变电站综自信号凑拼.docx

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变电站综自信号凑拼

电力系统安全运行监控与事故预警

内容提要

1、安全运行监控与事故预警的必要性

2、安全科学是保证电力系统运行安全性的理论基础

3、利用监控系统降低电力系统的事故率

4、电力系统的事故链及其监控方法

5、电气设备安全运行状态评估及其应用

6、电力安全监控系统

1、安全运行监控与事故预警的必要性

目前，电力自动化系统中与安全相关的内容集中在：

静态安全分析和动态安全分析

继电保护、LFC等安全自动装置

故障录波等安全分析装置

电气设备在线监测装置

报警信息（异常、故障）处理

……

•上述内容主要是关于电力系统异常、故障的，且侧重于电气元件

1、必要性（续）

•对电力系统事故的研究和应用非常有限：

定性分析。

如：

安全检查表

以事故后分析结果为依据，探索避免事故的措施

缺乏事故前有效避免事故发生的预控措施

对电力系统事故发生的规律认识不足，电力系统事故的研究落后于其它行业

1、必要性（续）

“8.14”美加大停电的反思：

•要求运行人员从海量信息中判断电力系统安全状态将威胁大型电力系统的安全运行

•向运行人员提供实用化的、功能全面的安全监控功能是电力系统安全运行的要求

•EMS需要对安全变量进行优化选择和重点监控

•必须向运行人员提供事故辅助决策手段

1、必要性（续）

“西电东送、南北互供、全国联网”和电力市场化对安全监控提出了更高的要求

•单一设备故障引发系统连锁性大事故的可能性增加，事故影响面扩大

•出现了一些目前认知十分有限的大电网特有的安全问题

1、必要性（续）

目前电力系统安全监控存在的缺陷

•安全监控基础理论之一的可靠性理论无法解释美加大停电中出现的小概率事件

•自动化系统向运行人员提供海量数据

•缺乏安全决策和事故辅助决策

•没有考虑紧急状况下“人”的缺陷对安全决策的影响

•安全科学的理论体系尚未完全形成，缺乏安全监控的理论指导。

2、安全科学是保证电力系统运行安全性的理论基础

•安全科学的理论体系的发展经历了具有代表性的三个阶段：

20世纪50年代以前：

事故学理论

20世纪50年代到80年代：

危险分析与风险控制理论

20世纪90年代以后，现代安全科学

2、安全科学（续）

•事故学理论的基本出发点是事故，以事故为研究的对象和认识的目标，在认识论上主要是经验论和事后型的安全哲学。

•事故学理论包括：

事故分类学（按照管理要求分类的加害物分类法、事故程度分类法、损失工日分类法、伤害程度与部位分类法等，按照预防需要分类的致因物分类法、原因体系分类法、时间规律分类法、空间特征分类法等）

2、安全科学（续）

事故模型论（因果连锁模型即多米诺骨牌模型、综合模型、轨迹交叉模型、人为失误模型、生物节律模型、事故突变模型）

事故致因理论（事故频发倾向论、能量意外释放论、能量转移论、两类危险源论）

2、安全科学（续）

事故预测理论（线性回归论、趋势外推论、规范反馈论、灾变预测论、灰色预测论）

事故预防理论（三E对策论、事后对策论）

2、安全科学（续）

基于事故学理论，电力系统多年来广泛采用了事故的定性分析方法，即对事故进行详细的调查分析、进行事故规律研究、采用事后型管理模式、执行三不放过原则、注重事故致因研究、强化事后整改对策。

•危险分析与风险控制理论以危险和隐患作为研究对象，其理论基础是对事故因果性的认识，以及对危险和隐患事故链的确认。

•危险分析与风险控制理论确认了人、机、环境、管理事故综合要素，主张工程技术硬手段与教育、管理软手段综合措施，提出了超前防范和预先评估的概念和思路。

•危险分析与风险控制理论包括：

安全分析理论（FTA故障树分析、ETA事件树分析、SCL安全检查表、FMEA故障类型及影响分析）

安全评估理论（安全系统综合评估、安全模糊评估、安全灰色系统评估）

风险分析理论（风险辨识、风险评估、风险控制）

人机可靠性理论

隐患控制理论（重大危险源、重大隐患控制、无隐患管理）。

•在电力系统中，安全检查表、危险点分析、故障类型和影响分析、鱼刺图分析、事件树分析、事故树分析等定性预先型安全性分析方法首先得到应用

•现代安全科学以安全系统作为研究对象，建立了人－物－能量－信息的安全系统要素体系，提出系统自组织的思路，确立了系统本质安全的目标

•现代安全科学从安全系统的动态特性出发，研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统，更加强调安全系统的人－物－能量－信息四要素，即人的安全素质、设备和环境的安全可靠、生产过程中能量的安全作用、充分可靠的安全信息流。

