2016, Vol. 34 
目前，国内电网企业主要通过设备状态评价、风险分析、制订最优检修计划的方法进行设备状态检修.作为状态检修工作的重要环节，输变电设备风险评估在权衡设备自身及其在电网内的重要程度的同时，重点解决了风险设备的检修排序问题.
2012年内蒙古电力（集团）有限责任公司在输变电设备状态检修辅助决策系统中设计应用了输变电设备风险评估模块.但是，实际运行情况表明，该评估模块无论在设计理念、函数模型以及运行模式方面已无法满足现阶段指导输变电设备检修策略制订的要求.对此本文从评估模块架构的完整性、全面性及操作性方面入手，针对旧版风险评估模块的实用化改进方案进行了详细分析.
1 输变电设备状态检修辅助决策风险评估模型及流程改进 1.1 风险评估模型的改进内蒙古电网输变电设备风险评估模块于2012年完成初版设计并接入输变电设备状态检修辅助决策系统，以设备状态初级评价结果作为评定风险设备的依据，结合设备资产情况及可能发生的故障对电网安全、自然环境、经济效益产生的风险影响，量化影响因子，计算设备运行的风险值.近年来随着研究的不断细化、深化，各大省网公司对风险评估方法进行了详尽的理论研究[1]，借助风险坐标图法、蒙特卡罗方法、失效模式与影响分析、事件树分析等评估方法开展风险评估，重新定义了风险评估基础模型[2-6].
新模型将侧重于设备自身资产损失的全寿命周期管理与侧重于电力系统损失的供电可靠性相结合，综合考虑最终影响检修决策可靠性及经济性的设备损失、人身环境、系统损失和社会损失4者的风险因子，兼顾输变电设备风险因素的客观性、多样性及不确定性等特点，重新定义了风险评估量化模型的函数关系.风险值R 按公式（1）计算[7]，最终根据风险值确定设备风险等级.风险因子的选择原则不仅限于设备自身风险的概率，而且涉及其他故障导致的风险概率.
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(1) |
式中Ri—设备损失、人身环境、系统损失和社会损失的独立风险值；
Wi—依据待评价设备的4类风险因子确定的权重关系下的系数；
p—设备故障概率，通常考虑的因素包括设备缺陷分类、设备状态等级（正常、注意、异常、重大异常）等；
Li—不同风险因子造成的损失.
1.2 风险评估流程的改进获取准确的输变电设备状态诊断评价结果是有效开展设备风险评估的基础.开展风险评估所需的3类重要信息分别为设备资源信息、设备状态诊断评价信息以及设备故障概率.其中，设备资源信息、设备状态诊断评价信息直接来源于输变电设备状态检修辅助决策系统.设备资源信息为以手工、自动或定期更新等方式录入输变电设备状态检修辅助决策系统数据处理层的“设备台账信息”“例行试验数据”“在线监测指标”“基层巡视记录”“设备缺陷记录”“设备检修记录”等设备关键状态量.设备状态诊断评价信息是基于输变电设备状态检修辅助决策系统，按照输变电状态检修管理思路，逐一对各类设备的关键状态量建立评价导则；根据劣化程度、权重系数等重要指标构建完整的高级评价量化打分算法；依托专家知识库及其他高级诊断程序得到可以直接用于指导生产实践的评价结果[8].利用得到的评价结果，根据改进后的风险评估函数关系，将系统损失风险细化为负荷损失风险及系统安全风险；在人身环境风险评估依据中增加适用的法律法规；在社会损失风险中补充设备故障后的间接停电损失，将设备自身与外部的损失相结合，使用统一的货币指标作为风险评估结果.
与2012版风险评估模块中风险评估流程相比，改进后的风险评估流程更符合设备运行于大电网评估环境的实际情况.改进后的输变电设备风险评估流程如图 1所示.
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图 1 改进后的设备风险评估流程改进后的设备风险评估流程 |
2012版风险评估模块设计之初将风险评估模型的人为设定因素设为主要参考因素，缺陷指数、系统损失严重度、权重系数等的选取均采用归一化的绝对取值方式，导致风险值的可参考性降低.风险评估量化模型函数关系的重新定义及设备风险因子量值化方式的细化丰富了各参量的物理意义，比较全面地体现了电力生产的复杂性，从设备自身到模块整体双向参考，评价方法更加符合输变电设备的实际运行状况.
2.1 设备故障概率统计方法的改进根据改进后的风险评估量化模型函数关系，各风险因子量化计算的原始信息中均涉及设备故障概率的计算.设备故障概率按照公式（2）计算[7]，为避免大指数运算带来的误差，按照设备状态评价结果的不同级别，需将缺陷指数d 调整为各统计样本状态在各区间的中间值（缺陷指数取值范围与不同设备状态的对应关系见表 1），即0.5（正常）、1.5（注意）、2.5（异常）、3.5（重大异常）.
