一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法研究

韩露

摘 要：本文利用当前电网的实际参数、网络结构拓扑数据、 运行方式代入到风险评估分析模型中进行分析，并结合不同设备元件的历史运行情况分析其健康状态得出对应的故障发生概率以及潜在故障的损失，从而实现对电网整体的风险评估。本方法和对应的系统为调度人员把握电网实时状态、了解电网运行潜在风险提供有力参考，确保了电网的安全稳定运行。

关键词：设备健康度；运行方式；风险评估；电网调度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.169

0 引言

随着我国工业化进程的不断加快以及经济水平的不断提高，社会用电负荷越来越大，快速增长的用电负荷给电力系统带来沉重的压力。目前，地区电网调度工作中需要人工进行运行方式的风险评估，这种方式不仅工作量大，还可能造成遗漏。为了防止人工进行运行方式评估所造成遗漏，有必要开发地区电网运行方式风险评估自动评估当前方式下的运行风险，筛选出存在事故隐患的薄弱环节并给出直观的量化评估结果，从而及时提醒调度员采取必要措施，保障电网的安全运行。

1 计及电网运行设备健康状态的失效几率评估

地区电网一般采取开环运行的方式，因此在故障发生时，为快速恢复地区电网的供电则依赖于自动装置的正确动作以及断路器的远方遥控操作。反之，若电网中的自动装置不能正确动作，或者断路器遥控拒动则会酿成非计划停电事故。鉴于以上原因，要正确评估电网的运行风险则需要考虑自动装置以及断路器的失效几率。为此本文首先给定运行设备健康状态评估方法从而计算断路器的潜在失效几率，其具体评估方法如下：

步骤1：统计断路器的额定开断次数N、额定开断电流Ie、已开断次数以及每次开断的电流大小。

步骤2：根据以上统计数据断路器的开断次数与开断电流的关系，计算出断路器目前存在的磨损，其计算公式如下式（1）所示：

（1）

其中Si为断路器第i次开断的磨损（由第i次开断的电流和厂商提供的参数得到）。N为该断路器的额定开断次数，M为开断额定电流时的磨损。

步骤3：统计断路器前五年的历史故障率，并取出五年中该断路器故障率的最大值λmax与最小值λmin。

步骤4：根据断路器的历史故障率与断路器磨损状态计算其潜在失效几率，其具体计算公式如下式（2）所示：

λ=[（λmax-λmin）∑Qs+λmin]×100% （2）

2 计及设备健康状态的电网运行风险量化评估

2.1 一般回复送电操作方法

根据上述内容可以得到电网中运行设备的潜在失效几率，结合常规的电网运行方式N-1扫描则可以得出电网失压事故发生的几率及其对应的负荷损失。其具体步骤如下：

步骤1：利用数据库中预存储的解析后的当前电网拓扑数据生成用于风险评估的电网拓扑数据；依据所述电网拓扑数据以及导入的检修计划中检修设备及其停运时间，将所述电网拓扑数据中与所述检修设备匹配的设备删除；

步骤2：将从所述数据库获取的当前电网运行数据中检修设备的状态改为检修状态；由删除设备后的电网拓扑数据与标注有检修状态的当前电网运行数据，生成检修时的拓扑数据。

步骤3：根据“N-1原则”对电网元件进行扫描。若在扫描过程中存在失压区域，则采用常见的“点集收缩算法”计算对失压区域复电的路径。根据设备健康状态的评估结果，则可以得出区域复电的成功几率，其具体如下式（3）～（4）所示：

（3）

（4）

式中为对第k个元件故障时通过操作路径L对失压区域复电的成功几率，L为恢复失压区域的复电路径，i为该路径上的断路器，λi为断路器i的潜在失效几率。Gk为失压区域的复电几率，其值为所有复电路径成功率的最大值。

2.2 计及设备健康状态的电网运行风险量化评估

采用Var风险量化评估模型给出具体的量化评估结果。其大小为：

（5）

其中R为量化的风险评估结果，Gk为对第k个元件故障时的复电成功几率，为第k个元件故障时的损失负荷大小，D为电网中所有元件的集合。其值具体大小由公式（6）求得。

（6）

式（6）中P为故障后会造成负荷损失的元件集合，floss为存在失压情况的区域负荷，T为不会造成负荷损失的元件集合。

2.3 电网运行风险量化评估装置的实现

本文提出的电网运行方式的风险评估装置，包括：拓扑管理模块，用于利用数据库中预存储的解析后的当前电网拓扑数据生成用于风险评估的电网拓扑数据；拓扑修改模块，用于依据所述电网拓扑数据以及导入的检修计划中检修设备及其停运时间，将所述电网拓扑数据中与所述检修设备匹配的设备删除；检修状态修改模块，用于将从所述数据库获取的当前电网运行数据中检修设备的状态改为检修状态；拓扑生成模块，用于由删除设备后的电网拓扑数据与标注有检修状态的当前电网运行数据，生成检修时的拓扑数据；风险评估模块，用于将所述检修时的拓扑数据代入到本发明所提出的量化风险评估分析模型中进行分析，从而实现对不同运行方式下电网运行的风险进行评估。上述所述的风险评估装置和服务器，用于从数据采集与监视控制系统获取当前电网拓扑数据以及当前电网运行数据；数据解析模块，用于对所述当前电网拓扑数据进行解析；数据库模块，用于将解析后的当前电网拓扑数据以及所述当前电网运行数据存入到所述数据库。

3 小结

本文提供了一种电网运行方式的风险评估方法、装置及系统，利用当前电网拓扑数据、当前电网运行数据以及导入的检修计划中检修设备及其停运时间，生成检修时的拓扑数据，通过将电网的拓扑数据代入到“计及设备健康状态的风险评估分析模型”中进行分析，对电网运行方式的风险进行评估，从而实现包含检修时间跨度的实时电网运行风险评估，对未发生的故障进行预测和量化评估，以便电网运行和管理人员合理安排检修时序以及时采取有效措施降低电网失压，确保对用户的可靠性供电以及电力设备运行的安全性。