CN104732448B - 一种电网基础设施脆弱性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网基础设施脆弱性评价方法，包括下述步骤：(1)构建电网基础设施的评价指标体系；(2)获取评价指标体系中指标数据并对其进行处理；(3)确定电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR；(4)根据压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR，建立三角图的基本模型；(5)构建三角分类图，对电网基础设施的脆弱性分类及脆弱性趋势进行评价。本发明对于制定电网重要基础设施的保护措施具有重要的指导作用，该评价方法可为电力公司系统各重要电网设施的安全管理、隐患排查、安全性评价等提供有效的技术手段，可以预防因电网重要基础设施脆弱性引发的各类事故，减少事故造成的经济损失。

Description

一种电网基础设施脆弱性评价方法

技术领域

本发明涉及电网重要基础设施脆弱性评价技术，具体涉及一种电网基础设施脆弱性评价方法。

背景技术

随着经济的发展，电力系统已经步入了大电网、大机组和高电压时代，电网重要基础设施覆盖面积随之增大。近年来，故意或无意的人为破坏不断增加以及重大自然灾害频繁发生，使得这些风险因素作用于电力系统脆弱性环节，引发设备事故，导致大面积停电事故时有发生，又由于电力系统涉及各行各业，极易造成重大的社会影响和经济损失。长期以来，电力系统安全性评价主要是针对电力系统本身建模和故障分析计算，对于脆弱性研究不足，尤其是对电网重要基础设施(电网的重要枢纽变电站、换流站，特高压线路等)的脆弱性分析和研究则更少。

在定性评价方面，专家调查法是一种最常见、最简单、易于应用的分析方法。它的应用由两部分组成：首先，通过风险辨识将系统中可能发生的所有风险一一列出，设计风险调查表；其次，利用专家经验对风险因素的重要性进行评价，再综合整个系统的风险。但这种方法对专家的经验和水平要求高。在电网基础设施脆弱性评价过程中，由于大量数据的获取有一定的难度，因此还需要采取一些定性分析。

定性与定量相结合的多目标决策分析方法主要是层次分析法(AHP)。其基本思想是把复杂的问题分解成若干层次和因素，在同层次各要素间简单地进行比较、判断和计算，以获得不同要素和不同备选方案的权重。其基本步骤为：首先，它按照因素间的相互关联影响以及隶属关系，将各因素依不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型；其次，根据对客观现象的主观判断，就每一层次因素的相对重要性给予量化描述；最后，利用数学方法，确定每一层次全部因素相对重要性次序的数值。这种方法改变了最优化技术处理问题的局限，通过对同层次要素之间进行比较、判断和计算，确定各指标权重，简单、直观，容易掌握，同时也是—种很好的评价方法。本发明在层次分析法的基础上，基于PSR模型构建了分层次的电网基础设施脆弱性评价指标体系，各层次不同要素的相对重要性需要利用层次分析法加以确定。

定量评价方法主要包括模糊理论和危险指数评价方法。模糊综合评价法就是根据给出的评价标准和实测值，经过模糊变换对事物做出评价的一种方法，事物往往具有多种属性，故对事物的评价必须同时考虑各种因素，但很多问题往往难以用一个简单的数值表示，即常常带有模糊性，这时就应该采用模糊综合评价。危险指数评价方法是从安全角度出发，对所要分析问题，确定其工艺及操作有关危险性，通过对工艺属性进行比较分析计算，进而确定哪一个区域的相对危险性更大，对重点关键的区域单元(危险性大的单元)进行进一步的安全评价补偿。指数评价法最为典型的是美国道化学公司的火灾爆炸指数评价法。这种方法是根据工厂所用原料的一般物理化学性质，结合它们具有的特殊危险性，再加上进行工艺处理时的一般和特殊危险性，以及量方面的因素，换算成火灾爆炸指数，然后按指数大小进行危险等级划分。最后根据不同等级确定在建筑结构、消防设备、电器防爆、监测仪表、控制方法等方面的安全要求。

这些方法并没有针对电网重要基础设施自身以及外在影响因素的复杂性提出。

发明内容

针对电网重要基础设施自身以及外在影响因素的复杂性的不足，本发明的目的是提供一种电网基础设施脆弱性评价方法，该方法利用三角图法系统评价重要枢纽变电站、换流站及特高压线路等电网重要基础设施。本发明对于制定电网重要基础设施的保护措施具有重要的指导作用，该评价方法可为电力公司系统各重要电网设施的安全管理、隐患排查、安全性评价等提供有效的技术手段，可以预防因电网重要基础设施脆弱性引发的各类事故，减少事故造成的经济损失。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种电网基础设施脆弱性评价方法，所述电网基础设施包括枢纽变电站、换流站及特高压线路，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)构建电网基础设施的评价指标体系；

