上海电网重要基础设施脆弱性评估研究

发布时间：2017-07-05 04:19

  本文关键词：上海电网重要基础设施脆弱性评估研究

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【摘要】：随着社会经济的飞速发展,电力系统步入了大电网、大机组和特高电压时代,逐渐发展成为具有超大规模的复杂系统。电网的大规模互连实现了更大范围内资源的优化配置,但同时也降低了电网运行的安全稳定程度,造成各类电网突发事件频发,带来重大社会影响和经济损失。本文以电网重要基础设施,主要指枢纽变电站、换流站和高压输电线路为研究对象,在分析各类电网突发事件作用机理的基础上,重点研究其物理脆弱性的构成,构建了脆弱性评估框架体系,提出科学有效的评估方法,为采取有效降低电网重要基础设施脆弱性的对策措施提供科学依据。首先,在研究电网重要基础设施脆弱性定义和内涵的基础上,分析了电网重要基础设施突发事件的作用机理,明确了电网重要基础设施脆弱性的构成及致灾因子影响要素。以枢纽变电站、换流站和高压输电线路(含杆塔)为脆弱性评估的基本单元,以主要设备设施为基本评估对象,构建了基于压力(P)、状态(S)、响应(R)为基础指标的PSR脆弱性评估模型。基于PSR模型的三个维度提取了脆弱性评估指标,并运用粗糙集法进行约简,形成脆弱性评估指标体系。借鉴其它领域比较成熟的评估方法,进一步研究提出了电网重要基础设施脆弱度指数的计算方法与等级划分标准和依据。其次,在PSR脆弱性评估模型构建基础之上,应用三角图法对枢纽变电站、换流站及高压输电线路(含杆塔)等评估单元进行了脆弱性分类研究,重点以上海500kV“杨行.杨高”输电线路为样本进行了实例验证,计算分析了该输电线路“5109”一段所包含的71个线段的脆弱性类型,从而为更加有针对性的提出改进措施提供科学依据：运用DEA数据包络分析法,以上海市500kV泗泾变电站、500kV黄渡变电站等9座500kV变电站为样本进行脆弱性指数测度实证研究,应用DEA优化模型进行了样本变电站的脆弱性指数测度分析,验证了模型的有效性并给出了脆弱性测度排序的结论及合理解释。最后,综合运用本文研究成果,结合国家电网公司脆弱性评估管理工作的实际需求,在国家电网公司SoTower系统开发平台之上,开发了电网重要基础设施脆弱性评估及预警系统,形成了由脆弱度评估、数据统计分析、预警管理及基础信息管理等几大功能模块组成的评估管理系统,实现了各级电力公司开展脆弱性自我评估及专家评估工作的功能,并可对采集的数据进行有效分析,依据既定的阈值进行不同程度的脆弱性风险预警,从而及时有效的甄别电网重要基础设施运行中的薄弱环节,并采取有针对性的安全与应急预控措施,有效预防电网突发事件的发生,全面提升电网安全管理水平。
【关键词】：电网 突发事件 脆弱性评估 三角图法 PSR
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F426.61
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 引言13-16
• 2 文献综述16-33
• 2.1 脆弱性相关理论及研究现状16-22
• 2.1.1 脆弱性研究概况16-19
• 2.1.2 脆弱性评估领域19-20
• 2.1.3 脆弱性评估特征20-21
• 2.1.4 脆弱性评估实证研究21-22
• 2.2 脆弱性分析方法与模型22-26
• 2.2.1 脆弱性评估的主要方法22-25
• 2.2.2 脆弱性分析的典型模型25-26
• 2.3 电力系统脆弱性研究现状26-28
• 2.3.1 电力系统结构脆弱性研究现状26-27
• 2.3.2 电力系统物理脆弱性研究现状27-28
• 2.4 重要基础设施脆弱性评估研究现状28-29
• 2.5 研究内容与研究方法29-33
• 2.5.1 研究内容29-30
• 2.5.2 研究方法30-33
• 3 电网重要基础设施脆弱性的构成与事件作用机理研究33-49
• 3.1 电网重要基础设施脆弱性的内涵33
• 3.2 电网重要基础设施脆弱性中的灾害体33-38
• 3.2.1 自然灾害和气候34-37
• 3.2.2 人为破坏37-38
• 3.3 电网重要基础设施脆弱性中的承灾体38-41
• 3.3.1 变电站39-40
• 3.3.2 输电线路40
• 3.3.3 换流站40-41
• 3.4 承灾体和灾害体之间的关系41-42
• 3.4.1 电力系统二次设备41-42
• 3.4.2 应急救援能力42
• 3.5 电网重要基础设施脆弱性作用机理分析42-47
