城市配电网风险评估方法综述

城市配电网风险评估方法综述

黄厚瑞

国网内蒙古东部电力有限公司扎赉特旗供电分公司 内蒙古自治区兴安盟 137600

摘要：伴随着城市的不断发展壮大，城市配电网也随着城市的建设不断发展扩大，作为城市主要的能源，对配电网安全性、可靠性也提出更高的要求，配电网的结构也逐步由简单到复杂，接线方式由放射状接线向环网接线、树状接线发展，建设、运行中的问题也逐渐显现。近年来，电网发展很快，电网结构日趋复杂，现代电网具有它的特殊性，使事故能够迅速波及整个网络，并在相连的巨大电网间传递。为降低城市配电网运行的风险水平，实现配电系统的安全稳定高效运行，针对城市配电网风险评估的研究进行了综述。

关键词：城市配电网；风险评估；方法；综述

风险评估最早是一个经济学概念，随着电力系统中风险理论的提出与发展，以及在工程应用中的实践，最近几十年间风险评估正逐步应用于电力行业的各个领域，主要包括可靠性定量评估、经济效益权衡、运行风险监测、设备管理策略及停电损失评估等，近些年来在含分布式电源的电力系统及主动配电网中也得到了应用。

1. 慨况

据统计，80%的用户停电事故是由配电网故障引起的，其主要原因是对配电网可能出现的风险的预判能力不强。城市配电网是电力系统的重要组成部分，其风险是指系统中失效事件发生的可能性以及这些事件后果的严重程度。城市配电网风险水平的高低直接影响供电的安全性，所以，通过评估城市配电网的风险，找出城市配电网的薄弱环节并加以改进，是一项非常有意义的工作。以风险理论为基础，对城市配电网的风险水平进行了量化和评估。本文为了能够充分地利用该领域内已有的研究成果，开展更深入的探索及其有效的应用，回顾了两类风险评估的研究历程，对现有的研究方法、理论做了系统的归纳分析，为降低配电网风险水平的研究工作提供更多的理论参考。

二、城市配电网现状问题

长期以来，由于城市建设规划与电力的规划相对独立以及电力投资“重发轻输不管配”的建设发展模式，使配电网建设留下的欠账很多，底子较薄弱。目前的配电网存在的问题多，很难适应当前城市建设发展的需要，主要反映在如下几个方面。

1.建设标准问题。长期以来，由于忽视配电网建设，造成配电网投资不足，与输电网相比，配电网设备老化、技术性能偏低，供电事故率远远大于输电网。由于缺少统一的国家标准，供电部门根据自己的情况进行配电网建设，建设目标欠明确，建设随意性大，设备选择、建设标准不统一，网络结构和设施配置不规范，制约了城市配电网的性能提高和进一步的发展。

2.规划问题。近年来，随着城市建设提速，城市规划与电力规划存在的脱节问题也显现出来。往往是城市规划发展完成并开工建设了，才通知供电部门准备配套的电力建设，供电部门在进行规划设计时，又会因城市的绿化、公建设施等给电力走廊的选择增加了难度，难以找到合适的线路走廊。同时因规划、设计、建设批复周期等的问题，可能造成用电负荷区配套的电源点建设不及时，出现供电滞后现象。

3.旧线改造问题。现在运行中的部分早期建设的线路导线细、线损率高、输送功率小，很难满足负荷快速增长的需要。因负荷区已经形成，进行改造时，正常情况下已经没有线路走廊可供选择，只能拆旧改新，势必会对用户造成长时间停电，造成重大社会影响。此外城市商业区和市民集中居住区要求取消架空线路，改用电缆的呼声越来越高，但此类地区地下管线密集，很难找到合适的路径敷设电缆，同时改造时，不可避免会损毁路面、绿化带及其他公建设施，赔付、恢复资金巨大，供电部门很难独自完成改造任务。