(2)获取评价指标体系中指标数据并对其进行处理；

(3)确定电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR；

(4)根据压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR，建立三角图的基本模型；

(5)构建三角分类图，进行电网基础设施脆弱性分类研究，并对脆弱性趋势进行评价。

进一步地，所述步骤(1)中，评价指标体系中的指标包括压力指标、响应指标和状态指标。

进一步地，所述步骤(2)中，通过现场调研或者专家咨询法获取评价指标的原始指标数据及指标值，并对所获取的原始指标数据进行无量纲化处理。

进一步地，所述步骤(3)中，评价指标与脆弱性的相关性包括压力指标与脆弱性呈正相关，即压力越大，脆弱性越大；状态指标和响应指标则与脆弱性呈负相关；根据压力指标、状态指标和响应指标与脆弱性的相关性，按照各类指标取值的标准，确定电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR，计算表达式分别如下：

其中：A₁₁和A₁₂分别表示地震的地理位置和抗震等级，B₁₁和B₁₂分别表示风灾的地理位置和抗风等级，J₁₁和J₁₂分别表示意外破坏的人口密度和工程施工及车辆交通情况；P表示单个压力指标，A表示第一个地震压力指标，J表示总的压力指标个数，最后取值为意外破坏压力指标；A'₁₁表示变压器的状态分类，A'₂₁和A'₂₂分别表示变压器运行缺陷的电压等级和运行年限，A'₃₁和A'₃₂分别表示变压器故障停运率的电压等级和运行年限；G₁₁表示组合电器的状态分类，G₂₁和G₂₂分别表示组合电器运行缺陷的电压等级和运行年限，G₃₁和G₃₂分别表示组合电器故障停运率的电压等级和运行年限；S₁₁表示状态指标总的状态分类，S₂₁和S₂₂分别表示状态指标运行缺陷总的电压等级和运行年限，S₃₁和S₃₂分别表示状态指标故障停运率总的电压等级和运行年限；S表示单个状态指标，A'表示第一个变压器状态指标，G表示总的状态指标个数，最后取值为组合电器状态指标；A'₁'₁表示主变压器保护单元的状态分类；A''₂₁和A''₂₂分别表示主变压器保护单元恢复供电的恢复供电方式和恢复供电时间；K₁₁表示RTU单元技术状态的状态分类，K₂₁和K₂₂分别表示RTU单元恢复供电的恢复供电方式和恢复供电时间；R表示单个响应指标，A''表示第一个主变压器保护单元指标，K表示总的响应指标个数，最后取值为RTU单元响应指标。

进一步地，所述步骤(4)中，根据电网基础设施的三个评价指标的相对大小，判断电力系统当前的脆弱性处于何种状态：

如果压力指标的值大，那么标明当前电力系统所处周围环境给其施加的压力大，容易受到外界影响；如果响应指标的值大，则说明为保证电力系统正常运行所采取的响应措施(响应措施指：二次设备运行情况及应急响应措施，如应急保障措施、日常巡护，监测预警、应急预案等)未有效(如没有第一时间采取措施进行响应，导致事故扩大等)，对外界压力的抵抗性能弱；如果状态指标的值大，说明当前电力系统一次设备和基础设施的安全运行状态差，电力系统中各种运行参数偏离正常的范围，抵抗外界干扰的能力弱；

三角图的基本模型为：将压力指标、响应指标和状态指标的指数值占三个指数值之和的比例作为对应的指标值，将压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR所占的比例记作VP’、VS’和VR’，将其作为终值，即：VP’＝VP/(VP+VS+VR)，VS’＝VS/(VP+VS+VR)，VR’＝VR/(VP+VS+VR)，VP’+VS’+VR’＝1。

进一步地，所述步骤(5)中，若单一或2个指标脆弱性值所占的比例超过电网基础设施脆弱性总指数的80％，则电网基础设施认为是具有该特征的脆弱性；将三角图中的各边分为三段，分别是0～0.2、02～0.8和0.8～1；根据压力P、状态S、响应R三个综合指标指数方面的相对比例，构建电网基础设施脆弱性三角分类图；

