基于风险理论的配电网静态安全性评估指标研究.pdf

第３９卷第ｌ５期２０１１年８月１目电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｂｌ－３９Ｎｏ．１５Ａｕｇ．１，２０１１基于风险理论的配电网静态安全性评估指标研究刘若溪，张建华，吴迪（电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室（华北电力大学），北京１０２２０６）摘要：从配电网供电安全性角度出发，在考虑配电网结构灵活这一特性的基础上，指出配电网静态安全分析需要不同于输电网的安全性评估指标和相应分析手段。以风险理论为基础，结合（＾ｒ＿１＋１）准则和效用理论提出了配电网失负荷风险指标“”过负荷风险指标和电压越限风险指标，进而从不同侧面对系统的安全性进行分诊，并进一步应用层次分析法（ＡＨＰ）得出“”系统的总风险指标，作为配电网静态安全分析的基础，以达到会诊的目的。还对风险评估方法的应用进行了探讨，并利用算例对不同系统的各项安全指标进行了计算、分析和比较。算例表明提出的配电网静态风险评估方法是可行的，它能够定量地刻画不同假想事故的后果严重程度，准确地反应同一假想事故后不同转供方案下系统安全性的相对高低，为配电网静态安全分析的研究提供了一些有益的参考。关键词：配电网安全性；风险评估；效用理论；指标Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｔａｔｉｃｓｅｃｕｒｉｔｙｉｎｄｅｘｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｒｉｓｋｔｈｅｏｒｙ—ＬＩＵＲｕｏｘｉ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ－ｈｕａ．ＷＵＤｉ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＤｙｎａｍｉｃＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｓｔａｒｔｉｎｇｗｉｔｈｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｇｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｓｔａｔｉｃｓｅｃｕｒｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｎｅｅｄｓｓｅｃｕｒｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈａｔｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．Ｂａｓｅｄｏｎｒｉｓｋｔｈｅｏｒｙ，ｉｔｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｒｉｓｋｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｌｏａｄｌｏｓｓ，ｏｖｅｒｌｏａｄａｎｄｖｏｌｔａｇｅｌｉｍｉｔｖｉｏｌａｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅ１＋１）ｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙ．Ｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｐａｐｅｒｇｉｖｅｓａｓｕｂ－ｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｔｈｅｓａｆｅｔｙｆｏｒｓｙｓｔｅｍｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｐｅｃｔｓ，ａｎｄｍａｋｅｓｕｓｅｏｆＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ（ＡＨＰ）ｔｏｄｒａｗｔｈｅｗｈｏｌｅｒｉｓｋｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｓｙｓｔｅｍａｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｅｃｕｒｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｓｏｗｅｃａｌｌｇｅｔｔｈｅｉｎｔｅｇｅｒｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｐａｐｅｒａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｓｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓｕｓｉｎｇａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＴｈｅｅｘａｍｐｌｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｔａｔｉｃｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄＣａｌｌｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓｅｖｅｒｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆａｃｃｉｄｅｎｔｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｉｓｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍＣａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｓｙｓｔｅｍｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｓｔａｔｉｃｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５０８７７０２６）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｕｔｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙ；ｉｎｄｅｘ中图分类号：ＴＭ７３２文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１１）１５００８９．０７０引言电力系统的安全性是指当互连系统运行中发生故障时，保证对负荷持续供电的能力，即系统保证避免引起广泛波及性供电中断的能力［１］，它涉及到系统的当前状态和突发性偶然事故两个主要方面。电力系统静态安全分析主要包括事故筛选、预想事基金项目：国家自然科学基金（５０８７７０２６）故分析和安全控制，其中前两项是安全分析的基础，其分析过程是在事故后果的严重程度行为指标的基础上进行的。对于输电网事故后果严重程度行为指标的定义及其应用的研究已经很成熟【ｌ】，但是有关配电网的安全分析的研究还没有得到足够的重视，更加之配电网不同于输电网的众多特点，如何提出较为实用和有效的安全性指标就成为一项很有意义的工作。近些年，一些研究人员将风险评估理论用于电电力系统保护与控制力系统的安全评估中・】，取得了较好的效果，并引入了风险指标，从而可以对电力系统的安全性做出更科学、细致的评估。本文从风险理论的角度出发，建立了配电网的失负荷风险指标、过负荷风险指标和电压越限风险指标，并在此基础上进一步应用层次分析法（ＡＨＰ）得出整个系统的总风险指标，作为配电网静态安全分析的基础。文中还对指标的应用进行了探讨，并利用算例对不同系统的各项安全指标进行了计算、分析和比较。算例表明文中提出的配电网安全性指标是可行的。它能够定量地刻画不同假想事故的后果严重程度，准确地反应同一假想事故后不同转供方案下系统安全性的相对高低，为配电网静态安全分析的研究提供了一些有益的参考。１相关理论１．１风险理论传统确定性安全评估的目的是测试系统在预想故障集下承受扰动的能力。典型的例子是１校验。校验后的结果需要系统的每条线路的电流都在它的额定安全电流之内。评估的结果为安全或不安全。这个方法简单，但是评价结果却很粗糙，没有体现系统安全水平在变化过程中的本质。风险理论是研究能导致伤害的灾害性的可能性和这种伤害严重程度的理论。