•现代安全科学尚未形成理论体系

3、利用监控系统降低电力系统的事故率

理论思路：

证明年事故期望次数的可预测性

研究年事故期望次数预测的统计差分模型

根据统计差分模型研究如何进行监控

1、在[0,t]内，电力系统发生事故的期望次数等价于同期累计事故率函数值。

2、事故间隔样本事故间隔期的概率分布密度函数事故期望次数预测

若事故间隔期的概率分布密度函数不变，根据年事故次数样本，可以预测电力系统未来某一段时期内的事故期望次数。

统计差分模型（续）

•可以将事故影响因素取值空间分层两个部分：

促使事故发生的因素

减少事故发生的因素

•按照大系统理论中的变量集结法：

所有促使事故发生的因素共同作用

危险指数H（k）

所有减少事故发生的因素共同作用

控制指数C（K）

统计差分模型－解析解

如果观测数据的总趋势在考虑的时段范围内是朝事故次数减少的方向发展

利用监控系统降低电力系统的事故率

•结论：

1、当电力安全系统处于稳态时，电力系统年事故期望次数趋于一个稳定的常数而不是0值，年事故期望次数具有可预测性。

2、要降低年事故期望次数：

必须对所有事故影响因素进行监控，使控制指数C向增大方向、危险指数H向减小方向发展；

应重点监控对事故期望次数灵敏度大的事故影响因素和电力系统的事故链。

事故影响因素的灵敏度

利用层次分析法求事故影响因素的重要性权值和

•将事故影响因素划分成不同层次，建立层次结构模型

•构造判别矩阵

•层次单排序和一致性检验

•层次总排序和一致性检验

5、电气设备安全运行状态评估及其应用

理论思路：

提出电网关键设备的在线运行安全评估指标

对离线安全评估方法进行改进，使之适应在线安全评估

利用安全评估结果进行安全预控

电气在线运行安全评估指标

•电气设备的停运危险性：

电气设备在运行过程中，对应于电气设备运行的某种状态，发生停运的可能性程度及与之对应的后果的严重程度的乘积

•和都具有模糊性，所以Dr也具有模糊性，因此Dr可以用模糊评估值来表示

电气在线运行安全评估指标

基于电气设备停运危险性的安全预控

•如果该电气设备的故障可能引起系统安全问题，可以考虑全部转移该电气设备的潮流或重新安排运行方式，将该电气设备立即停电检修

•如果电力系统的当前运行方式不允许该设备停电检修（如电力系统已经处于N-1状态下就经常如此），应该尽可能降低该设备上的潮流

•按照电气设备安全状况进行安全约束调度，让停运危险性大的电气设备承担较小的潮流，让停运危险性小的设备承担较大的潮流

如何构建变电站安全监控系统

•基本思路：

1、研究变电站安全监控系统的特征

2、研究构建变电站安全监控系统的平台

3、构建安全监控系统

变电站安全监控系统的特征

•集成和处理设备、环境、人和管理四个方面的知识流

•对各个不同的岗位产生有效的实时安全知识流

•可以进行变电站的事故安全预警与决策

构建变电站安全监控系统的平台

•应该可以方便地实现变电站安全监控系统的典型特征

•实时在线应用的智能管理系统INTEMOR可以满足要求，其特点是：

集成了符号推理、数值计算、不同的知识库系统、实时控制、Internet、通信技术，它有能力处理相互冲突的信息，并且用户很容易更改知识库。

INTEMOR系统处理上述实时知识流，采用正向推理判断事故，采用反向推理寻找事故原因，系统不仅提供了正常运行的状态监视，而且在事故早期给操作人员提供了采取快速恰当行动的措施，解释事故发生的原因和后果，同时提供专家建议和在各种手册/规则中的相关依据

变电站综合自动化基本概念