基于多因素分析的复杂电力系统安全风险评估体系(2)
此外还有一些潜在危害严重的环境因素,如台 风、冰灾、地震、洪水、战争等。如1988年加拿 大魁北克大停电、2005年我国海南省大停电、以及 2008年南方冰灾引起的大停电,都是遭遇极端灾害 性天气导致的[9_10]。
(2)电力设备故障。设备故障是引发大面积停 电的常见形式,除了上述气候和环境引起的设备故 障外,电力设备本身的电气性能和机械性能也可能 出现故障或失效。国内外近年来发生的多起大面积 停电事故的分析表明,由于保护误动、拒动以及大 负荷转移过程中引发的保护连锁动作,是最终导致 系统发生大面积停电事故的主要原因之一。2009年 巴西大停电的直接原因就是继电保护误动导致系 统振荡[11]。
(3)供需平衡破坏。负荷或发电容量的突变导 致系统功率不平衡,是引发大面积停电的主要原因 之一。引起负荷或发电容量突变原因有许多,如气 候因素导致负荷突然增大或减小,受端电网重要输 电通道故障,输电线路故障或系统解列损失大量负 荷或发电容量等。1987年法国西部大停电和东京大 停电,就是由于负荷或发电容量突变导致的[12]。
(4)人为失误及蓄意破坏。人为失误可能发生 于电力生产的各个环节,如规划设计、设备生产、 系统运行与维护等。美加"8.14"大停电事故调查 报告中指出,事故发展演变的原因之一是电网公司 在输电走廊维护、可靠性标准执行、调度通信系统 维护、事故处理等工作中存在不足。恐怖分子和心 怀不满的极端分子的蓄意破坏也是造成大停电事 故的重要因素,例如"9.11"后的美国电力通信系 统的恐怖袭击事件[13]。
(5)管理存在不足。引发大面积停电事故的内 部因素还包括电力系统的管理模式。由于电力系统 运行的各个环节都离不开相应的管理,因此管理模 式如果不适应更复杂的各种外界因素扰动,可能导 致大面停电事故的最终产生。我国的电力企业和政 府监管机构在电力系统安全工作的实施方面的出 发点有所区别,企业侧重从技术角度出发来实施, 政府则侧重从发挥监管职能的角度实施。企业要同 政府共同制定合适的安全裕度。
根据以上对引发大面积停电因素的分析可以 建立一个以大面积停电作为顶上事件的事故树,从 而列出与大停电事故的详细原因。
事故树分析(fault tree analysis,FTA)是安全系 统工程的重要分析方法之一[14],它能对各种系统的 危险性进行辨识和评价,不仅能分析出事故的直接 原因,而且能深入地揭示事故的潜在原因。用它描 述事故的因果关系直观、明了,思路清晰,逻辑性 强,既可定性分析,又可定量分析。图1给出了大 面积停电事故树的基本结构。
又要便于企业和电力监管部门应用。因此本文提出 第1级事件为结构、技术、设备、管理。结构事件 主要从电力系统的整体结构和供需平衡上来考察 可能引发大面积停电的因素;技术事件主要从电力 系统安全稳定控制和灾害防护技术方面来考察可 能引发大面积停电的因素;设备事件主要从电力系 统设备本身的可靠性方面来考察可能引发大面积 停电的因素;管理事件主要从电力系统运行管理的 合理性方面来考察可能引起大面积停电的因素,由 于管理风险涉及的因素较其他几方面更为复杂,同 时管理本身也是一门系统性极强的学科,所以对管 理风险应该专门立项进行研究,因此图1用虚线表 示本文不对其进行深入分析。另外每个第1级事件 中都包含了人为失误和蓄意破坏的因素。
2电力系统安全风险评估体系
2.1评估的主要实施流程
基于对大面积停电的多因素分析本文提出了 一套以监管为主导的电力安全风险评估体系。它将 第3方监管与企业自主安全生产结合起来,从实用 化和防止电力系统大面积停电的角度来评估和监 管复杂电力系统潜在的安全风险。
评估的基本流程如图2所示。包含的步骤为:
(1)成立评估领导小组和评估工作小组。评估 工作小组需要针对上一次风险评估(评估应该定期 进行)后得出的风险较大的问题进行检查,以确定企 业关于降低风险的措施是否完成。评估工作小组根 据检查的结果确定本次评估内容。
(2)本次评估开始前电力企业需要根据评估体
之后利用评估指标体系对 被评估对象的结构安全风险、技术安全风险、设备 安全风险3个方面进行评估,得到被评估电力系统 的大面积停电风险,并且根据评估结果反映的系统 薄弱环节制定相应的安全风险对策。
(3)评估主体内容完成之后,要根据安全风险 对策所制定的内容,提出完善安全监管措施的建 议。最后撰写并提交安全风险评估与对策研究报 告,整个评估过程结束。
整个评估过程必须建立在正确的评估依据之 下,这些依据包括:国家法律、行政法规、部门规 章、规范性文件等。流程中最重要的部分是利用评 估指标体系进行评估,因此下面将具体介绍评估指 标体系的构成与指标的计算方法。
2.2安全风险评估指标体系
根据事故树的分析,评估指标体系将大面积停 电作为零级指标,结构风险、技术风险、设备风险 3个方面作为一级指标进行层层划分。如图3所示, 指标体系的最后一层为4级评估指标,对应大停电 事故树的基本事件。4级评估指标分为4类:
(1)直接由负荷削减量反映风险的指标。
(2)反映电力系统状态,间接由负荷削减反映 风险的指标。
(3)反映风险变化趋势的设备风险增长率指标。
(4)定性指标。
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