基于序关系分析法的配电网风险评估方法

王文华 黄仁乐 邹保平 王存平 储建新 钟 达

（1.国网浙江省电力公司 浙江 314300）（2.国网北京市电力公司 北京 100010）（3.国网信息通信产业集团有限公司 北京 100010）

1 引言

近年来，我国电网的规模飞速发展，配电网的运行安全问题受到了更高的关注［1］。所以，提前评估出配电网的故障因素，找到有风险的指标因素，从根本上预防配电网故障的发生，对确保供电的可靠性十分重要。

目前在配电网风险评估的相关领域，已经有了很深入的研究，文献［2］全面分析在各风险源因素作用下，健康度和重要度等级的确立规则及计算方法，建立风险评估模型；文献［3］提出包含设备故障率和设备故障停电影响程度的配电网设备故障停电风险评估模型；文献［4］介绍了一种配电网故障风险评估及安全预警技术；文献［5］据配电网故障导致因素，结合实际情况，提出了特定的配电网故障概率指标权重及评分标准；文献［6］提出了基于粗糙集理论的配电网故障风险评估。虽然上述研究已经取得了很大进展，但是在配电网故障风险评估中，风险指标的精度提高问题，一直没有学者进行深入研究。基于风险指标的计算得到提升之后，可以使配电网的风险评价更准确，本文提出了基于序关系分析法的配电网风险评估方法研究。

2 配电网风险评估

2.1 配电网故障风险评估指标体系

配电网故障主要是电力系统正常运行的时候，因为各种原因引起了设备或者线路故障导致电力系统不能正常运行［7］。主要原因有设备，人为，环境等因素。故障的风险评估主要是对配电网的故障发生原因和故障引起的后果进行分析，预知故障发生点，处理易发生故障的点。

在配电网运行时的故障风险评估，考虑到的指标因素越全面，在评价故障风险的时候就会越准确。所以，在选择配电网故障风险评估指标的时候，要考虑到以下因素：天气指标（风、雨、雾、雪、雷电、覆冰和温度）、电气设备运行状态指标（设备老化程度、负载率、负荷等级、计算负荷和转供能力）、线路类型指标（架空线路所占比例）、用户电力专业技术水平指标和不可预测指标（交通事故、非法施工和盗窃电气设备）等［8］。

2.2 配电网故障风险评估方法

综合分析故障发生的概率和故障发生后带来的后果，对配电网进行风险评估［9］。电力系统风险评估的表达式：

Xf是系统当前运行方式，Ei是第i个故障状态，M是故障状态的数目，pr(Ei)是预想故障Ei的发生概率，Xk是预想故障状态Ei发生后，恢复供电运行状态，δsev(Xk|Ei)是Ei发生后系统的严重程度。

故障风险计算如下：

故障风险=综合故障概率×综合故障后果

综合故障概率=基准故障概率×象影响因数

综合故障后果=基准故障后果值×时间因数×负荷重要因数

图1 配电网故障评价方法框图

根据发生故障的指标因素的重要程度不同而具有不同的权重，本文采用了序关系分析法对指标的权重进行求取。

表1 气象印象因素

表2 负荷重要因数

表3 时间因数

2.3 配电网故障风险评估指标

建立指标体系时考虑了计算基础数据的易获得性和指标计算的可操作性［10］。选取基准故障概率指标以及基准故障后果指标如表5和表6所示。评分标准：

式中，Fk是层次结构中任一非底层指标评分，n是指标Fk的下层指标数目，n≥1，下层指标i（1≤i≤n）的评分，是下层指标i的权重。

3 序关系分析法

应用序关系分析法求取权重时如图2所示步骤。

图2 序关系分析法过程

3.1 序关系确定

定义1 对于某评价标准（目标）来说，若属性xi大于 xj，写成 xi＞xj。

定义2 属性 x1。x2。…。xm对于评价标准（目建立序关系，为{xi}按"＞"排序后第i个属性（i=1，2，…，m）。

对于属性{x1。x2。…。xm}确定序关系如下：

1）决策人员从m个属性集合{x1。x2。…。xm}中，选出最重要的一个记作；

2）决策人员从剩下的m-1个属性集合中，选出最重要的一个记作；

3）决策人员从剩下的m-（k-1）个属性集合中，选出最重要的一个记作；

当确定了序关系排列顺序之后，就需要根据评价准则，求取每个属性的权重。

3.2 比较判断评价指标

属性 xk-1与 xk的重要程度之比为ωk-1ωk，记为式（3）：

当m值较大时，rm=1。其余情况下，按表4取值。

表4 属性比较判断表

上述中的rk，必须满足如下约束条件：

1）若 属 性 集 x1。x2。…。xm，具 有 序 关 系x1＞x2＞…＞xm，则 rk和 rk-1满足：

2）当rk满足式（1）中条件时，权重ωm计算则为

3.3 计算权重

4 序关系分析法在风险评估上的应用

序关系分析法在配电网风险评估上的应用步骤为

1）选取配电网基准故障概率指标因子和基准故障后果指标因子并归类；

2）计算每个指标的指标值；

3）采用序关系分析法计算每个指标的权重；

4）建立评分体系。

5 算例仿真

5.1 实例概述

对某配电网进行故障风险评估。选取的配电网工作条件为正常天气（气象影响因数取1），一般工作日（时间因数取1），重要负荷比例为60%（负荷重要因数取1）［11］。应用层次分析法进行指标权重的计算，逐层累加计算，从而获得基准故障概率值和基准故障后果值［12］。评价结果如表5所示。

表5 基准故障概率指标

5.2 评价指标值及得分

对收集的配电网基础数据进行处理，计算出各个基层指标值，带入评分函数计算指标得分，结果如表5所示。

5.3 结果分析

通过分析上述表格，得分越高的指标，说明其存在的风险较大，针对该配电网络，我们要加强对评分高的指标的关注程度。

表6 基准故障后果指标

6 结语

本文针对配电网运行规模飞速发展的背景下，配电网故障的预防越来越受到人们的关注，提出了基于序关系分析法的配电网风险评估方法。首先分析了配电网故障风险评估的现状与不足，在现有的配电网故障指标基础上，选择了配电网故障指标之后，采用序关系分析法对配电网的各个指标进行权重的求取，从而使配电网的评分更加合理准确。采用的算例仿真，验证了本文的方法有效性。在配电网故障风险评估中，为决策者提供有力的数据分析方法和实际应用价值。