对电网基础设施的脆弱性分类及脆弱性趋势进行评价时，将电网基础设施脆弱性分为7类：压力型脆弱性P；状态型脆弱性S；响应型脆弱性R；压力-状态型脆弱性PS；压力-响应型脆弱性PR；状态-响应型脆弱性SR和压力-状态-响应型脆弱性PSR；

分别将每一个指标划分为“很低”、“低”、“一般”、“高”和“很高”5个范围，即将每个轴从小到大分为5段，分别是0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8，0.8～1.0，三角分类图表明3个评价指数P，S和R的相对比例，根据3个评价指标指数相对比例的变化，在三角分类图中辨别出T1～T6的6个不同的运动方向，分别代表6种变化趋势，分别为状态-响应化趋势、响应化趋势、压力-响应化趋势、压力化趋势、压力-状态化趋势和状态化趋势。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明针对电网重要基础设施脆弱性与突发事件的作用机理，构建“压力-状态-响应”模型(PSR模型)，利用三角图法系统评价重要枢纽变电站、换流站及特高压线路等电网重要基础设施。本发明对于制定电网重要基础设施的保护措施具有重要的指导作用，该评价方法可为电力公司系统各重要电网设施的安全管理、隐患排查、安全性评价等提供有效的技术手段，可以预防因电网重要基础设施脆弱性引发的各类事故，减少事故造成的经济损失。

2、本发明在系统评价中是个很实用的方法，与传统方法相比具有很多的优点，简单易于操作，并且能够清楚地看到评价对象脆弱性的结果及趋势，为预防措施的制定提供定量的依据，使其更具针对性、有效性。

(1)三角图法应用于电网基础设施脆弱性评价中具有很好的实用性。三角图法从三个维度反应系统特征，很适合PSR三维模型，即分别从压力、状态和响应的维度，构建三角图形，进行脆弱性的评价；

(2)三角图法能够划分系统脆弱性区间。根据一定的原理在三角图中划分多种脆弱性区间，将能清楚地看到评价系统脆弱性的主要影响因素，这样就能使后续措施的制定更具有针对性；

(3)三角图法能够预测系统脆弱性发展趋势。通过观察系统脆弱性在三角图中各脆弱性区间的位置情况，可以初步预测系统各脆弱性构成因素的变化情况，从而可以为制定措施提供依据，指明方向。

附图说明

图1是本发明提供的三角图法基本构造图；

图2是本发明提供的单一子系统绝对优势图；

图3是本发明提供的2个子系统绝对优势图；

图4是本发明提供的具体实施例构建的电网基础设施脆弱性三角分类图；

图5是本发明提供的基于PSR模型的电网基础设施脆弱性状态和趋势图；

图6是本发明提供的电网基础设施脆弱性评价方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的电网基础设施脆弱性评价方法的流程图如图6所示，基础设施脆弱性评价的指标体系构建是建立在“压力-状态-响应”模型基础上，根据电网基础设施的三个指标的相对大小，判断系统当前的脆弱性处于何种状态；如果压力指标的值较大，那么标明当前系统所处周围环境给其施加的压力较大，很容易受到外界影响；如果响应指标的值较大，则说明人们为保证系统正常运行所采取的一些措施不够及时有效，对外界压力的抵抗性能较弱；如果状态指标的值较大，说明当前系统自身状态较差，它的各种运行参数可能偏离正常的范围，那么它抵抗外界干扰的能力就较弱。电网基础设施包括枢纽变电站、换流站及特高压线路。

本方法包括下述步骤：

(1)构建电网基础设施的评价指标体系；评价指标体系中的指标包括压力指标、响应指标和状态指标。

(2)获取评价指标体系中指标数据并对其进行处理；通过现场调研或者专家咨询法获取相关指标的原始数据及指标值，对于不便获取数据的指标，可进行相关性分析，选取与其具有相关性的指标进行代替；然后对所获取的原始数据进行无量纲化处理使之便于应用。

(3)确定电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR；根据所选指标与脆弱性的相关性，压力与脆弱性呈正相关，及压力越大，脆弱性越大；而状态和响应则与脆弱性呈负相关。根据压力、状态、响应各指标与脆弱性的相关性，按照一定规则，计算出电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR；计算表达式分别如下：

