油田电力系统连锁故障与检修探析

【摘要】现代社会的发展，各个行业对于能源的需求越来越大，能源问题成为了社会各界广泛关注的话题。在该社会形势下，石油作为能源行业的主要构成部分，其生产经历了较长时间的发展，使用了各种大型的机械设备，产量要求较高，因此其用电负荷也极大。在各种因素的影响下，油田的电力系统的局部也会出现各种类型的故障，而影响到整个电力回路，带来连锁故障的效应，情况严重的甚至会导致电力系统完全崩溃。本文简单阐述了电力系统中连锁故障检修的意义，分析了系统连锁故障的分析与检修方法，包括模式搜索法和模型分析法，并说明了连锁故障的研究发展，为从事油田电力系统管理的人员提供了一定的参考及借鉴。

【关键词】油田；电力系统；连锁故障；分析；检修；措施分析

前言

现代社会对于能源的需求量逐步提高，能源问题已经成为了关系到国民经济发展、人们生活质量及社会稳定的重要因素。石油产业的发展也越来越深入，规模较大，产量大，需要使用的各种类型的大型机械设备，及其他方面均需要消耗大量电能，因此油田生产中的电力系统电负荷较大。由于生产的各种要求，电力系统需要持续的处于良好的工作状态，并具有较高的安全性，运行稳定可靠。但是由于油田电力系统在运行中容易受到各种因素的影响，会出现局部故障，后续引起连锁故障，影响到整个回路的运行，导致电力系统大面积断电，影响正常的成产活动，后果十分严重，因此对于油田电力系统的连续故障进行深入的研究是十分有必要的。

1.连锁故障的检修方法

1.1变电设备检修

在进行变电运行设备检修时，需要达到两个基本目标，即优化设备运行的可靠性、安全性，延长设备的使用寿命，具体内容如下：①优化设备的运行可靠性、安全性，油田的用电具有一定季节性，一般夏、冬季的用电量较大，用电量波动也较大。在用电高峰段进行试验的设备用电量较大，如果单纯的进行预防性检修工作，无法完全达到实验效果，或者实验结果不准确，有可能造成供电的意外事故，降低电力系统的稳定性，因此进行设备的检验时需要合理选择时间；②延长设备的使用寿命 如果仅仅按照供电的需求及检修计划，定期对各项设备进行检修，无法完全检查出隐患的情况，也提高了检修人员的工作量，因此需要转变参考标准，以变电设备的具体情况为依据进行，不断优化检修质量，提高系统运行的安全可靠性。对变电运行设备实施合理的检修，能够有效减少各种类型检修的工作量，包括停电检修及带电检修，也能够提高检修人员工作的安全性[1]。

1.2模式搜索法

根据形式的不同，可以将模式搜索法分为随机模拟法、解析法等，其均能对电力系统的故障进行有效的处理及计算，但是其使用范围及特点均有不同，具体内容如下：①随机模拟法。随机模拟法的基本条件是概率抽样。利用该模式，以故障大小为依据，合理选择模拟的时间，能够模拟出所有的故障模式。将其应用于电力系统中，其过程需要全面考虑各种因素，包括连锁的过载效应、保护动作等，才能达到全面、准确的处理连锁故障的目标；②解析法。解析法较为特殊，其不适用于连续参数的处理，将其应用于电力系统连锁故障的处理中，较为复杂，因此可以利用启发式搜索方法，将Q-reduction和tie―cutting作为指标，在线路故障判断的过程中充分考虑该指标，计算时即可查出造成电力系统连锁故障的原因；③综合法。电力系统中出现大事故的连锁故障一般较为少见，仅仅利用随机模拟计算的方法进行分析，模拟效果不理想，因此将解析法和随机模拟有机结合，即把空间分析和网络分析联系在一起，灵活的应用于模拟故障处理的各个环节，计算和处理各种故障问题，并在计算时，挑选出会产生严重后果的连锁模式，对其实施重点研究[2]。

1.3模型分析法

在分析连锁故障的原因及原理时，需要不断的提高准确性，可以将电力网络简单化及模型化，建立各种类型的模型，包括OPA模型、CASCADE模型、分支过程模型等，利用上述模型能够准确的看出油田的电力系统属于一个自组织的临界系统。如果其极限负荷大于规范要求，系统出现故障的概率即会呈现出出幂律的分布形态。油田电力系统中如果经常出现小规模的连锁事故，则电力系统出现大规模停电事故的概率就会不断上升，最终出现大的连锁故障。利用模型分析法时，较为常用的是OPA模型法，其基本原理是通过对负荷变化情况的分析，准确的判断出电力系统的运行状态，建立各个要素的模型，包括电网容量的改变模型、负荷容量模型、故障的检修时间模型等。电网运行时，根据负荷变化的时间不同，可以将其分为慢动态过程和快动态过程两个不同类型。其中慢动态过程是指对于电力系统负荷的调整变化，观察一段时间，时间单位一般取D；快动态过程是指对于电力系统中负荷的变化观察几分钟到至几小时，时间单位为min。利用OPA系统能够完全解决线性问题，也能够达到约束条件造成的过载连锁反应的要求。如果在电力系统中负荷超过规定的1%，就可以认定该线路属于过载负荷，极有可能产生大规模的连锁故障[3]。

2.连锁故障研究发展

在对连锁故障进行预防和分析的过程中，要对电力系统的脆弱性进行评估。计算出每一个节点以及每条线路上发生故障后引起系统整体崩溃的脆弱性，才可以了解每个节点和线路对系统的影响程度，从而更加有效地预防和控制连锁故障的发生，同时提供可靠的控制策略。

电力系统中的许多扰动具有明显的鲁棒性，但是如果干扰出现在电网线路中或者关键节点上，会影响整个电力系统的运行。因此需要重点研究电网的线路及关键节点，对其进行优化或者改造，提高冗余容量，尽量超出影响[4]。

3.总结

油田的建设与发展经历了较长时间，其电网的建设属于其中极为重要的组成部分。油田的生产规模不断扩大，应用到许多大型的机械设备，在电力消耗方面是巨大的，且要求电网供电具有安全性、稳定性、连续性等。但是油田电力系统也会受到各种因素的影响，而出现局部故障，随之而来的连锁反应效应会对整个电网产生严重的影响[5]。本文仅从一般的角度阐述了油田电力系统连锁故障的分析与检修措施，但是在实践活动中还需要电网建设的管理者和运营者，全面把握电网的各个要素，包括运行特点、规模、各个设备的接入等，全面把握，灵活选择与实际情况相适应的检修方法，并在实践中逐步优化与完善，提高电力系统的安全性、稳定性，保障送电质量，为石油企业带来良好的经济效益及社会效益。

参考文献

[1]王英英，罗毅，涂光瑜，刘沛.电力系统连锁故障的关联模型[J].电工技术学报，2012（02）：204-209.

[2]于会泉，刘文颖，温志伟，平德明.基于线路集群的连锁故障概率分析模型[J].电力系统自动化，2010（10）：29-33.

[3]杨明玉，田浩，姚万业.基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析[J].电力系统保护与控制，2010（09）：1-5.

[4]邓慧琼，李争，孙丽华，杨国福.电网连锁故障的激发因素研究[J].河北科技大学学报，2010（03）：222-226.

[5]王安斯，罗毅，涂光瑜，刘沛，苏丹.用于预防控制的电力系统连锁故障事故链在线生成方法[J].高压电技术，2009（10）：2446-2451.