设计人员和安全工程师应用风险评估能够以一种系统的方式检查由于设备的使用而产生的灾害，从而可以选择合适的安全措施】。通常情况下，风险可以定量表示为如下所示的基本形式ｊ。实时的风险指标是通过在某～特定时间ｆ，对所有元件求取它们的故障可能性和严重度的积来确定的。‘Ｒ（Ｃ／Ｘｔ）＝ｙ＇Ｐ（ＥＩＸ￣）Ｓ（Ｃ／Ｅ）（１）ｆ其中：ｉ为预想事故集中的元件集合；是故障前的运行状态；Ｅ是不确定的事故；ｃ是不确定事故造成的后果；Ｐ（Ｅ／ｘ，）是在下Ｅ出现的概率；Ｃ／Ｅ）是在Ｅ下产生Ｃ后果的严重程度；Ｒ（Ｃ／Ｘｔ）是风险指标值。１．２效应理论早期的风险评估研究中往往根据期望损失大小来度量风险大小，这种方法不能够很好地比较高损失、低概率与低损失、高概率风险间的差异，而实际上前者的风险更大，这体现了人们对高损失事故的回避。风险评估中的严重程度函数应能反映不同问题间的相对严重程度和元件越限的程度。文献［５】提供了多种严重度函数具体构造方法，鉴于这些方法本文将效用理论引入到电力系统安全风险领域，提出了一种基于效用理论的故障严重程度度量方法。效用本意是一种主观感受，是一种主观愿望的满意程度；效用函数是对效用的一种数量表示，给出了综合满意程度的数量度量。设Ｗ为故障损失，Ｓ（ｗ）为决策者对电网元件故障损失的效用函数。定义Ｓ（ｗ）为故障严重度函数。设Ｓ（ｗ）在区间Ｕ上连续，有一阶、二阶导”数，则Ｓ（ｗ）应满足：Ｓ（ｗ）＞０，Ｓ（ｗ）＞０。其中，第一个公式表示损失增加，不满意程度增加；第二个公式表示不满意程度随故障损失Ｗ的增加其增加速度加快。效用函数的构造方法主要有标准测定法和基于效用一致性原理的简化法。本文根据故障效用函数的性质，选择指数型效用函数，如式（２）所示。，／，、、（ｗ）：１Ｉｅ【¨）一ｄｌ（２）ｃＬ式中：ａ，ｂ，Ｃ，ｄ均为正数。２配网静态风险评估指标的构成２．１问题的提出因为输电网具有闭环设计、闭环运行的特点，所以其静态安全分析可以基于１的安全性准则。利用这一准则可以直接在例如支路或变压器等原件模拟断开后计算描述事故后果严重程度的各种行为指标。配电网具有不同于输电网的特点，其中主要①②包括：配电网地域比较集中；配电网电压等级较低、级数多，单条馈电线传输功率和距离一般不③大；网络结构多样、复杂。一般采用闭环设计、开环运行的方式，并且存在有数量众多的联络开关④和分段开关，结构及运行方式更为灵活。动态元件的数量不是很多，暂态过程不明显。上述这些特点都决定了配电网的安全分析主要指静态方面，不宜随便照搬输电网的准则和分析控制手段。例如，如果不考虑上述配电网的特点，还继续沿用输电网的Ｊ７ｖ－＿１校验原则，在元件模拟开断后，沿潮流方向与该支路相连的下行支路将完全失电，出现非故障失电区域，这是不符合配电网实际情况的。鉴于此，传统输电网的安全性指标及其分析方法对于配电网来说是不完全适用的。因此，建立适应配电网自身特点的安全性评估指标就成为一项很有意义的工作。文献［９】提了配电网的１＋１安全性准则，考虑配电网的结构灵活特性，即在一条支路发生故障而切除后，需要闭合一个开关用以对非故障失电区域刘若溪，等基于风险理论的配电网静态安全性评估指标研究．９卜“”内的负荷恢复供电，即断一合一。当然，配电网的结构灵活特性使恢复供电方案可能不唯一，即有Ｋ种方案，从而得到了配电网安全分析的（ＡＬｌ＋１）准则。在实际应用中，对于配电网的每一个可能的偶然事故，都会有一个值与其对应。部分事故的值为０，说明该事故发生后，能够保证对非故障失电区域内所有负荷恢复供电的方案不存在，或方案的代价太大而无法实施，此时就必须切除部分负荷，以恢复对其他负荷的正常供电。为了保证供电的安全性，这样的事故越少越好，即其造成的后果严重度越小越好，为此应使尽可能多的偶然事故对应的Ｋ＞０。但是对于Ｋ＞０的偶然事故来说，我们还需要进一步比较这些方案的相对优劣，为运行人员提供有效的决策支持，这也要求要有合理的评估指标对不同的方案进行评测。因此，为了解决上述问题，本文以风险理论为基础，结合（ＡＬ１＋１）准则与效用理论构建了配电网静态风险评估指标，用以对配电网的安全可靠性进行评估，具体细节如下。２．２失负荷风险指标在配电网中，由永久性故障导致的负荷损失分为两部分：故障区间内的固定损失和非故障失电区域内的非固定损失部分。第一部分是由于隔离故障而导致的，在故障修复之前无法对其恢复供电；第二部分则是由于电网本身的辐射状网络结构造成的，由于故障的隔离，其下行供电区域也会失电，这一部分的负荷损失是属于非固定的。