依托風險識別的配電網安全管理研究

旦巴達杰 才旺多杰

（國網西藏電力有限公司嘉黎縣供電公司）

0 引言

配電網是電力系統中重要的一環，是電力“供-需”雙方的唯一紐帶，具有設備類型多、覆蓋面廣等特點［1］。隨著生活水平的提升和基礎建設的發展，配電網規?？芍^逐年擴大。由于配電網面對各型用戶，且相當一部分運行于戶外，每年的故障絕對數較為可觀（據統計，電網超過85%的停電事件歸咎于配電網異常［2］）。為提升電力系統供電可靠性，增強配電網健康態勢勢所必然。文獻［3］以紅外巡視為支點進行日常巡視卡的開發，做到110 kV及以下變電站的設備發熱現象的全面掌控。文獻［4］從備品備件、人員安排、應急發電等方面制定了線路故障的快速處置方略，客觀上可縮短停電時間。文獻［5］依據運維大數據對配電網設備的運行狀況作趨勢外推，能在一定程度上規避因設備老化帶來的運行問題?？偟膩碚f，以上研究對提高供電可靠性有所增益，但不足也是存在的：（1）配電網的安全運行受多個方面制約，不只體現在運維和檢修層面； （2）增強配網運行能力更應注重未雨綢繆，而不是事后處置。故而，研究合理的模型對配電網作風險辨識，并據此進行針對性預控非常必要。

1 風險辨識［6］的方法擇取

配電網涵蓋配變、開關柜、環網柜、架空線、電纜等諸多型式的設備，影響其供電可靠性的因素可謂紛繁蕪雜。對配電網運行態勢的分析有兩種途徑：（1）對每類設備（甚至每個設備）進行運行數據測采，建立詳細檔案，然后依托數據處理模型給出維護建議；（2）從大的層面梳理影響配電網供電可靠性的因子，借助專家知識給出綜合評判，明晰重要程度排序，然后采取相應措施。顯然，第一種方法更為科學和精密，但需依賴完善的物聯技術和通信網絡，以及強大的算力，對于尚處于起步階段的智能電網建設來說不具備全面實現條件；而第二種方式能在不增加投入的情況下抓住配電網健康運行所面臨的主要矛盾，符合“多供電、供好電”的目標期冀。因此，該研究項目將著力于對眾多相互關聯又具一定獨立性的風險因子作合理篩查，然后依托可集成專家經驗的數學模型作綜合評判，給出下一步行為的輔助決策。

風險篩查的原則： （1）基于風險可變性，應建立“現實”和“潛在”兩大風險集，并對內中元素作適時調整；（2）為應對風險種類多而雜，可基于風險清單法和分析分解法相融合來厘清風險因子；（3）風險表現為系統性和持續性，需參照一定的歷史數據和運行經驗進行風險歸置。

2 配電網安全運行的風險列舉

配電網里程綿長，又具有地區差異性，進行運行風險羅列總體上可按“發達地區”和“欠發達地區”兩種類型展開，這樣可使研究內容在最大程度上起到普適作用。

2.1 發達地區層面

發達地區的配電網整體水平較高（如電纜化比率大、“手拉手”基本完備等），抗風險能力較強，但也面臨著如圖1所示的風險威脅。

圖1 發達地區配電網安全運行的風險歸集

分別闡述如下。

（1）A部分。發達地區人口密度大、各類產業密布，使得整體電力負荷較高。盡管分布式發電逐日增多，但因其出力不穩定而不能取代火力發電，故而發達地區的環境污染情況可能偏嚴重，這將極大影響到架空線路設備（如陰雨天的絕緣子閃絡）。

（2）B部分。發達地區寸土寸金，帶給線路運行的負面影響為：①基于節約線路走廊考量，架空線設計一般遵循多回同桿模式，遇到雷暴、臺風等極端天氣，可能造成停電范圍擴大化（故障線路影響到非故障線路）；②由于土地資源緊張，整個配電網的布局一般顯得比較緊湊（尤其主城區范圍），這就增加了外力破壞的幾率。

（3）C部分。發達地區不能輕易停電（供電可靠性指標高），在一定程度上影響到運行設備的例行檢修或維護。這對于處在不良運行環境中的配電網設備（如空氣絕緣環網柜）來說是很不利的。大量的故障檢修表明：地勢低洼或靠近河邊處運行的配電柜，其內部爬電往往很嚴重。

（4）D部分。發達地區率先實施配電自動化等先進應用，與之對應的是高技術設備的大量入網，而高技術設備多含芯片器件，長期的戶外環境易使其故障頻發。

（5）E部分。發達地區配網工程量大，且有用戶工程“三不指定”的約束，導致配網建設層面的激烈競爭。應該說，大部分的設計、施工、供貨商是合格又合規的。而一些用戶為追逐短期利益，往往只著眼于“價廉”，這無疑給配電網長期運行帶來安全風險。

