考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性分析

汪慈龍

（國網(wǎng)安徽省電力公司六安供電公司 安徽六安 237000）

考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性分析

汪慈龍

（國網(wǎng)安徽省電力公司六安供電公司 安徽六安 237000）

電力需求的增加對電力系統(tǒng)的可靠性方面提出了更高的要求。信息系統(tǒng)的引入顯著提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，但同時這種變化也對電力系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生了一定的影響。因此，分析電力系統(tǒng)可靠性具有一定的現(xiàn)實意義。本文從信息系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的影響和作用入手，對考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析。

信息系統(tǒng)；作用；電力系統(tǒng)；可靠性分析

前言

隨著時代的不斷發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)功能的要求變得越來越復(fù)雜。在這種背景中，相關(guān)信息技術(shù)逐漸開始被應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，使得電力系統(tǒng)產(chǎn)生良好的通信功能、電力供應(yīng)功能等多種功能。信息系統(tǒng)的應(yīng)用對電力系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，除此之外，信息系統(tǒng)也從一定程度上影響了電力系統(tǒng)的可靠性。

1 信息系統(tǒng)與電力系統(tǒng)

1.1 信息系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的影響

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，人們的用電量發(fā)生顯著增加，這些變化對電力系統(tǒng)提出了更高的要求。為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，人們開始將信息系統(tǒng)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，增加電力系統(tǒng)的功能，使得電力系統(tǒng)能夠更好的滿足人們的實際需求。將信息系統(tǒng)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，對電力系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的提升，這種影響促進(jìn)電力系統(tǒng)為人們提供了更加便捷的服務(wù)[1]。

1.2 信息系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的作用

可以將信息系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的作用分成以下兩種不同的作用類型：①間接作用。這種作用類型是指信息系統(tǒng)的相關(guān)功能不直接對電力一次系統(tǒng)產(chǎn)生作用。在這種作用類型中，當(dāng)信息系統(tǒng)發(fā)生故障，電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并不會受到影響。但信息系統(tǒng)功能故障的變化會降低電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，影響電力系統(tǒng)性能的有效發(fā)揮。②直接作用。這種作用類型是指信息系統(tǒng)的功能對電力一次系統(tǒng)產(chǎn)生直接作用。在這種作用類型中，當(dāng)信息系統(tǒng)產(chǎn)生故障之后，電力一次系統(tǒng)也會產(chǎn)生故障，進(jìn)而對人們的正常生活、工作產(chǎn)生不良影響。這里主要以直接作用類型為例，對考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析[2]。

2 考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性模型

這種可靠性模型中主要涉及信息系統(tǒng)和電力系統(tǒng)兩部分。首先需要對信息系統(tǒng)進(jìn)行考慮：

2.1 電力系統(tǒng)可靠性模型中相關(guān)概念

2.1.1 電力一次系統(tǒng)元件的概念

電力一次系統(tǒng)元件是指電力一次系統(tǒng)中涉及的多種電力設(shè)備。電力設(shè)備是保障電力一次系統(tǒng)作用發(fā)揮的基礎(chǔ)。

2.1.2 信息系統(tǒng)功能的概念

信息系統(tǒng)功能是指，電力信息系統(tǒng)在執(zhí)行電力一次系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，涉及多種不同的任務(wù)，這些任務(wù)即為信息系統(tǒng)功能。

2.1.3 電力-信息作用的概念

電力-信息作用表示信息系統(tǒng)功能與電力一次系統(tǒng)元件之間是直接作用的關(guān)系。在這種情況下，信息系統(tǒng)功能的故障會直接引發(fā)電力系統(tǒng)故障。

2.2 信息系統(tǒng)功能可靠性模型

為了更好地完成該模型的描述，需要對其中涉及的邏輯連接和邏輯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確定義：

2.2.1 邏輯節(jié)點(diǎn)的概念

邏輯節(jié)點(diǎn)是指在信息系統(tǒng)功能中，與電力系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)任務(wù)的整體或者部分軟件及硬件的一種抽象。這種抽象的處理方式有助于電力系統(tǒng)可靠性模型描述的實現(xiàn)。由于電力系統(tǒng)中涉及的相關(guān)電力軟件、電力設(shè)備的數(shù)量和種類較為豐富，因此對應(yīng)的邏輯節(jié)點(diǎn)的數(shù)量也較多。

2.2.2 邏輯連接的概念

邏輯連接是指電力信息系統(tǒng)中相關(guān)通信設(shè)備以及通信信道的一種抽象形式?？梢詫⑦壿嬤B接看成電力系統(tǒng)中兩個不同邏輯節(jié)點(diǎn)之間的通路。

2.2.3 變壓器信息系統(tǒng)功能可靠性模型的描述

由于電力系統(tǒng)中涉及的一次元件種類較多，其中變壓器的意義十分重要，因此這里針對變壓器的信息系統(tǒng)功能可靠性模型進(jìn)行分析。該模型主要涉及變壓器、電力-信息作用、變壓器分接頭控制以及人機(jī)接口。其中，人機(jī)接口的作用主要是完成電力人員控制命令的下發(fā)和接收。而變壓器分接頭控制的作用則是通過分接頭控制功能的發(fā)揮保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行[3]。

3 電力系統(tǒng)可靠性分析方法

這里運(yùn)用非序貫蒙特卡羅仿真方法對電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析。

3.1 確定電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)