一般在故障隔离后对这部分负荷进行转供操作，尽量减少其损失，因此认为该部分负荷损失是不固定的。对于Ｋ＞０的偶然事故，第二部分负荷损失最终可以减４，Ｎ０。在实际系统中，电力用户的重要程度各不一样，具体的体现就是供电优先级的不同，优先级越高的用户，对供电可靠性的要求也就越高。基于此，引入供电优先等级因子（０＜１）。越大，优先级越高。等级因子的确定需要电力公司对用户的具体情况做出调查之后再来设定。由以上的分析，定义事故后负荷损失率为‘釜ｓｒ（３）甄ｉ＝１其中：为第ｉ个损失用户的容量；为第ｉ个被切除用户的供电等级因子；为系统第．，个用户的容量；为系统第．，个用户的供电等级因子；ⅣＦ为事故时考虑相应转供方案后的所有损失的用户数；为系统总用户数。如果按照上节所述的（１＋１）准则来进行分析，则对于Ｋ＞０的事故，在计算时只需考虑其故障区间内的负荷损失量；对于Ｋ＝０的事故，其损失负荷既包括故障区间内损失的负荷，也包括在故障修复期间由于无法转供而被迫切除的非故障失电区域的所有损失负荷。由上面的分析建立基于效用函数的失负荷严重度函数如式（４）。Ｌ（Ｃ／Ｅ）：（ｅ玮一１）×・（４）』其中：ｔ代表故障修复（持续）时问；为评估周期，两者单位均为小时。所以失负荷风险指标的计算公式可以写为：ＦＬ（Ｃ／）＝Ｐ（Ｅ／）。ＦＬ（Ｃ／Ｅ）（５）式中，（Ｃ／，）表示预想事故集中Ｅ引起的失负荷风险值。２．３过负荷风险指标设备过负荷风险反映的是系统发生事故导致系统中设备传输功率过载的可能性和危害程度。对于任意偶然事故下的任意转供方案，定义设备过负荷风险严重度函数ＳｏＤ（Ｃ／）。本文设定流经设备的电流决定该设备的过负荷风险严重度。当设备电流小于或者等于额定电流的８０％（可以根据评估目的自由设定）时，ＳｏＤ（Ｃ／Ｅ）取为０；随着流过设备电流的增加，ＳｏＤ（Ｃ／）增大，且增加速率变快。定义设备的过负荷值ＬＯＤ为：Ｌ０Ｄ：Ｌ一０．８（６）其中，表示流过设备的电流占其额定电流的比例。定义过负荷严重度为：ＳｏＤ（Ｃ／Ｅ）＝（ｅＬ￣￣－１）。（７）其中：ｔ代表故障修复（持续）时间；为评估周期，两者单位均为小时。所以设备过负荷风险指标可以写为：ⅣｎＤ，、∑ＲｏＤ（ｃ／）＝Ｐ（Ｅ／Ｄ（ｃ／）（８ＪⅣ其中，０Ｄ代表由预想事故集中Ｅ及其所对应的转供方案所引起的所有过负荷设备的总数。２．４电压越限风险指标电压越限风险反映的是系统发生事故造成系统中母线电压越限的可能性和危害程度。对于任意．９２．电力系统保护与控捌偶然事故下的任意转供方案，定义母线的电压越限风险严重度函数为ＳＬＶ（Ｃ／Ｅ）。每条母线的电压幅值决定该母线的电压越限风险严重度。本文设定当母线电压为１．０ｐ．ｕ时，严重度函数取值为０；随着电压越限值的增加，节点电压越限风险严重度也增加。设节点电压为，定义电压越限值为：Ｌｖ＝Ｉ１一Ｉ（９）定义电压越限严重度为：Ｌｖ（Ｃ／Ｅ）＝ｅｖ一１（１０）故设备电压越限风险指标为：ＮｌＶ，、Ｌｖ∑（ｃ／）＝Ｐ（Ｅ／）。ｖ（ｃ／Ｅ）１１其中，ＮＬＶ代表由预想事故集中Ｅ及其所对应的转供方案所引起的所有电压越限节点的总数。２．５系统单项静态风险指标…设向量Ｒ＝（蜀，，，Ｒ）代表系统安全评估预想事故集中设备单项风险指标向量；ｎ为事故集中所有设备的总数；为设备ｉ的单项风险值。则定义系统单项风险指标为Ｒ。＝・ｌ１ＩＩ１＋・Ｉ１ＩＩＬ１２）式中：和为权系数，满足＋＝１；ＩＩ和ＩＩＩＩ分别为向量的１范数和ｏｏ范数。ＩＩ＝ＩＲｌ１３。～ＩＩ＝ａｘｌＲｆＩＬ１４Ｊ式（１３）反映了系统所有预想事故风险指标的累加效果，式（１４）反映了系统中具有最大风险指标的预想事故的影响。式（１２）中的权系数取适当的大值，就可以突出严重事故的影响，以避免或减弱风险指标可能存在的遮蔽现象。２．６基于层次分析法的系统静态总风险指标考虑到电网风险的多面性和复杂性特点，上面所建立的各个分项指标从有关安全的不同角度对系“”统进行全方位的分诊。由于系统运行工况的偶然性，单一指标受随机误差的影响就会相应大一些，要想对系统整个安全水平进行全面的衡量，尽量减少这种随机误差带来的不良影响，还需要将各分项指标进行综合，建立系统静态总风险指标进而达到“”对系统会诊的目的。因此，本文基于层次分析法建立了配电网静态总风险评估指标，如图１所示。本文应用层次分析法建立判断矩阵来确定系统单项风险值与系统静态总风险之间的权重系数，采用Ｓａａｔｙ的ｌ～９标度表示元素的相对重要性，如表１所示。