2.2 欠發達地區層面

欠發達地區的配電網主要表現在饋線的技術水平落后（半徑長／分支多／單電源放射），故而應對停電風險的能力較差。其風險歸集見圖2所示。

圖2 欠發達地區配電網安全運行的風險歸集

對于A、B、C三部分分別闡述如下。

（1）A部分。欠發達地區的負荷水平較低，基于經濟性角度，電力設備更新換代的頻率也不高。這樣就可能積累大量老舊設備，而老舊設備的故障發生率明顯要高于新投設備。

（2）B部分。欠發達地區一般地廣人稀，配電網架只能采用放射狀，這必然形成半徑超長、迂回供電等情形，進而影響供電可靠性。

（3）C部分?；跉v年同業對標數據，欠發達地區對配電網的管理水平不及發達地區，這也會增加配網運行不安全的概率。

從“2.1”、 “2.2”中可以看出：應以辯證的視角對影響配電網安全運行的風險因素作出剖析。同樣的，在各因素梳理完畢后，也應以辯證的態度對影響的迫切度、重要度作出排序。這樣就能達成對風險因子的具體管控。

3 依托模糊綜合評判的風險管理決策

如前所述，影響配電網安全運行的風險是多種多樣的。鑒于運檢力量或安全監督力量有限（尤其在電網企業“減員增效”大環境下），應針對風險指數作管控力量的分配。所謂風險指數：風險發生可能性與風險發生后所帶來危害性的合成?？紤]到風險評定的模糊性以及風險指數的計算要義，選擇能充分吸納專家知識的模糊綜合評判模型來進行風險管理的輔助決策。

3.1 模型建立

模糊綜合評判的開展流程如圖3所示。

圖3 模糊綜合評判的開展流程

（1）因素集。即從哪些方面對某一配網作風險估量?，F以圖1所示的發達地區風險梳理為例。其因素集如下：

其中u1代表環境方面；u2代表土地資源方面；u3代表可靠性方面；u4代表設備方面；u5代表政策方面。

（2）評價集。用于各層面因子的嚴重程度的表達。一般情況下，5個級別基本能滿足要求。即，V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝；vi（i＝1，2，…，5）的意義及量化見表。

表 評價集各元素意義

（3）權重集。即各風險因子對各評價等級的權重分配。在這里，不妨令A＝（0.2，0.1，0.3，0.2，0.2 ）。

（4）專家評判。對于待評判配網，由一定數量的不同專業專家根據因素集和評價集設定給出各自判斷。得到評判矩陣如式（1）所示。

式中，rij（i＝1，2，…，5；j＝1，2，…，5）表征所有專家中對風險因素ui（i＝1，2，…，5）作出風險關注度評價為vj（j＝1，2，…，5）的人數比例。

（5）模糊綜合評判計算。見式（2）所示。

式中，bi（i＝1，2，…，5）數值對應了某個風險的綜合指數，該值越大，說明越應該優先處理，這樣就給配電網安全管控提供了有效的輔助決策。

3.2 實證案例

以發達地區某集鎮的10 kV配電網為例進行實證應用。

該片區配電網以架空線為主，已投用六年。近一年線路問題頻發，引發較多用戶投訴。為了找到主要矛盾，并以合理的代價獲取較高的解決成效，供電公司召集專家40名（來自不同部門），運用模糊綜合評判模型開展評判，得到評判矩陣為：B＝（0.35，0.16，0.29，0.06，0.14）。因此，管理層一致認為，致使該片配網運行不安全主導因素為環境方面。這與實情相契合：（1）該集鎮有大量化工企業，日常排放造成的空氣污染相對嚴重； （2）由于不是市區，線路布局并不密集； （3）該地區地勢平坦，但水體不多，不存在潮濕運行區域； （4）該片配網因主供工業用電，配網自動化未普及，不存在多芯片設備；（5）配網主體由供電公司下轄工程公司主建，質量有保證。

供電公司隨后制定完備的停電和保供措施，對相關線路逐一進行清掃、絕緣子測試和接地電阻測試等工作。根據近三個月統計，未再出現線路異常事件，說明基于風險識別的安全管理方法有成效。

4 結束語

配電網安全管理重在故障預防，可依賴的方法為風險識別?？紤]到配網風險的區域差異性和模糊性，提出了以模糊綜合評判為依托的風險量化評估方法，使得配電網運行中面臨的主要風險得以正確凸顯，為合理安排管控及確定排險措施提供了有效的輔助決策。