景集动态变化
要根据电网运行方式、自然环境和设备状态，动态调整候选场景，场景选取更具针对性。尤其是，间歇式新能源发电大规模并网后，显著增加了运行方式的不确定性。
2.3故障概率模型时变性
引发故障的主要外因不断变化，考虑的时间范围小，因而外部自然环境和设备状态成为故障概率建模的主要因素，而基于历史统计信息的故障概率模型不再占主导地位。
2.4不确定性因素的时空特性
在不同的电网范围内，影响电网运行安全的不确定性因素有区别，不确定性内容和程度随时间变化。
2.5风险指标的工程化要求高
调度运行人员对存在的安全风险要快速作出响应，含义应明确、清晰、易懂，指标变化能够准确、真实、直接反映电网运行安全风险程度。
2.6分析计算量大
进行风险评估的安全稳定分析，不仅增加故障概率建模和风险评估等环节，而且可能针对多个运行方式。
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2.7分析计算量动态变化显著
在线评估的场景数目和预想故障集要根据不确定性因素的动态变化情况进行在线调整，由此引起分析计算量大幅变化。
2.8计算效率要求高
风险评估分析计算量大，在线评估要求时效性强。
3实现在线评估的关键问题
3.1合适的风险指标
风险指标是评估与管理的基础，评估和控制决策方法以及效果都与风险指标相关。电网运行中关注的方面很多，不必将这些要求都在指标体系中予以体现，可将某些方面作为约束条件。
3.2高效的风险场景动态生成与初选
在运行安全风险评估考虑的短时段内，可能存在的运行方式数目、发电出力和负荷变化情况以及故障形态都很多，因而候选场景数量巨大，特别是间歇式新能源发电大规模并网后增加了发电侧的不确定性。风险评估的场景数量对效率有很大影响，这又是在线化特别关心的，而需要详细进行风险评估的场景不一定多。在初始场景之后的每个阶段有多种可能的场景，例如，初始故障引发的相继／连锁故障每个时段可能出现的状态并非唯一，因而在后续阶段仍需选择场景。因此，快速、准确的风险场景生成和初选技术对实现在线风险评估非常重要。
3.3故障概率时变模型
故障概率的准确性是影响风险评估结果可信度的关键因素之一，因而备受关注。最初沿袭规划阶段的做法，故障概率模型应用Poisson模型或Markov模型，以10年的历史故障统计数据得到故障率，以1年时间为周期，计算故障概率，这不适于时段比较短的运行风险评估。鉴于气候条件等环境因素对线路故障概率有很大影响，对有关考虑这些因素的故障概率建模开展了大量研究。相关资料对各个典型气候分区，以历史记录的气候条件（温度和风速）、运行状态（负荷水平）和故障情况为基础，建立故障率的多元线性回归模型，用极大似然可能估计线路开断概率Poisson模型参数，结合实际的气候条件和线路的气候分区情况，计算各条线路的故障概率。相关资料介绍了葡萄牙在这方面的研究应用情况，根据历史记录，统计鸟害、雷电、山火和大雾引起污闪等原因造成各电压等级每千米线路的故障率，根据鸟巢在塔上的分布情况、塔需要清洗的情况和火灾气象指数分别确定鸟害、大雾和山火的加权因子，从而综合考虑其对故障概率的影响。
对于雷电，基于CIGREＣ提出的架空线路雷击概率方法计算闪络率，利用了塔的信息（几何参数、接地电阻和绝缘水平等）、地理／地图信息和雷电监测数据；计算故障概率时，考虑平均故障率、现场特点和当时实际风险因素，利用故障历史数据、电网物理结构、区域特点（包括环境和地理数据）和气象数据（尤其是雷电和山火）。相关资料中提到将变压器故障分为内部潜在性故障和外部随机性故障，基于在线监测的溶解气体分析数据估计内部潜在性故障率，外部随机故障率基于长期历史统计数据得到，从而建立完整的变压器时变开断模型。在进行相继／连锁故障风险评估时，要建立各个阶段后续事件发生的概率模型。导致一次设备和二次设备故障的原因有很大区别，即使线路、主变和断路器都是一次设备，诱发它们故障的因素也不尽相同；台风、雷电和冰雪等自然环境引发设备故障的机理更是千差万别。故障概率建模已有一定基础，但仍有必要深入研究。
3.4风险值计算
事件树分析基于初因事件分析可能的后续事件及其结果，与电网安全稳定事故发展过程特点一致。确定初始场景和概率仅是第一步，要评估初始场景引起的电网变化全过程各个阶段的损失概率分布，才能得到该场景的风险值。风险值计算不仅涉及初始场景后的电网变化过程仿真及其安全稳定评估和损失计算，因初始场景后电网发展变化各个阶段存在多个可能的分支，而且各分支的概率不同，组合形成的动态场景很多，因而增加了风险计算的难度。工程界常用的风险分析方法是使用无条件的期望值计算风险，没有对极端事件进行差异化处置，给结果的合理性带来疑问，应加以改进，基于条件期望的多目标分析方法值得尝试。
3.5适应风险评估特点的分布式并行计算
基于风险评估计算的特点进行任务粗粒度的适当分解，根据可用计算资源和在线计算任务要求动态优化调度计算作业，从而充分利用计算能力，满足风险评估在线化的计算时间性能要求。
3.6众多新类型信息的接入与管理
进行安全风险评估要应用与电网设备关联的外部自然环境信息和电网设备状态信息，采用具有概率特征的新能源机组出力和负荷波动预测信息以及方式变化预测信息。接入这些信息涉及与其他系统的互连，这些信息有明显特异，在其管理及与其他数据融合方面，还有许多工作要做。
4结束语
电网运行的稳定性和安全性直接关系到供电企业的供电质量和效率，如果其出现问题，不仅会影响电网运行的稳定性，还会给供电企业和用户造成严重经济损失。因此，在电网运行中，应该通过在线评估对其安全风险进行评估，并通过合理选择风险指标、构建故障概率时变模型和计算风险值等方式提高其评估的准确性，进而有针对性地对电网运行风险进行控制，提高电网运行的稳定性和安全性。
参考文献：
[1]电网运行安全风险识别与防控系统研究[J].丁红东，刘洪杰，崔杨.科技风.2016（15）
[2]电网运行安全稳定性及管理对策分析[J].陈昕宇.中国新技术新产品.2016（23）
[3]提高电网运行安全稳定性的思考[J].孙炜.河南科技.2014（01）
论文作者:赵士朗,黄志刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：电网论文; 在线论文; 概率论文; 风险论文; 故障论文; 场景论文; 风险评估论文; 《电力设备》2017年第30期论文;