其中：A₁₁和A₁₂分别表示地震的地理位置和抗震等级，B₁₁和B₁₂分别表示风灾的地理位置和抗风等级，J₁₁和J₁₂分别表示意外破坏的人口密度和工程施工及车辆交通情况；P表示单个压力指标，A表示第一个地震压力指标，J表示总的压力指标个数，最后取值为意外破坏压力指标；A'₁₁表示变压器的状态分类，A'₂₁和A'₂₂分别表示变压器运行缺陷的电压等级和运行年限，A'₃₁和A'₃₂分别表示变压器故障停运率的电压等级和运行年限；G₁₁表示组合电器的状态分类，G₂₁和G₂₂分别表示组合电器运行缺陷的电压等级和运行年限，G₃₁和G₃₂分别表示组合电器故障停运率的电压等级和运行年限；S₁₁表示状态指标总的状态分类，S₂₁和S₂₂分别表示状态指标运行缺陷总的电压等级和运行年限，S₃₁和S₃₂分别表示状态指标故障停运率总的电压等级和运行年限；S表示单个状态指标，A'表示第一个变压器状态指标，G表示总的状态指标个数，最后取值为组合电器状态指标；A'₁'₁表示主变压器保护单元的状态分类；A''₂₁和A''₂₂分别表示主变压器保护单元恢复供电的恢复供电方式和恢复供电时间；K₁₁表示RTU单元技术状态的状态分类，K₂₁和K₂₂分别表示RTU单元恢复供电的恢复供电方式和恢复供电时间；R表示单个响应指标，A''表示第一个主变压器保护单元指标，K表示总的响应指标个数，最后取值为RTU单元响应指标。

(4)根据压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR，建立三角图的基本模型；将各自的指数值占三个指数值之和的比例作为对应的指标值。计算VP、VS、VR在各自的比例记作VP’、VS’、VR’，将其作为终值，即：VP’＝VP/(VP+VS+VR)，VS’＝VS/(VP+VS+VR)，VR’＝VR/(VP+VS+VR)，VP’+VS’+VR’＝1。

三角图法的构造是建立在“压力-状态-响应”模型基础上。根据电网基础设施的三个指标的相对大小，判断系统当前的脆弱性处于何种状态。如果压力指标的值较大，那么标明当前系统所处周围环境给其施加的压力较大，很容易受到外界影响；如果响应指标的值较大，则说明人们为保证系统正常运行所采取的一些措施不够及时有效，对外界压力的抵抗性能较弱；如果状态指标的值较大，说明当前系统自身状态较差，它的各种运行参数可能偏离正常的范围，那么它抵抗外界干扰的能力就较弱。首先构造一个正边三角形，顶点分别代表压力、状态和响应的值，如图1所示。对于顶点P，代表压力，因为很难获取数据，采用无量纲化处理，赋值为1。两边边长上各点的值依次递减，到达各顶点时，减为0，表示此点处的几乎不受压力影响。三角形区域内的点，采用几何方法求解。如图1所示，过该点分别作对边的平行线，则落于该点的各压力、状态和响应的脆弱性值为VP＝DR/a，VR＝SF/a，VS＝AR/a，DR+SF+AR＝1，因此，VP+VR+VS＝1。非顶点的脆弱性值均为0～1之间。

(5)构建三角分类图，进行电网基础设施脆弱性分类研究，并对脆弱性趋势进行评价：

本发明对电网重要基础设施脆弱性类型进行了更明确的划分，如图2和3所示。根据数理统计的规律，若单一或2个指标脆弱性值所占的比例超过电网基础设施脆弱性总指数的80％，则该电网基础设施可认为是具有该特征的脆弱性。因此将三角图中的各边分为三段，分别是0～0.2、02～0.8和0.8～1。本发明根据P、S、R三个综合指数方面的相对比例，构建了电网基础设施脆弱性三角分类图，如图4。脆弱性共划分成10种不同的状态，对应图中的10个区域，其中：P’、S’和R’区域，其单一子系统脆弱性和任意2个子系统脆弱性所占的比例均未达到80％，但这3个区域中有单一子系统脆弱性比例达到60％，所占份额也比较多，因此可将其分别并入P，S和R型。据此，可将电网基础设施脆弱性分为7类：压力型脆弱性(P)；状态型脆弱性(S)；响应型脆弱性(R)；压力-状态型脆弱性(PS)；压力-响应型脆弱性(PR)；状态-响应型脆弱性(SR)；压力-状态-响应型脆弱性(PSR)。

