王文華 黃仁樂(lè) 鄒保平 王存平 儲(chǔ)建新 鐘 達(dá)

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司 浙江 314300）（2.國(guó)網(wǎng)北京市電力公司 北京 100010）（3.國(guó)網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司 北京 100010）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)模飛速發(fā)展，配電網(wǎng)的運(yùn)行安全問(wèn)題受到了更高的關(guān)注［1］。所以，提前評(píng)估出配電網(wǎng)的故障因素，找到有風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)因素，從根本上預(yù)防配電網(wǎng)故障的發(fā)生，對(duì)確保供電的可靠性十分重要。

目前在配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)領(lǐng)域，已經(jīng)有了很深入的研究，文獻(xiàn)［2］全面分析在各風(fēng)險(xiǎn)源因素作用下，健康度和重要度等級(jí)的確立規(guī)則及計(jì)算方法，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；文獻(xiàn)［3］提出包含設(shè)備故障率和設(shè)備故障停電影響程度的配電網(wǎng)設(shè)備故障停電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；文獻(xiàn)［4］介紹了一種配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及安全預(yù)警技術(shù)；文獻(xiàn)［5］據(jù)配電網(wǎng)故障導(dǎo)致因素，結(jié)合實(shí)際情況，提出了特定的配電網(wǎng)故障概率指標(biāo)權(quán)重及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)；文獻(xiàn)［6］提出了基于粗糙集理論的配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。雖然上述研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但是在配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的精度提高問(wèn)題，一直沒(méi)有學(xué)者進(jìn)行深入研究?；陲L(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的計(jì)算得到提升之后，可以使配電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)更準(zhǔn)確，本文提出了基于序關(guān)系分析法的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究。

2 配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

配電網(wǎng)故障主要是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候，因?yàn)楦鞣N原因引起了設(shè)備或者線路故障導(dǎo)致電力系統(tǒng)不能正常運(yùn)行［7］。主要原因有設(shè)備，人為，環(huán)境等因素。故障的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要是對(duì)配電網(wǎng)的故障發(fā)生原因和故障引起的后果進(jìn)行分析，預(yù)知故障發(fā)生點(diǎn)，處理易發(fā)生故障的點(diǎn)。

在配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，考慮到的指標(biāo)因素越全面，在評(píng)價(jià)故障風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候就會(huì)越準(zhǔn)確。所以，在選擇配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的時(shí)候，要考慮到以下因素：天氣指標(biāo)（風(fēng)、雨、霧、雪、雷電、覆冰和溫度）、電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)（設(shè)備老化程度、負(fù)載率、負(fù)荷等級(jí)、計(jì)算負(fù)荷和轉(zhuǎn)供能力）、線路類型指標(biāo)（架空線路所占比例）、用戶電力專業(yè)技術(shù)水平指標(biāo)和不可預(yù)測(cè)指標(biāo)（交通事故、非法施工和盜竊電氣設(shè)備）等［8］。

2.2 配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

綜合分析故障發(fā)生的概率和故障發(fā)生后帶來(lái)的后果，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［9］。電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的表達(dá)式：

Xf是系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行方式，Ei是第i個(gè)故障狀態(tài)，M是故障狀態(tài)的數(shù)目，pr(Ei)是預(yù)想故障Ei的發(fā)生概率，Xk是預(yù)想故障狀態(tài)Ei發(fā)生后，恢復(fù)供電運(yùn)行狀態(tài)，δsev(Xk|Ei)是Ei發(fā)生后系統(tǒng)的嚴(yán)重程度。

故障風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算如下：

故障風(fēng)險(xiǎn)=綜合故障概率×綜合故障后果

綜合故障概率=基準(zhǔn)故障概率×象影響因數(shù)

綜合故障后果=基準(zhǔn)故障后果值×?xí)r間因數(shù)×負(fù)荷重要因數(shù)

圖1 配電網(wǎng)故障評(píng)價(jià)方法框圖

根據(jù)發(fā)生故障的指標(biāo)因素的重要程度不同而具有不同的權(quán)重，本文采用了序關(guān)系分析法對(duì)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行求取。

表1 氣象印象因素

表2 負(fù)荷重要因數(shù)

表3 時(shí)間因數(shù)

2.3 配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)

建立指標(biāo)體系時(shí)考慮了計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的易獲得性和指標(biāo)計(jì)算的可操作性［10］。選取基準(zhǔn)故障概率指標(biāo)以及基準(zhǔn)故障后果指標(biāo)如表5和表6所示。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：

式中，F(xiàn)k是層次結(jié)構(gòu)中任一非底層指標(biāo)評(píng)分，n是指標(biāo)Fk的下層指標(biāo)數(shù)目，n≥1，下層指標(biāo)i（1≤i≤n）的評(píng)分，是下層指標(biāo)i的權(quán)重。

3 序關(guān)系分析法

應(yīng)用序關(guān)系分析法求取權(quán)重時(shí)如圖2所示步驟。

圖2 序關(guān)系分析法過(guò)程

3.1 序關(guān)系確定

定義1 對(duì)于某評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（目標(biāo)）來(lái)說(shuō)，若屬性xi大于 xj，寫(xiě)成 xi＞xj。

定義2 屬性 x1。x2?！?。xm對(duì)于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（目建立序關(guān)系，為{xi}按"＞"排序后第i個(gè)屬性（i=1，2，…，m）。

對(duì)于屬性{x1。x2?！m}確定序關(guān)系如下：

1）決策人員從m個(gè)屬性集合{x1。x2?！m}中，選出最重要的一個(gè)記作；

2）決策人員從剩下的m-1個(gè)屬性集合中，選出最重要的一個(gè)記作；

3）決策人員從剩下的m-（k-1）個(gè)屬性集合中，選出最重要的一個(gè)記作；

當(dāng)確定了序關(guān)系排列順序之后，就需要根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，求取每個(gè)屬性的權(quán)重。

3.2 比較判斷評(píng)價(jià)指標(biāo)

屬性 xk-1與 xk的重要程度之比為ωk-1ωk，記為式（3）：

當(dāng)m值較大時(shí)，rm=1。其余情況下，按表4取值。

表4 屬性比較判斷表

上述中的rk，必須滿足如下約束條件：

1）若 屬 性 集 x1。x2?！?。xm，具 有 序 關(guān) 系x1＞x2＞…＞xm，則 rk和 rk-1滿足：

2）當(dāng)rk滿足式（1）中條件時(shí)，權(quán)重ωm計(jì)算則為

3.3 計(jì)算權(quán)重

4 序關(guān)系分析法在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上的應(yīng)用

序關(guān)系分析法在配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上的應(yīng)用步驟為

1）選取配電網(wǎng)基準(zhǔn)故障概率指標(biāo)因子和基準(zhǔn)故障后果指標(biāo)因子并歸類；

2）計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值；

3）采用序關(guān)系分析法計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；

4）建立評(píng)分體系。

5 算例仿真

5.1 實(shí)例概述

對(duì)某配電網(wǎng)進(jìn)行故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。選取的配電網(wǎng)工作條件為正常天氣（氣象影響因數(shù)取1），一般工作日（時(shí)間因數(shù)取1），重要負(fù)荷比例為60%（負(fù)荷重要因數(shù)取1）［11］。應(yīng)用層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算，逐層累加計(jì)算，從而獲得基準(zhǔn)故障概率值和基準(zhǔn)故障后果值［12］。評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

表5 基準(zhǔn)故障概率指標(biāo)

5.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)值及得分

對(duì)收集的配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出各個(gè)基層指標(biāo)值，帶入評(píng)分函數(shù)計(jì)算指標(biāo)得分，結(jié)果如表5所示。

5.3 結(jié)果分析

通過(guò)分析上述表格，得分越高的指標(biāo)，說(shuō)明其存在的風(fēng)險(xiǎn)較大，針對(duì)該配電網(wǎng)絡(luò)，我們要加強(qiáng)對(duì)評(píng)分高的指標(biāo)的關(guān)注程度。

表6 基準(zhǔn)故障后果指標(biāo)

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)模飛速發(fā)展的背景下，配電網(wǎng)故障的預(yù)防越來(lái)越受到人們的關(guān)注，提出了基于序關(guān)系分析法的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。首先分析了配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的現(xiàn)狀與不足，在現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障指標(biāo)基礎(chǔ)上，選擇了配電網(wǎng)故障指標(biāo)之后，采用序關(guān)系分析法對(duì)配電網(wǎng)的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重的求取，從而使配電網(wǎng)的評(píng)分更加合理準(zhǔn)確。采用的算例仿真，驗(yàn)證了本文的方法有效性。在配電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，為決策者提供有力的數(shù)據(jù)分析方法和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。