图１配电网静态总风险评估指标Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｔａｔｉｃｔｏｔａｌｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｉｎｄｅｘｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ表１比例标度的含义Ｔａｂ．１Ｍｅａｎｉｎｇｏｆｔｈｅｊｕｄｇｍｅｎｔｍａｔｒｉｘ注：２，４，６，８发各个标厦的倒数具有相压的类似雷义—其具体细节见参考文献［１０１ｌ１。２．７有关指标的说明由上面指标的建立过程可见，指标本身所反映的是特定系统中偶然事故的一种固有特性，从而使其具有了较强的适用性。另外，以往涉及配电网可靠性的评估指标是从系统规划和长期运行的层面给出的【１，它具有历史统计性【１引，且涉及较长时间阶段，故对配电网而言，可靠性指标并没有利用其网络自身的变结构特性。而本文所提指标则考虑了此特点，因此能够比较真实地反映系统对突发性偶然事故的应变能力。本文所述评估指标是以风险理论为基础，并结合（１＋１）准则与效用理论而建立的。结合（１＋１）准则的好处是可以充分考虑配电网的变Ⅳ结构特性，但是Ｋ（＿一１＋１）准则并没有很好地区分①事故后果的严重程度，具体表现在：某些事故发生后，虽然可以用较少的代价完成对非故障区域内所有失电负荷的安全转供，但事故本身造成的后果②已经很严重（如故障区域内损失已经很大）；某些系统在所有可能的偶然事故发生后，成功转供的方案较多，但同时后果严重的事故也较多；另一些系统中，成功转供的方案少，但事故的严重程度却较低。此时就不能简单地通过判断（＾Ｈ＋１）准则中瞄的大小认为前者比后者的安全性高。风险理论刘若溪，等基于风险理论的配电网静态安全性评估指标研究．９３．可以很好地弥补（＾卜１＋１）准则的这一不足，不仅引入了偶然事故发生的可能性这一概念，还通过建立一定形式的后果严重度函数很好地区分了不同偶然事故及其对应的不同转供方案下的后果损失程度，在此基础上就可进一步确定某一负荷水平下不同转供方案的相对优劣，从而为故障后的恢复控制提供相应的辅助决策。３配电网静态风险评估指标的应用及算例本文提出的配电网静态风险评估指标可应用①于如下几个方面：为状态检修部门的检修排序提供辅助决策。运用此方法通过一定的数据积累，可以判断配电网中风险值长期处于较高水平的设备，将其列为优先检修和重点监视的对象从而减少事故②后的损失。为运行调度人员的操作提供辅助决策。配电网具有结构灵活的特性，应用以往的输电网安全评价指标显然不能满足要求。利用风险理论量化事故后结果的这一特点可以实时定量地评估各种转③供方案的相对优劣，使评估结果更加直观易懂。为电网规划人员提供一定的辅助决策。量化的安全性可以更好地刻画原本模糊的安全性概念，使规划人员可以更加准确地协调经济性与安全性之间的关系，提高配网规划的科学性。本文采用文献［１４１中的系统验证本算法，对其中参数进行了适当调整。图２为系统图，表２和表３为其部分修改后的属性。为不失一般性，用户等级在０～１之间随机取得，用户数在１～６之间随机取得，并假设同一个节点的所有用户具有相同的等级因子，且系统中不包含分布式电源，线路的故障可能性与修复（持续）时间来自历史统计数据，评估周期取为１ｈ。由于某些事故所对应的可用供电恢复方案很多，即值会很大，但不可能全部搜索到，即使全部找出也无实际意义。因此，需要指定的上限，一般取Ｋ＝３，超过３的按３处理，对于每一值都进行风险值计算。图２ＩＥＥＥ３馈线配电系统图Ｆｉｇ．２ＩＥＥＥｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｄｉａｇｒａｍｗｉｔｈ３ｆｅｅｄｅｒｓ为了说明本文提出的风险指标能够准确地反映系统的安全性，首先对原系统在初始运行状态下的各项风险指标进行计算，然后去掉算例中的支路５．１ｌ和ｌ０．１４的联络开关再进行相同运行状态下的指标计算，此时将会引起系统风险值的升高。然后对上述两种情况下的系统安全性指标作比较和分析，计算结果见表４和表５（初始运行状态下所有联络开关均打开）。表２支路属性Ｔａｂ．２Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｒａｎｃｈｅｓ表３线路数据Ｔａｂ．３Ｄａｔａｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｆｅｅｄｅｒｅｘａｍｐｌｅｓｙｓｔｅｍ线路／电Ｄ阻．