为了向预防电网重要设施脆弱性提供更多的依据，本发明所使用的三角图法根据电网基础设施当前脆弱性指标的取值范围和历史数据的定量定性判别规则，给出了当前电网基础设施的脆弱性发展趋势。为了能够进一步描述压力、状态和响应这三类指标的变化情况，分别将每一个指标划分为“很低”、“低”、“一般”、“高”和“很高”5个范围，即将每个轴从小到大分为5段，分别是0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8，0.8～1.0，如图5所示。三角图表明了3个指数P，S和R的相对比例，根据3个指数相对比例的变化，可在三角图中辨别出T1～T6的6个不同的运动方向，分别代表6种变化趋势，分别为状态-响应化趋势、响应化趋势、压力-响应化趋势、压力化趋势、压力-状态化趋势、状态化趋势。

实施例1：对变电站进行脆弱性评价：

(1)概述：

某变电站位于某市西南部，松江区东北部，地理坐标为：东经121.1度，北纬31.08度。该地区气候属北亚热带海洋性季风气候，全年四季分明，平均气温在15.7摄氏度，年降雨量1123毫米，全年雷电日30.1天，历史上记载无大的灾害，如地震、强烈台风、洪水等自然灾害的发生。该变电站占地面积91635平方米，房屋建筑面积3831平方米。变电站由500/220/35千伏三个电压等级组成，主变压器设计远景为安装500千伏主变压器4组。500千伏远景规划为母线双分段，建6个完整串、12个单元，即进出线8回和主变压器4组。目前变电站全站的变电容量为350万千伏安。电系上共有500千伏、220千伏、35千伏3个电压等级。

(2)基于三角图法评价：

基于电网重要基础设施脆弱性评价指标体系及指数赋值原则，经资料分析及现场查看，对该变电站的脆弱性指数计算结果如下表1所示。

表1该变电站的脆弱性指数表

将上表中的压力、状态和响应指数值占三个指数值之和的比例作为对应的指标值，构建三角图如图7所示。

(3)结果分析：

通过上述计算可知，该变电站脆弱性构成中，响应指标所占比例最高，为43.6％；其次是压力指标，占比为37.8％；状态指标占比最小，为19.6％。其中，压力指标和响应指标脆弱性值所占的比例超过电网基础设施脆弱性总指数的80％，所以该变电站脆弱性类型为压力-响应型脆弱性(PR)。

实施例2：对输电线路进行脆弱性评价

(1)概述：

某输电线路起点为位于某市杨行变电站，终点为位于该市外高桥电厂，全长20740m，本线全线以双回路架设。

该线路工程由于地处某市近郊，但不可避免的是全线的交叉跨越十分众多。除了交叉跨越的大量民房和厂房以外，还多次跨越公路、航道、铁路、电力线、通信线、外环线林带、城市道路等设施。水文、地质情况：曲折系数为1.5。地形：平地70％，河网10％，泥沼20％。地质情况：一般。交通情况：较好。线路所经地区属太湖流域碟形地边缘，水系比较发达，地势相对较高，高程一般在吴淞零点以上3.4-4.5m。线路经过地区系长江南岸三角洲冲积平原，属三角洲相第四系冲积层，地质特点变化复杂，全区地下水位埋藏较浅，一般在0.5-1.5米左右，雨季时水位较高，地下水对混凝土无侵蚀性，本工程地质条件较复杂。

(2)基于三角图的评价：

基于收集到的相关基础数据和历史数据，利用电网基础设施脆弱性评价指标体系，对该段线路进行脆弱性评价，评价结果见表2。

表2对输电线路脆弱性的评价结果表

高行线脆弱性指数等级分布如下表3所示：

表3高行线脆弱性指数等级分布

	最高	较高	中等	较轻	最轻
						压力指数等级	0	15	24	32	0
状态指数等级	0	4	14	38	15
						响应指数等级	0	7	32	30	0
综合脆弱性等级	0	0	34	37	0

将上表中的压力、状态和响应各自的指数值占三个指数值之和的比例作为对应的指标值，结果下表4所示。

表4评价结果表

将上表的结果构建三角图，并按三角图法进行脆弱性的分类，如下表5。

表5按三角图法进行脆弱性的分类

线段	类型	线段	类型	线段	类型	线段	类型
								1	PSR	19	SR	37	PSR	55	PSR
2	PSR	20	PSR	38	PSR	56	PR
								3	PSR	21	PSR	39	PR	57	PSR
4	PSR	22	PR	40	PSR	58	PSR
								5	PSR	23	PSR	41	PSR	59	PSR
6	PSR	24	PSR	42	PSR	60	PR