4.安全运行问题。早期建设的配电网线路裸导线居多，导线细、建设标准低，安全运行情况较差。现在城市绿化树木多、城市建设施工用的大型机械增多，极易造成配电网线路对树木放电、被施工机械损坏的情况，每年都会出现多起此类事故。此外随着配电网结构越来越复杂，手拉手线路多，环网联络接点多，特别是树状接线增多。通常的继电保护装置已经很难满足快速切除故障，恢复非故障点供电的需求。

三、风险评估定义

风险是指潜在损失的变化范围与变动幅度，对于电网来说是故障概率和影响的综合，它应能够辨识电网失效事件发生的可能性，以及这些事件后果的严重程度。本文提出的配电网运行风险评估是指把各种风险发生的概率、产生的后果综合成一量化标值，以区分风险等级，便于采取相应的风险预控措施。配电网运行风险评估应包括正常运行方式下较长时间内持续存在的基准风险评估，以及由设备停运、系统试验、设备异常等原因引发的在一段时间内存在的基于问题的风险评估。从时间上可分为中期风险、短期风险及临时风险。各有关单位应在风险辨识和风险评估的基础上，科学制定所辖配电网运行风险控制措施，包括技术措施和组织措施，降低风险造成后果的严重程度和风险发生的可能性，把风险控制在可接受的程度。

四、城市配电网风险评估方法

1.评估步骤。配电网风险评估的首要任务是对风险进行分析、评价。其主要步骤为：a.确定元件的停运模型，元件停运是配电网故障的根本原因，风险评估首先要确定元件的停运模型；b.选择系统状态和计算它们的概率；系统状态的选择方法有两种：状态枚举和蒙特卡罗模拟，前者适合结构简单，失效概率小的系统，后者适合复杂工况，严重事件多的系统；c.评估所选择状态的严重程度；关于严重程度的确定，学者们的方法不一；d.计算风险指标。虽然在某些情况下可以计算指标的概率分布，在配电网风险评估中，大多数指标都是随机变量的期望值。

2.评估方法。配电网风险评估的方法分为确定性方法和概率性方法，确定性方法是在预期的故障发生下，研究系统风险水平。由于确定性方法只能预想一些故障重数较少的故障类型的事故后果，而且不能给出事故发生的可能性到底有多大，所以，近年来确定性方法已经逐渐为概率性方法所取代。概率性评价方法是根据元件故障和修复的统计值，通过计算得到系统和节点的运行参数变化区间和风险指标，从而对系统的风险水平有一个较为全面和客观的评价。概率性风险评价方法分为解析法和模拟法两种。（1）解析法。解析法基于元件可靠性模型，通过对系统故障进行枚举实现，但由于系统的故障状态数随着系统元件数量的增加成正比增长，故当系统较大时，系统的故障状态将很多，一般方法计算量将相当大。因此理想的解析法应能快速处理大规模复杂中压配网。解析法又可分为状态空间法、网络法和系统状态枚举法3类。（2）模拟法。模拟法主要是通过蒙特卡洛模拟进行配电网风险评估。蒙特卡罗抽样方法又称随机抽样方法，其基本思想是:为了求解一个问题，首先建立一个概率模拟或随机过程，使它的参数等于问题的解，然后通过对模型或过程的观察来抽样实验，以计算所求参数的统计特征，最后给出所求问题的近似解，并给出解的精度或误差。蒙特卡罗方法就其本质而言是一种概率模拟方法。

本文总结了配电网安全风险已有的评估方法，并在对各种研究方法及理论进行了分类，在以后的发展中，配电网风险评估的主要研究重点应在三个个方面：a.智能电网条件下的多风险因素；b.利用智能电子设备获取更完备的数据信息；c.统一风险评估模型和风险指标体系。

参考文献：

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[2]张玉.极端冰雪灾害对电力系统运行影响的综合评估[J].中国电机工程学报（，2018，31（10）：52-58.