配电网脆弱性分析与可靠性评估

陈琛

摘 要：随着我国电力系统技能与管理的發展，国家现代化电网以高压、容量超大、输电距离大和区域联网为主要特点，但是就目前情况而言，电网运行的安全性问题凸显，亟待解决，所以对电网运行的脆弱性进行评估和可靠性分析是非常必要的。下文就结合实际情况从科学的角度出发，对配电网的脆弱性进行分析和讨论，文章首先对电力系统的安全性进行浅析，其次阐述和探究了脆弱性相关问题，最后对其脆弱性分析方法进行了合理分类，并分别详细论述。在深入分析国内外研究现状的基础上，对脆弱性研究与可靠性分析的前景进行了展望，对于电力科学的发展提出了对应策略。

关键词：配电网；脆弱性分析；可靠性评估

引言

随着我国各个行业的飞速发展，电力在人类生产和生活中所扮演的角色变得更加重要，无论是农村还是城市的输电线路，还是大型工程的配电网工程都是需要科学技术作为支撑的，电网经常会由于自身原因或外部干扰变得脆弱，所以配电网的脆弱性和可靠性就是电力系统的基本命脉，而一个网络结构实体和计算机网络操作系统是电网组成的关键，其复杂性与规模庞大性决定了国家电力部门对此必须予以高度重视，近年来，国家电力市场的改革与规模的不断扩大更是推进了电网安全可靠性评估的工作进度。

1 配电网的脆弱性问题现状

首先，在配电网的脆弱性问题上，相关部门应该重视其后果和危害，而电力系统的脆弱性评估的主要目的就是找出电网存在的脆弱点和脆弱的环节，从而更好地进行预防措施的拟定和投入。

目前在国内的电力系统中，很多研究学者都把脆弱性分析作为大停电的主要特点去探究，用脆弱性所引起的相关反应来诠释连锁反应的失效根本点，状态脆弱性研究电网中各状态变量偏离正常状态及距离临界状态的程度；结构脆弱性则研究电网中某个单元在网络结构中的重要程度。根据级联故障模型的不同，将脆弱性评估方法分为拓扑分析法，潮流分析法和重要度分析法。

2 电力系统的脆弱性评估方法

2.1 拓扑分析法

随着科技的发展，我国国内的电力系统对于脆弱性的评估方法也在不断改进，实现了飞跃式的突破，在这三种研究分析方法中，拓扑分析法是最基本的一种，这种方法的主要依据就是复杂的网络模型，进而以网络摸模型作为铺垫，由其度量指标对元件进行分析和评估，进而根据审核数据，确定具体的脆弱性。

运用这种方法的测试基本都是对脆弱线路进行辨识，但是这种辨识要被锁定在连锁区域的小范围模型里，这种模型通常情况下会设定一个百分比A，如果两个节点有A的比率节点是没有无效的，那么这个测试节点就会被看做是无效节点，就这样利用同样的方法进行节点测试，把测试结果为有故障的线路变成弱连接，进而确定这些线路是脆弱的。

2.2 潮流分析法

在目前的实际电网配备和运输过程中，为了能够从科学的角度预测电网存在的脆弱性问题和潜在的故障危险，潮流分析法是非常有用的，这种潮流分析法一般在国际上也被称为多重故障分析法，在这种方法的运用过程中，n-1故障分析是运行计算的重要步骤，但是对于大规模系统脆弱性评估来说，n-1故障分析不足以反映电网的实际情况，级联故障也常常是由于无序的多重跳闸引起的，因此基于稳态模型，脆弱性评估可以采用详细的n-k故障分析的方法。在世界先进网络系统里，也逐渐提出了基于潮流分析法的多重故障分析法，在原本的计算基础上增加了静态安全域的相关研究，这种方法大大的提高了计算效率，并且降低了实验方法所带来的爆炸性问题。

2.3 重要度分析法

在经过上述两种评估方法的讨论后，最后一种方法的研究也是电网评估系统里最科学和具有高效性的一种脆弱性评估方法。通过相关组织对电网安全性的认识，电力系统的事故连锁效应可以看做是一个大停电事故的小部分分支，由于事故链可以作为是导致顶事件大停电发生的许多种可能性，则可以引入事故树的重要度方法来评估事故链中间环节的脆弱性。在事故树中的重要度越大，则在电网中的脆弱性也越强。在上述三种方法中，每一种脆弱性评估方法都有独到之处，相信根据科学的指导方式去加强配电网的脆弱性评估会取得很好的预见性效果。

3 配电网可靠性意义与现状

在电力系统里，配电网处于其末端，但是作为电力系统向用户和企业供应电能和分配电能的重要环节，配电网的研究在近年来也逐渐受到了重视，随着我国电力系统的不断升级和改造，配电网的可靠性评估逐渐得到改善，然而目前此类工作仍然存在很多问题，这其中最突出的就是网络构架的薄弱，这种问题是因为用电量的增大对配网所形成的负担不能有效解决造成的，过负荷而导致故障频繁频繁发生，用户的电压也不稳定；其次问题就是日益提高的线路损耗率和电压合格率逐渐降低，顾名思义，这种问题的根本性原因就是线路老化，我国早期的用电设备已经不能满足当今生活生产要求；最后但是也需要引起足够重视的问题就是电网规划不科学和规划自动化水平的低级，所以配电网可靠性评估就成为了非常重要的工作。

4 配电网可靠性评估的具体方法

配电网可靠性评估的具体方法就是模拟法和解析法的基本运用方法是根据系统的结构和元件功能之间的逻辑关系去建立可靠性模型的评估，在此理论的引导下，通过精确的数学方法求解，进而得到更加精确的模型，计算出系统的可靠性指标，这种方法同时也精准地利用了故障反射出配网状态的选择和估算，在解析法中，最基本的途径是故障模式与后果分析法，这些方法的有点就是物理概念清晰且模型精准度高，不足之处就是只能考虑负荷水平，不能够处理相应的动态问题。而模拟法是通过对元件概率分布采样来进行状态的选择和估计，利用统计法进行可靠性指标计算和分析，更加精准稳定。

5 结束语

文章结合实际情况浅析了配电网的基本状况，从配电网的脆弱性问题现状和电力系统的脆弱性评估方法以及配电网可靠性意义与现状和配电网可靠性评估的具体方法进行了科学研究与方法探析，相信在现代高科技的引导下，我国配电网脆弱性分析与可靠性评估工作会进行的更加顺利。

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