7	PSR	25	P	43	PSR	61	SR
								8	PSR	26	PSR	44	PR	62	PSR
9	PR	27	PR	45	PSR	63	R
								10	PSR	28	PR	46	PSR	64	PS
11	PSR	29	PR	47	PSR	65	PSR
								12	PR	30	PSR	48	PSR	66	PR
13	PSR	31	PR	49	SR	67	PSR
								14	PSR	32	SR	50	PS	68	PSR
15	PSR	33	PSR	51	PR	69	PSR
								16	PSR	34	PR	52	PSR	70	PSR
17	PSR	35	PSR	53	PR	71	PSR
								18	PR	36	PR	54	PSR

对上表的结果按照线路的脆弱性类型进行分类统计，可以得到下表6中的统计数据。

表6按照线路的脆弱性类型进行分类统计的统计数据表

脆弱性类型	PSR	PR	SR	PS	P	R	S
								管段数量	46	17	4	2	1	1	0

(3)结果分析

在上表6可以看出，有46个线段脆弱性类型属于PSR型、17个线段脆弱性类型属于PR型、有4个线段脆弱性类型属于SR型、有2个线段脆弱性类型属于PS型、有1个线段脆弱性类型属于P型、有1个线段脆弱性类型属于R型，没有属于S型的脆弱性线段，这说明从整体上讲影响该输电线路系统脆弱性的因素主要是压力和响应方面的因素。这里我们重点分析总的脆弱性指数在252(脆弱性等级在较轻)以上的34条线段的脆弱性影响因素。有23条线段脆弱性类型属于PSR型、有9条线段脆弱性类型属于PR型、有2条线段脆弱性类型属于SR型，分布情况如下表7所示。

表7脆弱性类型分布表

脆弱性类型	PSR	PR	SR
				线段数量	23	9	2

通过列表分析，在这34条线段中，所有线段的脆弱性影响因素都含有响应因素，有32条线段的脆弱性影响因素都含有压力因素，25条线段的脆弱性影响因素都含有状态因素。

评价结果显示，500KV杨线上，杨行变电站到外高桥电厂的71段输电线路中，52％的线段综合脆弱性等级为较轻，从整体上看还是比较可靠的。但仍有部分线段脆弱性指数较高，通过影响因素分析可知，主要是压力和响应方面的因素对其脆弱性起关键作用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种电网基础设施脆弱性评价方法，所述电网基础设施包括枢纽变电站、换流站及特高压线路，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)构建电网基础设施的评价指标体系；

(2)获取评价指标体系中指标数据并对其进行处理；

(3)确定电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR；

(4)根据压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR，建立三角图的基本模型；

(5)构建三角分类图，进行电网基础设施脆弱性分类研究，并对脆弱性趋势进行评价；

所述步骤(1)中，评价指标体系中的指标包括压力指标、响应指标和状态指标；

所述步骤(4)中，根据电网基础设施的三个评价指标的相对大小，判断电力系统当前的脆弱性处于何种状态：

如果压力指标的值大，那么标明当前电力系统所处周围环境给其施加的压力大，容易受到外界影响；如果响应指标的值大，则说明为保证电力系统正常运行所采取的响应措施未有效，对外界压力的抵抗性能弱；如果状态指标的值大，说明当前电力系统一次设备和基础设施的安全运行状态差，电力系统中各种运行参数偏离正常的范围，抵抗外界干扰的能力弱；

三角图的基本模型为：将压力指标、响应指标和状态指标的指数值占三个指数值之和的比例作为对应的指标值，将压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR所占的比例记作VP’、VS’和VR’，将其作为终值，即：VP’＝VP/(VP+VS+VR)，VS’＝VS/(VP+VS+VR)，VR’＝VR/(VP+VS+VR)，VP’+VS’+VR’＝1。

所述步骤(5)中，若单一或2个指标脆弱性值所占的比例超过电网基础设施脆弱性总指数的80％，则电网基础设施认为是具有该特征的脆弱性；将三角图中的各边分为三段，分别是0～0.2、02～0.8和0.8～1；根据压力P、状态S、响应R三个综合指标指数方面的相对比例，构建电网基础设施脆弱性三角分类图；

