CN109066664A - 一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，通过对典型故障类型进行分析，确定关键风险因素，然后根据关键风险因素的严重性因子与可能性因子为风险评估的衡量依据，建立风险测度函数。采用风险测度指标函数，分别计算出110kV变电站所有可能的运行方式的风险测度；并将最低的风险测度对应的运行方式作为最优运行方式。基于所述最佳运行方式，确定全停风险管控对象。相比于传统的技术，有效消除全停风险，取得明显经济效益，运行风险管控能力增强，满足用电可靠性要求，提高客户满意度。

Description

一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法

技术领域

本发明涉及电力系统配电网领域，尤其是一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法。

背景技术

目前110kV变电站风险管控主要面临三方面问题：一是缺乏统一的风险评估标准，110kV变电站在不同的运行方式下存在不同的运行风险，在没有评估标准的前提下，很难准确判断哪种运行方式最优。二是110kV变电站可采用多种运行方式，不同运行方式下风险也不相同，对各种方式下的风险全盘管控将造成风险应对措施的落实工作量大、措施落实无法保证，三是风险管控难度大，风险管控工作中，存在风险应对措施多样、涉及部门广、时效性差异大等问题。因此，迫切需要从实际情况出发，建立基于量化评估的110kV变电站风险评估方法，确定具有唯一性的变电站最优运行方式，并针对最优运行方式构建全停风险闭环管控机制。

发明内容

本发明为了解决上述技术上的不足，提供了一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

(1)通过对典型故障类型进行分析，确定关键风险因素。

(2)根据所述关键风险因素的严重性因子与可能性因子为风险评估的衡量依据，建立风险测度函数。

(3)采用所述风险测度指标函数，分别计算出110kV变电站所有可能的运行方式的风险测度；并将最低的风险测度对应的运行方式作为最优运行方式。

(4)基于所述最佳运行方式，确定全停风险管控对象。

优选的，通过采用枚举法、FTA故障树分析法和帕累托分析法对典型故障进行分析后，得出所述关键风险因素。

优选的，所述关键风险因素包括线路故障、母线故障、主变故障、二次设备拒动及一次设备拒动。

优选的，根据所述风险测度函数分别计算出所有可能的运行方式的风险测度，其中Ri(X)为第i次事故风险测度。

优选的，所述第i次事故风险测度Ri(X)的计算函数为Ri(X)＝Pi(X)·Si(X)其中，Pi(X)、Si(X)分别是第i次事故风险发生可能性因子和严重性因子。

优选的，所述可能性因子，通过公式Pi＝Pb*K1*K2进行计算，其中Pb为设备故障类型权重、K1为设备状态系数和K2为设备故障停运系数。

优选的，采用专家法对失电母线的数量和电网风险等级进行分析后，确定所述严重性因子的权重。

优选的，基于所述最佳运行方式，将造成110kV变电站全停的设备故障所对应的设备，确定为风险管控对象。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，通过对典型故障类型进行分析，确定关键风险因素，然后根据关键风险因素的严重性因子与可能性因子为风险评估的衡量依据，建立风险测度函数。采用风险测度指标函数，分别计算出110kV变电站所有可能的运行方式的风险测度；并将最低的风险测度对应的运行方式作为最优运行方式。基于所述最佳运行方式，确定全停风险管控对象。相比于传统的技术，有效消除全停风险，取得明显经济效益，运行风险管控能力增强，满足用电可靠性要求，提高客户满意度。

附图说明

图1为一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法的流程图；

图2为风险因素帕累托分析图；

图3为110kV变电站运行风险量化评估流程；

图4为设备故障的标准化风险分析流程。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明是基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，如图1所示，包括以下步骤：

(1)通过对典型故障类型进行分析，确定关键风险因素。

(2)根据关键风险因素的严重性因子与可能性因子为风险评估的衡量依据，建立风险测度函数。

(3)采用风险测度指标函数，分别计算出110kV变电站所有可能的运行方式的风险测度；并将最低的风险测度对应的运行方式作为最优运行方式。

(4)基于所述最佳运行方式，确定全停风险管控对象。

具体实施过程中，变电站运行存在多种风险，但各种风险源最终都通过引起电网设备故障或跳闸影响电网安全运行，因此风险因素的辨识最终从设备故障类型出发。本发明综合分析大量历史数据，结合近年来电网运行实际发生的典型故障类型，采用枚举法、FTA故障树分析法全面梳理得出110kV变电站存在的风险因素，然后利用帕累托分析等精益管理工具，从风险发生概率的角度，分析得出并聚焦于关键风险因素。

