基于复合自然灾害下的电力系统稳定性

[摘 要]我国对由于自然灾害而造成的电力故障所开展的研究始终局限于单种灾害，对复合型灾害涉及的少之又少，但自然灾害自身的特性决定了其群发的特点，因此，想要避免高风险灾害的发生，对复合灾害进行研究是非常有必要的。文章以复合自然灾害的有关分类为出发点，运用将理论与实际相结合的方式，对出现线路故障、单种灾害故障和群发故障的几率进行了深入的分析，供有关人员参考。

[关键词]复合自然灾害；电力系统；稳定性

中图分类号：TJ71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0137-01

由于不同种类的单种自然灾害间存在转化、诱发等诸多关联性，因此，在对复合型自然灾害进行研究的过程中，需要构建起完善的故障分析框架，一方面对不同种类自然灾害的影响进行考虑，对潜在的故障进行规避，对电力系统的稳定性进行准确分析，并以此为基础制定相应的科学决策，另一方面需要建立起在复合型自然灾害的影响下，电网出现故障的模型，并对其风险加以计算。

1 复合自然灾害

1.1 自然灾害链

不同的自然灾害之间往往存在一定的因果关系，也就是说一系列灾害很有可能是因为某一种灾害而发生，较为常见的包括由于台风的发生，在海洋中形成风暴潮或巨浪，台风在登陆之后也会给所在地区带来大量的降雨和狂风，而大量的降雨又会造成滑坡、洪水和泥石流等灾害，最终形成自然灾害链[1]。

1.2 自然灾害群

自然灾害群主要指的是在同一时间内，不同种类的自然灾害同时发生，因此，自然灾害群与单种灾害相比，造成的后果更为严重。形成灾害性天气所需的条件有以下几个，首先是大范围的环流场，然后是特殊区域地貌、地形和相对应的天气系统相结合，由此可以看出，在同一时间段内由于出现不同天气而最终形成复合灾害的地区数量极多，自然灾害群在我国较为常见的形式有以下几种：高温干旱、台风雷电、低温冰雹等，除此之外，地质灾害同样具有群发的特性，正是由于自然灾害群的出现，才导致我国电网设备出现故障的几率逐年增加。

1.3 复合自然灾害

复合灾害往往由自然灾害链以及自然灾害群所共同形成，这就决定了该类灾害具有极高的风险，因此，想针对复合灾害建立相应的概率模型，需要有关人员对电力设备出现故障的几率进行准确分析和掌握，并且根据不同种类灾害和故障之间的关联特性，将环境参数加入到相应的模型之中，使其对灾种的关联性进行准确反映。

2 线路故障率

在有关人员以单种故障为基础建立起相应的评估模型之后，接下来便需要对模型进行整合，使其成为在复合自然灾害中ψ芄收下式行计算评估的模型，通过对有关调研结果进行探究可以发现，如果可以在对自然灾害对电网设备造成的不利影响进行评估的过程中，将相关的外部因素进行明确，并且使其与物理相关联，那么在对以复合灾害为背景的线路故障进行归纳整合时，便可以使不同的灾害、故障作为独立事件而存在[2]。

3 单种灾害故障率

3.1 历史数据

如果能够掌握可以对随机变量进行联合的几率准确分析的历史数据，那么以大数据思维为基础，对统计模型进行建立是不二选择，这样做的好处在于可以越过对致灾机理进行掌握的步骤，直接建立其准确的映射关系，但是，由于映射关系所具有的物理意义尚不明确，因此，使用映射关系对致灾的机理和细节进行反映存在一定的不合理性。历史数据也无法对不同因素所产生的影响进行准确区分，更无法将灾情的演化趋势进行反映，所以，在对影响电力系统稳定性的相关气象原因进行分析时，由于其包含因素复杂，始终无法保证最终统计结果的科学性。IEEE通常将天气分为三个类别，分别是正常、恶劣和灾难，并且对在不同天气下电力设备出现故障的几率进行统计。基于历史数据而建立的故障模型具有的主要优点在于无需对故障发生的几率进行整合，但该类模型的缺点也十分明显，首先，对天气进行分类包含了极强的主观意识；然后，仅仅使用恶劣天气对其进行概括，无法保证对不同种类灾害发生和演变的规律进行研究；其次，对跨越不同区域的线路故障无法进行区分，也无法对在同一天气状况下所发生的不同线路故障进行区分；最后，历史数据无法对发生灾害的原因和环境进行充分反映，这也会在很大程度上导致建模的过程和最终结论出现偏差[3]。

3.2 致灾机理

以致灾机理为基础所制定的故障模型，不仅可以对电网出现的故障进行准确的体现，还可以对导致故障出现的原因进行分析，但是该模型存在的不足在于它无法对尚未具有准确机理的灾害进行分析和建模，因此，到目前为止，仍旧没有使用纯粹的机理模型进行故障分析的例子出现。

4 群发故障率

从自然灾害的有关因素出发，对其加以考虑，可以发现不同的灾种在对群发故障进行引发的过程中，所形成的时间维度和分布范围均存在一定的不同，由于灾种的渐进性所引发的自然灾害，在不同故障间往往存在大于一分钟的时间差，也就是说发生新故障的时候，之前的故障已经结束了其暂态过程，但是地质灾害所包含的不同故障间往往只存在小于十秒的时间差，所以，在对地质灾害进行研究时，通常将其作为一个场景加以考虑。通过对电力系统的相关因素进行分析可以发现，在不同原则或标准下所制定的不同系统在可靠性方面均存在一定的差异，在复合自然灾害的影响下，针对电力系统所开展的安全预想故障问题，能够被转换为相应的群发预想故障问题，如果在相同的区域内发生了大量的故障，那么就应当对该区域内的风险进行及时的识别，必要时可以对其进行隔离，保证系统的稳定运行。但是需要有关人员注意的是，在对处于复合灾害状态下的电力系统安全性进行分析的过程中，应当对故障发生的间隔进行考虑，也就是说对相继群发故障进行研究时，将其拆分为不同的单种故障是很有必要的（如图1）[4]。

5 结论

综上所述，文章通过对不同种类自然灾害对电网产生的影响进行归纳分析，旨在突出在研究过程中，对灾害发生的时间、空间和形势变化进行探究，并且以此为基础对复合自然灾害进行探究的重要性，仅仅对不同种类的自然灾害进行研究，无法保证复合灾害对电力系统影响研究成果的全面性，因此，在对自然灾害危害性进行评估的基础上，构建相应的评估模型，并且对高风险故障进行规避，是保证故障研究成果准确性的基础。

参考文献

[1] 吴勇军，薛禹胜，谢云云，王昊昊，段荣华，黄伟.台风及暴雨对电网故障率的时空影响[J].电力系统自动化，2016，（02）：20-29+83.

[2] 薛禹胜，谢云云，文福拴，董朝阳.关于电力系统相继故障研究的评述[J].电力系统自动化，2013，（19）：1-9+40.

[3] 薛禹胜，吴勇军，谢云云，文福拴，董朝阳，赵俊华，鞠平.停电防御框架向自然灾害预警的拓展[J].电力系统自动化，2013，（16）：18-26.

[4] 张恒旭，刘玉田.极端冰雪灾害对电力系统运行影响的综合评估[J].中国电机工程学报，2011，（10）：52-58.