对电网基础设施的脆弱性分类及脆弱性趋势进行评价时，将电网基础设施脆弱性分为7类：压力型脆弱性P；状态型脆弱性S；响应型脆弱性R；压力-状态型脆弱性PS；压力-响应型脆弱性PR；状态-响应型脆弱性SR和压力-状态-响应型脆弱性PSR；

分别将每一个指标划分为“很低”、“低”、“一般”、“高”和“很高”5个范围，即将每个轴从小到大分为5段，分别是0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8，0.8～1.0，三角分类图表明3个评价指数P，S和R的相对比例，根据3个评价指标指数相对比例的变化，在三角分类图中辨别出T1～T6的6个不同的运动方向，分别代表6种变化趋势，分别为状态-响应化趋势、响应化趋势、压力-响应化趋势、压力化趋势、压力-状态化趋势和状态化趋势。

2.如权利要求1所述的电网基础设施脆弱性评价方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过现场调研或者专家咨询法获取评价指标的原始指标数据及指标值，并对所获取的原始指标数据进行无量纲化处理。

3.如权利要求1所述的电网基础设施脆弱性评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中，评价指标与脆弱性的相关性包括压力指标与脆弱性呈正相关，即压力越大，脆弱性越大；状态指标和响应指标则与脆弱性呈负相关；根据压力指标、状态指标和响应指标与脆弱性的相关性，按照各类指标取值的标准，确定电网基础设施脆弱性中的压力指数值VP、状态指数值VS和响应指数值VR，计算表达式分别如下：

$VP=A_{11}+A_{12}+B_{11}+B_{12}+...+J_{11}+J_{12}=\underset{P=A}{\overset{J}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{2}{\Σ}}{P}_{Ai}---1);$

$\begin{array}{c}VS=\[{A^{\′}}_{11}+\frac{1}{2}({A^{\′}}_{21}+{A^{\′}}_{22})+\frac{1}{2}(A_{31}^{\′}+A_{32}^{\′})\]+\mathrm{...}\[G_{11}+\frac{1}{2}(G_{21}+G_{22})+\frac{1}{2}(G_{31}+G_{32})\]\\ =\underset{S=A^{\′}}{\overset{G}{\Σ}}\[S_{11}+\frac{1}{2}(S_{21}+S_{22})+\frac{1}{2}(S_{31}+S_{32})\]\end{array}---2);$

$VR=\[A_{11}^{\′\′}+\frac{1}{2}(A_{21}^{\′\′}+A_{22}^{\′\′})\]+...\[K_{11}+\frac{1}{2}(K_{21}+K_{22})\]=\underset{R=A^{\′\′}}{\overset{K}{\Σ}}\[R_{11}+\frac{1}{2}(R_{21}+R_{22})\]---3);$

其中：A₁₁和A₁₂分别表示地震的地理位置和抗震等级，B₁₁和B₁₂分别表示风灾的地理位置和抗风等级，J₁₁和J₁₂分别表示意外破坏的人口密度和工程施工及车辆交通情况；P表示单个压力指标，A表示第一个地震压力指标，J表示总的压力指标个数，最后取值为意外破坏压力指标；A'₁₁表示变压器的状态分类，A'₂₁和A'₂₂分别表示变压器运行缺陷的电压等级和运行年限，A'₃₁和A'₃₂分别表示变压器故障停运率的电压等级和运行年限；G₁₁表示组合电器的状态分类，G₂₁和G₂₂分别表示组合电器运行缺陷的电压等级和运行年限，G₃₁和G₃₂分别表示组合电器故障停运率的电压等级和运行年限；S₁₁表示状态指标总的状态分类，S₂₁和S₂₂分别表示状态指标运行缺陷总的电压等级和运行年限，S₃₁和S₃₂分别表示状态指标故障停运率总的电压等级和运行年限；S表示单个状态指标，A'表示第一个变压器状态指标，G表示总的状态指标个数，最后取值为组合电器状态指标；A″₁₁表示主变压器保护单元的状态分类；A″₂₁和A″₂₂分别表示主变压器保护单元恢复供电的恢复供电方式和恢复供电时间；K₁₁表示RTU单元技术状态的状态分类，K₂₁和K₂₂分别表示RTU单元恢复供电的恢复供电方式和恢复供电时间；R表示单个响应指标，A”表示第一个主变压器保护单元指标，K表示总的响应指标个数，最后取值为RTU单元响应指标。