• 3.5.1 灾害体(致灾因子)的威胁分析43-46
• 3.5.2 承灾体脆弱性因素分析46
• 3.5.3 恢复力要素分析46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 4 基于PSR模型的电网重要基础设施脆弱性评估体系研究49-85
• 4.1 脆弱性评估体系框架49-51
• 4.1.1 评估目的49
• 4.1.2 评估单元与对象49
• 4.1.3 评估要素49-51
• 4.2 脆弱性评估指标体系构建51-65
• 4.2.1 指标体系建立方法51-52
• 4.2.2 传统的指标体系建立方法52-54
• 4.2.3 基于PSR模型的指标体系构建方法54-55
• 4.2.4 评估指标设计思路与指标要素55-58
• 4.2.5 粗糙集法约简后的指标体系58-65
• 4.3 脆弱度指数基本计算方法与等级划分65-72
• 4.3.1 压力指数(VP)65-68
• 4.3.2 状态指数(VS)68-70
• 4.3.3 响应指数(VR)70-71
• 4.3.4 总体脆弱性指数71-72
• 4.4 基于三角图法的脆弱性分类方法研究72-76
• 4.4.1 三角图法的适用性72
• 4.4.2 三角图的构造原理72-73
• 4.4.3 三角图法确定脆弱性类型73-75
• 4.4.4 三角图法确定脆弱性类型变化趋势75-76
• 4.4.5 三角图法评估的基本步骤76
• 4.5 DEA模型在脆弱性指数测度分析应用76-83
• 4.5.1 DEA评估模型简介76-77
• 4.5.2 DEA模型脆弱性评估的适应性77
• 4.5.3 DEA脆弱性评估的建模思想77-79
• 4.5.4 DEA脆弱性评估模型的构建79-82
• 4.5.5 DEA模型脆弱性评估流程82-83
• 4.6 本章小结83-85
• 5 上海电网重要基础设施脆弱性评估实例研究85-105
• 5.1 “泗泾”500kV变电站脆弱性评估实证研究85-91
• 5.1.1 泗泾变电站概况85-86
• 5.1.2 脆弱性评估情况86-89
• 5.1.3 脆弱性类型分析及对策措施89-91
• 5.2 500kV“杨杨线”三角图法脆弱性分类实证研究91-99
• 5.2.1 500kV杨杨线概况91-93
• 5.2.2 输电线路脆弱性指数93-95
• 5.2.3 脆弱性类型分析及对策措施95-99
• 5.3 上海500kV变电站(9座)的DEA模型实证研究99-103
• 5.3.1 样本的选取与数据来源99-100
• 5.3.2 评估指标的处理100-101
• 5.3.3 脆弱性指数测度与分析101-103
• 5.4 本章小结103-105
• 6 电网重要基础设施脆弱性评估及预警系统开发105-124
• 6.1 系统开发目的105
• 6.2 系统总体设计105-108
• 6.2.1 系统设计原则105-106
• 6.2.2 开发平台的确定106
• 6.2.3 数据库设计106-107
• 6.2.4 网络集成107
• 6.2.5 WebGIS应用服务107-108
• 6.3 系统架构108-111
• 6.3.1 系统总体架构108
• 6.3.2 系统功能模块设计108-110
• 6.3.3 系统部署结构110-111
• 6.4 系统功能模块实现111-122
• 6.4.1 登录界面111
• 6.4.2 系统首页111-113
• 6.4.3 脆弱度评估113-117
• 6.4.4 统计分析117-118
• 6.4.5 预警管理118-120
• 6.4.6 基础数据维护120-122
• 6.5 本章小结122-124
• 7 结论124-127
• 7.1 主要结论124-125
• 7.2 创新点125-127
• 参考文献127-135
• 附录A 脆弱性评估原始指标体系135-153
• 附录A-1：压力(P)指标要素135-137
• 附录A-2：状态(S)指标要素137-152
• 附录A-3：响应(R)指标要素152-153
• 附录B 脆弱性评估指数取值标准153-173
• 附录B.1：压力(P)指数取值标准153-162
• 附录B-2：状态(S)指数取值标准162-170
• 附录B-3：响应(R)指数取值标准170-173
• 附录C 电网重要基础设施脆弱性评估调查问卷173-177
• 作者简历及在学研究成果177-179

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本文编号：520510