如图2所示，从风险因素帕累托分析得出关键风险因素包括线路故障、母线故障、主变故障、二次设备拒动及一次设备拒动。

为建立量化评估标准，必须对评估对象采用统一的评价指标，因此，结合110kV变电站运行风险对电网的实际影响，设置风险测度指标(F)，设置风险测度函数：

Ri(X)＝Pi(X)·Si(X)

式中：X表示110kV变电站当前运行状态，i取值范围为1～n，n为当前运行方式下可能引起风险的事故总数，Ri(X)为第i次事故风险测度，F(X)即当前运行状态的风险测度之和；Pi(X)、Si(X)分别是第i次事故风险发生可能性和严重性。

定义事故发生可能性因子为Pi(X)：在110kV变电站当前运行方式下，如果电网中任意事件将导致运行风险，那么该事件的发生概率即为运行风险概率Pi(X)。根据110kV变电站运行风险潜在因素分析得出的关键因素，结合地区电网的运行特点，在该事故发生可能性因子中主要考虑一次设备N-1故障，同时考虑增加倒闸操作量增加的运行风险，以及在故障情况下一、二次设备拒动的影响。

由于不同设备故障的可能性无法直接准确测量。因此，为确保该因子权重的设置最大程度体现电网实际情况，采用专家法，经充分论证后，最终明确事故发生可能性因子的设置应体现设备故障类型、设备状态、设备故障停运三方面的影响，并通过以下公式确定各设备的故障可能性：

Pi＝Pb*K1*K2

其中：

Pb为设备故障类型基础权重，主要反映在设备无异常情况下，不同类型设备间可能出现故障的概率差异，因线路故障概率最高，所以定义线路故障权重为1。设备故障类型基础权重取值以各类设备故障历史数据为依据，并参考历年《国家电网公司安全生产事故报告》中事故统计分析数据制定，具体设置如下表：

表一：事故发生可能性因子基础权重表

K1为设备状态系数，主要反映单一设备运行状态是否良好，以上一年度运维检修部年度输变电设备状态评价结果取值。其中：正常状态取1，注意状态取1.5，异常状态取2，严重状态取4。

K2为设备故障停运系数，主要反映单一设备曾经出现过的故障情况。取值以上一年度设备故障停运次数为依据。无停运情况取1，停运1次取1.5，停运2次取3，停运3次及以上取5。

事故发生严重性因子，根据失电母线的数量和电网风险等级进行确定。

定义事故发生严重性因子为Si(X)，对事故发生严重性因子的设置，结合地区电网主网架为辐射网的特点，主要基于两个判据：一是负荷损失情况，按照失电母线的数量进行设置；二是电网风险等级，按照《国家电网公司安全事故调查规程》中规定的电网事件等级设置相应风险权重值，进而建立一套量化评估标准。经过采用专家法共同讨论后，确定具体权重，如下表所示：

表二：事故发生严重性因子权重表

根据风险测度函数对不同运行方式下的风险进行评估，并根据评估风险的高低确定最佳运行方式，具体的110kV变电站运行风险量化评估流程如图3所示：

步骤一：对110kV变电站110kV供电线路、110kV母线、主变及中低压侧母线运行方式进行排列组合、结合变电站备自投、保护的投退的安排，列出该变电站可能的所有运行方式。针对主供线路可能发生变化的110kV变电站，应对上级220kV变电站的主变负载率进行校核，不得引起主变重载。

步骤二：基于每种运行方式，依据运行风险潜在因素分析结果，列出可能引起电网风险的事件，并确定其电网风险严重性与可能性。

步骤三：以110kV变电站运行风险量化评估标准为依据，按表一、表二分别确定各风险事件的严重性与可能性的权重值，并对每种事件的风险测度值Ri(X)进行计算，最终汇总Ri(X),得出该运行方式下的风险测度之和F(X)。