ｕ／电ｐ抗．ｕ有ｌＩ力负荷无／功Ｍ补ｖａｒ／ＭＷ／Ｍｖａｒ偿—由表５的数据可以看到，在去掉联络开关５１１和１０．１４后，系统的静态安全性有所下降，假想事故后可行性恢复供电方案（）减少，如１．４、２．８、３．１３和４．５等线路，因为联络开关的减少使得曾经可用的转供路径不再有效或不得不切除更多的负荷才能满足所有安全约束。这在本文提出的风险指标①中都有体现：失负荷的风险增加，部分负荷由于只有单一馈线为其供电，因此其安全可靠性得不到保证，另外电缆和架空线的故障率也是影响这一指标的重要因素，本文在计算的过程中发现电缆虽然可靠性高，但其所带负荷多为具有特殊意义的重要用户，比如政府机关、医院等，其后果严重性通常要比架空线高，因此要时刻注意这些低概率高风险②的故障。过负荷风险指标反映的是假想事故发生后并依据其相应转供方案实施下系统线路过载的情ｌ＾２６７８８ｌ１１０３１ｌ４５７ＪｍＤｍ２０ｍ３二：ｕｎｕ¨¨¨ｕ¨（ＯＯＯ０ＯＯＯＯＯ０Ｏ∞鸲¨∞ｎ¨∞ｎ０ＯＯＯＯＯＯＯＯＯ０Ｏ０Ｏ４罐Ⅲ舶¨¨．．９４．．电力系统保护与控制况，由表４可见，相同的假想事故，如果选择不同的转供方案其所带来的风险是有很大差别的，过负荷风险指标对这一点体现的最为明显。由表４可见，—原系统中如果线路１－４故障，闭合５１１联络开关与—闭合７１６联络开关的过负荷风险值分别为８．７３５和６７．４４９，说明在不引起非故障区域负荷损失的前提下，后一种转供方案将造成很严重的过负荷现象。⑧电压越限风险指标的大小与假想故障后负荷的分布以及无功补偿的情况都有密切关系，它与前两项指标相互补充，如线路１．４故障，闭合５．１１联络开关与闭合７．１６联络开关的电压越限风险值分别为０．５２０和０．２７３，此时如果综合考虑其他两项指标，选择闭合５．１１联络开关作为其可行转供方案，就需要通过无功调节手段改善电压越限节点的电压质量，使其恢复到允许范围内。从表４可见，如果选择不合理的转供方案，其造成的后果严重度会很大，相应的系统各项风险值也会很大，比如在初始状态下线路ｌ＿４、２．８和３．１３故障时分别采用闭合７．１６、５－１ｌ和１０．１４的转供方案，其表４原算例计算结果Ｔａｂ．４Ｒｅｓｕｌｔｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｅｘａｍｐｌｅ注：故障线路１－４，左侧一列对应５－１１闭合的情况，右侧一列对应７．１６闭合的情况。故障线路２．８，左侧一列对应１０．１４闭合的情况，右侧一列对应５－ｌｌ—闭合的情况。故障线路３－１３，左侧一列对应７－１６闭合的情况，右侧一列对应１０１４闭合的情况。＝：０．５，判断矩阵为单位矩阵系统单项风险和系统总风险都有多种不同的组合。表中所列左右两个结果分别对应，在故障线路１．４考虑５－１ｌ（７．１６）闭合的情况下，故障线路２－８和故障线路３．１３分别考虑１０．１４（５．１１）和７．１６（１０．１４）闭合的情况。篇幅所限其他组合的结果就不一一列出了。表５去掉支路５－１１和１０－１４的联络开关后的计算结果Ｔａｂ．５Ｒｅｓｕｌｔｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔｃｏｎｔａｃｔｓｗｉｔｃｈｅｓｏｆｂｒａｎｃｈ５．１１ａｎｄ１Ｏ．１４刘若溪，等基于风险理论的配电网静态安全性评估指标研究．９５．系统总风险值为１２．３３１，明显高于分别采用闭合５．１ｌ、１０．１４和７．１６转供方案的系统总风险值１．９２４ｏ可见合理选择故障后的转供方案也是避免事故进一步扩大的重要环节。各个指标之间其实是互相联系的，某一指标的改变就会相应造成其他指标的改变，因此不能完全孤立地仅凭一个指标来判别系统安全性的优劣，要从全局的角度考虑系统静态安全这一问题，这也是本文设置系统总风险这一指标的目的。４结束语本文从风险理论的角度出发，建立了配电网静态安全性评估指标，文中还对指标的应用进行了探讨，文后的算例证明文中提出的指标是可行的。它能够定量地刻画不同假想事故的后果严重度，准确地反映同一假想事故后不同转供方案下系统安全性的相对高低，为配电网静态安全分析的研究提供了一些有益的参考。参考文献［１］吴际舜．电力系统静态安全分析【Ｍ】．上海：上海交大出版社，１９８５：１．６．［２］邹森．电力系统分析与控制［Ｍ】．北京：水利电力出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