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电力系统风险评估综述

电力系统风险评估综述

引言

随着电网规模的日益扩大，电力系统取得了巨大联网效益，但是同时

电网结构也日益复杂，进而致发输电元件的故障率不断增加，电网运行

中的不确定性和随机性问题也越来越突出，对电力系统安全分析的要求也

越来越高。

电力系统运行风险评估的目的是为了评估扰动事件对系统的潜在影响

程度，评估的内容主要包括扰动事件发生的可能性与严重性两个方面的问

题。这一概念由CIGRE于1997年在文献［1］中第一次明确地提出，其目

的是要对电力系统运行中的不确定性进行定量化分析。McCalley在文献

2［］中对运行风险评估的内涵和重要性进行了较全面的论述。具体来所，其

目的是为了让调度运行人员更好的了解电网的运行状况及采取每项决策

所要承担的风险，首先是评估电力系统运行中的不确定性因素，建立风险

指标体系，然后是研究在调度运行中如何应对风险、合理决策，例如基于

风险的最优潮流等⑶。

基本概念

1定义

文献4［］中，著名电力专家Vittal给出了风险评估的基本定义，即对电

力系统面临的不确定性因素，给出可能性与严重性的综合度量，其数学表达

式为

R(X)=ZP(E)XS(E,X)

iskfrievifQ\

式中:.Xf表示系统的运行方式；

Ej表示第i个故障；

Pr(EJ表示故障「发生的概率；

sjj)表示在X的运行方式下发生第i个故障后系统的严重程

f

度；

［kX（f）表示系统在xf运行方式下的运行风险指标。

文献4［］中指出，区别于电网确定性分析方法，运行风险分析实质上是

传统可靠性研究与电网调度自动化的有机结合与提升。

2风险评估与传统安全分析的关系

对电力系统安全的研究经历了确定性评估方法、概率评估方法和风险

评估方法三个阶段。

传统的能量管理系统（EMS）向来采用的是确定性模型及其分析方法，

即最多在确定预想事故集时将最有可能发生的预想事故多考虑进来，按经

验来考虑事故发生的可能性但并未进行量化分析，但是实际上电力系统运

行中存在着不少不确定因素，采用确定性模型并不能严格描述电力系统

的。虽然传统的EMS也是基于全局分析，但无法给出全网的不确定性量

化指标，运行风险评估与之相比在于其科学性，运行风险指标既反映扰动

发生的可能性又计及其影响后果的严重性，于是科学合理。

运行风险评估与传统电力可靠性分析都是用来研究电力系统的不确定

性，所使用的不确定性模型是基本一致的，文献［］中，从应用数学全空间

认识的角度来看指出，风险评估问题与传统可靠性问题所要解决的模型是

基本一致的。其主要区别是应用场合不同，基于概率的不确定性分析最早

的应用是发电系统概率可靠性评估、发输电组合系统概率可靠性评估，其

主应用领域是电力系统中长期规划，合用于规划设计部门。运行风险评

估面向调度运行部门，其主功能是由当前的电网运行方式和设备信息来

预测未来短期内的运行风险信息并给出预防控制策略。

主要内容

电力系统风险评估主包括以下几个方面的内容网：

1.确定元件停运模型；

2.选择系统状态和计算他们的概率；

3.评估所选状态的后果；

4.计算风险指标；

5.依据风险指标进行辅助决策。

电力系统由大量的发机电、架空输电路线、电缆、变压器、断路器、

隔离开关以及无功补偿设备等组成。元件停运是系统失效的根本原因，系

统风险评估首先确定元件的停运模型。建立科学合理的电力系统设备元

件停运模型，并正确求取元件处于各考察状态的概率，是进行电力系统运

行风险评估的基础。传统的电力系统元件的停运模型见图1⑺。文献⑹中

在传统的风险评估增加考虑元件失效模型，研究了老化失效的建模方法并

给出了应用实例。