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(2) |
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表 1 不同设备状态与设备缺陷指数取值范围的对应关系 |
式中d—设备状态对应的缺陷指数.
2.2 系统损失风险评估模型的改进在规模效益下的大电网互联时代，网内各元件的关系愈加紧密复杂，由于不同层次间的输变电设备相互关联性大幅增加，并呈现层层递进的趋势，单一设备的单一故障极易在整个系统中产生链式反应，波及区域电网甚至全系统的安全运行.旧版风险评估模型在计算系统损失风险时仅对电网事故损失程度进行分段区分，人为定义了等级和取值范围，与实际情况相差甚远.
改进的系统损失风险评估模型从稳态和暂态2个方面丰富了系统各关联状态的根本定义，其稳态的主要影响因素包括元件过载、电压过低、静态电压崩溃、连锁故障等；暂态影响因素包括功角失稳、电压失稳、震荡失稳等.从中选取参考意义较大的潮流越限（S1）、电压越限（S2）、电压失稳（S3）以及连锁故障（S4）4类损失的严重度合成系统的某一特定时刻状态的严重度（S0）.其中，连锁故障严重度仅在系统发生该类故障时作为单一系统损失严重度的唯一来源，对于未发生该类故障的系统，其损失严重度不具有参考价值，此时的系统状态损失严重度应为潮流越限（S1）、电压越限（S2）、电压失稳（S3）之和[7].2类系统状态损失严重度计算按公式（3）、（4）计算，函数关系如图 2—图 5所示.
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图 2 潮流越限严重度函数关系 |
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图 3 电压越限严重度函数关系 |
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图 4 电压失稳严重度函数关系 |
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图 5 连锁故障严重度函数关系 |
（1） 连锁故障时系统损失严重度：
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(3) |
未发生连锁故障时系统损失严重度：
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(4) |
由于重新拟合的风险评估函数模型中因子、因子取值范围与权重仍采用归一值计算方式，说明该评估方法适用于指导某类设备的集体化风险决策.从生产实际情况考虑，输变电设备风险评估属于实用化应用技术，在应用中增加批量计算功能，可根据不同的任务同时计算同1个变电站内所有设备的风险值或不同管辖单位的同一类设备的风险值等，大大提高评估模块的可操作性.
3.2 触发计算风险模式为更好地实时监视设备的运行风险，需充分利用输变电设备状态检修辅助决策系统中不断变化的海量实时设备信息，在无需人为发动即可实现输变电设备风险动态评价的基础上，对输变电设备进行闭环评价，并在风险评估界面置顶显示超过风险限定标准的设备，达到对某特定时限（单位可以根据需要设定为小时、日、周等）的输变电设备进行风险评估、消缺情况等实时跟踪的目的.
4 结语本文针对2012版输变电设备风险评估模块各风险因子的选取及取值过度人为化造成风险评估结果缺乏可信度的问题，通过采取改进风险评估函数模型以及增加运行模式2种方法弥补了原模块的不足，根据重新定义的评估函数关系，细化了风险评估必需的故障概率和影响系统损失的潮流越限、电压越限、电压失稳、连锁故障4类损失的严重度计算方法，并增加批量计算及触发计算2 种运行模式.改进后的评估模块更好地平衡了安全、效益及成本三者之间的关系.
输变电设备风险评估作为输变电设备状态检修辅助决策系统的功能延伸，在提取资产及评价结果等信息的基础上，引入故障概率，对在运设备进行风险量化评估，基本实现了风险的可视性管理.
| [1] | 魏守耀, 刘越. 变电设备风险评估管理[J]. 电工文摘 , 2015 (6) :43–45. |
| [2] | 白恺, 罗日成. 输变电设备风险评估[J]. 中国电力 , 2009, 42 (10) :48–51. |
| [3] | 黎新, 刘振通. 变电设备状态评价与风险评估系统建设与应用[J]. 广西电力 , 2016, 39 (2) :61–64. |
| [4] | 付瑞杰, 姬亚南. 基于风险的输变电设备状态检修实用化技术研究[J]. 山东工业技术 , 2016 (1) :183. |
| [5] | 阎洁. 基于状态评价及风险评估的变电设备状态检修方法探讨[J]. 低碳世界 , 2015 (32) :58–59. |
| [6] | 喇元, 王红斌, 陈忠东. 基于状态评价及风险评估的输变电设备状态检修策略的研究[J]. 广东电力 , 2010, 23 (10) :36–40. |
| [7] | 国家电网公司.Q/GDW 1903-2013输变电设备风险评价导则(试行)[S].北京:国家电网公司,2013. |
| [8] | 郭红兵, 夏洪刚, 闫军, 等. 输变电设备状态检修辅助决策系统开发与应用[J]. 内蒙古电力技术 , 2013, 31 (4) :1–6. |