在電力系統(tǒng)中，影響因素較多。運(yùn)用綜合考慮方式，將期望失負(fù)荷量和系統(tǒng)負(fù)荷削減概率作為分析電力系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。分別用E和L表示上述兩個指標(biāo)，這兩個可靠性指標(biāo)的計算公式分別如下：

其中，Pi表示電力系統(tǒng)處于狀態(tài)i時的概率；Ci表示電力系統(tǒng)處于狀態(tài)i時的實際負(fù)荷削減數(shù)量；S則表示電力系統(tǒng)全部負(fù)荷削減狀態(tài)的集合。

3.2 運(yùn)用該方法對考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析

運(yùn)用該方法對電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析的流程如圖1所示。該方法分析作用的發(fā)揮建立在非序貫蒙特卡羅抽樣的基礎(chǔ)上。在進(jìn)行抽樣的過程中，抽樣依據(jù)主要包含信息系統(tǒng)中相關(guān)元件的實際修復(fù)率和故障發(fā)生率。從抽樣結(jié)果中可以得到電力系統(tǒng)中一次元件的實際狀態(tài)。當(dāng)該步驟完成之后，需要對電力一次系統(tǒng)元件中是否存在電力-信息作用關(guān)系進(jìn)行合理判斷。如果判斷結(jié)果顯示元件狀態(tài)并未發(fā)生變化，則可以直接獲得電力一次系統(tǒng)元件狀態(tài)集；如果判斷結(jié)果顯示元件狀態(tài)發(fā)生變化，則需要對實際的元件狀態(tài)進(jìn)行有效計算。當(dāng)通過非線性規(guī)劃模型分析抽樣得到的電力系統(tǒng)負(fù)荷削減情況符合條件時，才可以進(jìn)行電力系統(tǒng)期望失負(fù)荷量和系統(tǒng)負(fù)荷削減概率指標(biāo)的計算[4]。

圖1 非序貫蒙特卡羅仿真可靠性分析方法的分析流程圖

4 考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性分析

這里以某電力系統(tǒng)為例，在考慮信息系統(tǒng)作用的情況下，對其進(jìn)行電力系統(tǒng)可靠性分析。

4.1 信息系統(tǒng)元件可靠性分析結(jié)果

這里選擇信息系統(tǒng)中的通信線路、交換機(jī)以及監(jiān)控主機(jī)這三種元件為分析對象，上述分析對象的可靠性分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 通信線路、交換機(jī)、監(jiān)控主機(jī)元件的可靠性分析數(shù)據(jù)

4.2 不同的可靠性分析情況

由于考慮信息系統(tǒng)的電力系統(tǒng)可靠性會受到多方面因素的影響，這里將其分成以下兩種情況對其可靠性水平進(jìn)行分析。第一種（A1）：信息系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)為總線型通信網(wǎng)絡(luò)，在這種情況中，需要同時對電力一次系統(tǒng)元件失效和信息系統(tǒng)功能的失效情況進(jìn)行考慮。第二種（A2）：在這種情況中，只需要對電力一次系統(tǒng)元件的失效情況進(jìn)行考慮，而不需要考慮信息系統(tǒng)功能失效的情況[5]。

4.3 考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性分析結(jié)果

在A1和A2這兩種情況中，期望失負(fù)荷量和系統(tǒng)負(fù)荷削減概率這兩個可靠性指標(biāo)的計算結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，當(dāng)考慮信息系統(tǒng)作用時，系統(tǒng)負(fù)荷削減概率和期望失負(fù)荷量分別上升了21.44％和74.35％。這種現(xiàn)象表明，信息系統(tǒng)的應(yīng)用對電力系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生了顯著影響，影響趨勢為可靠性的提升[6]。

表2 期望失負(fù)荷量和系統(tǒng)負(fù)荷削減概率的可靠性計算結(jié)果

5 結(jié)論

信息系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用為人們帶來了更好地供電服務(wù)。電力系統(tǒng)可靠性水平會對人們的正常工作和生活產(chǎn)生影響，因此對電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析具有一定的必要性。需要通過可靠性模型的建立，對系統(tǒng)負(fù)荷削減概率和期望失負(fù)荷量這兩個指標(biāo)進(jìn)行計算。計算結(jié)果表明，信息系統(tǒng)的應(yīng)用使得電力系統(tǒng)的可靠性發(fā)生了顯著提升。

[1]俞斌，郭創(chuàng)新，王越，張理.考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，07：7～13.

[2]陳晨，劉俊勇，劉友波，蔣長江，茍競，劉若凡.一種考慮變電站內(nèi)部的電力系統(tǒng)可靠性分析[J].電力自動化設(shè)備，2015，02：103～109.

[3]許明高.考慮信息系統(tǒng)作用的電力系統(tǒng)可靠性研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，04：192～193.

[4]秦文萍.基于電壓穩(wěn)定的電力系統(tǒng)可靠性評估及薄弱點(diǎn)識別[D].太原理工大學(xué)，2015.

[5]雷宇.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性的應(yīng)用研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2007.

[6]劉念.電力系統(tǒng)信息安全評估方法與安全通信機(jī)制[D].華北電力大學(xué)（北京），2009.

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1004-7344（2016）23-0057-02

2016-8-3