步骤四：按照F(X)值的大小，对不同运行方式进行排序，确定F(X)得分最低的为最优运行方式。

例如，以110kV旌湖变电站为例，其运行方式1风险评估方法如表三：

表三：110kV旌湖站运行方式1风险评估

通过比较各种运行方式的评估结果，以F(x)最低的运行方式确定为最优运行方式，例如量化评估结果如下表所示，则最终确定运行方式5为最佳运行方式。

表四110kV旌湖站运行方式风险评估结果

运行方式	风险测度
		方式1	1.46
方式2	1.48
		方式3	0.36
方式4	0.36
		方式5	0.14

由于对变电站风险量化评估主要通过电网拓扑、负荷量分析得出，且量化评估方法的确立排除了风险评估中的人为主观因素，可通过数学方法标准化计算得出，通过改进电网D5000调度自动化系统的110kV变电站运行风险量化评估模块，实现了利用平台辅助计算生成风险评估结果，极大减轻了工作量的同时提高了风险评估准确率。

110kV变电站最优运行方式下仍然存在着多种运行风险，且风险的后果程度不一。如果对全部风险进行逐一分析、实施管控，工作量极大。其中，事故后果严重性较低的风险分析与管控将占用大部分的工作量，投入大量内部资源，如人财、物力、时间、管理成本。如果对最优方式下的所有风险进行分析和管控，最终导致风险管理上投入和产出的不经济和低效率。

因此，有必要平衡工作量与风险严重性，以管理投入与风险管控产出比率最高的方式进行风险分析。一是缩小风险范围，降低内部管理投入，二是重点关注避免不可接受的及影响较大的风险，提高管控风险取得的收益。结合地区电网主要是配电网的特点，确定以是否造成变电站负荷全停为判断依据，将风险评估的范围缩小为可能导致110kV变电站全停(六级电网事件)的风险，开展风险分析，由此聚焦风险分析的范围，提高风险管理效率。

具体实施过程中，基于最佳运行方式，根据标准化的风险量化评估系统，若110kV变电站中的设备故障会造成该变电站全停，则将产生该设备故障的设备确定为风险管控对象。

设备故障包括110kV变电站的主供220kV变电站设备N-1故障、110kV线路N-1故障、110kV线路同杆N-2故障以及110kV变电站内设备N-1故障。

例如，如图4所示，为全面、高效分析110kV变电站全停风险，制定了基于设备故障的标准化风险分析流程。对于选定的110kV变电站，分别判断该110kV变电站的主供220kV变电站设备N-1故障、110kV线路N-1故障、110kV线路同杆N-2故障以及110kV变电站内设备N-1故障是否会引起该110kV变电站全停，筛选出引起全停事件重要的设备，作为风险管控对象，并针对具体的风险管控对象制定风险差异化应对措施，形成闭环管控体系。

Claims (8)

1.一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过对典型故障类型进行分析，确定关键风险因素；

(2)根据所述关键风险因素的严重性因子与可能性因子为风险评估的衡量依据，建立风险测度函数；

(3)采用所述风险测度指标函数，分别计算出110kV变电站所有可能的运行方式的风险测度；并将最低的风险测度对应的运行方式作为最优运行方式；

(4)基于所述最佳运行方式，确定全停风险管控对象。

2.根据权利要求1所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，通过采用枚举法、FTA故障树分析法和帕累托分析法对典型故障进行分析后，得出所述关键风险因素。

3.根据权利要求2所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，所述关键风险因素包括线路故障、母线故障、主变故障、二次设备拒动及一次设备拒动。

4.根据权利要求1所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，根据所述风险测度函数分别计算出所有可能的运行方式的风险测度，其中Ri(X)为第i次事故风险测度。

5.根据权利要求4所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，所述第i次事故风险测度Ri(X)的计算函数为Ri(X)＝Pi(X)·Si(X)其中，Pi(X)、Si(X)分别是第i次事故风险发生可能性因子和严重性因子。

6.根据权利要求5所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，所述可能性因子，通过公式Pi＝Pb*K1*K2进行计算，其中Pb为设备故障类型权重、K1为设备状态系数和K2为设备故障停运系数。

7.根据权利要求5所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，采用专家法对失电母线的数量和电网风险等级进行分析后，确定所述严重性因子的权重。

8.根据权利要求1所述的一种基于110kV变电站全停风险闭环管控的量化评估方法，其特征在于，基于所述最佳运行方式，将造成110kV变电站全停的设备故障所对应的设备，确定为风险管控对象。