電網(wǎng)生存性評估電網(wǎng)生存性評估指標定義

(1)電能傳輸效率指標

電能傳輸效率指標為電網(wǎng)整體暢通度指標，該指標為電能傳輸路徑數(shù)指標Npa,,,和電網(wǎng)總傳輸功率的乘積與電能傳輸總加權距離指標的比值。

(2)關鍵節(jié)點空間均衡度指標。

關鍵節(jié)點的空間分布均衡度評估指標

定義為關鍵節(jié)點之間的空間距離的平均值，空間均衡度指標值越大說明關鍵節(jié)點分布越分散，電網(wǎng)應對集中攻擊的魯棒性越強。

(3)關鍵支路空間均衡度指標

與關鍵節(jié)點的空間均衡度指標類似，關鍵支路的空間分布均衡度評估指標`}brmrc5定義為關鍵支路之間的空間距離的平均值。

(4)電網(wǎng)結構均衡度指標

將電網(wǎng)暢通性評估中的離差指標的加權和作為電網(wǎng)結構均衡度評估指標以SDI,，電網(wǎng)結構均衡度指標值越大則說明電網(wǎng)中節(jié)點和支路的重要度分布越平均。

(5)關鍵節(jié)點失效承受度

關鍵節(jié)點失效承受度旨在評估電網(wǎng)中k個關鍵節(jié)點失效后整體性能的下降程度。

(6)關鍵節(jié)點攻擊強健度

假定電網(wǎng)受到蓄意節(jié)點攻擊模式，電網(wǎng)性能隨著節(jié)點失效數(shù)的增加而下降。關鍵節(jié)點攻擊強健度，是電網(wǎng)性能下降到一定程度時所需的節(jié)點失效數(shù)，如果節(jié)點失效數(shù)越少則關鍵節(jié)點攻擊強健度越差，如果使得電網(wǎng)性能下降到一定程度的節(jié)點失效數(shù)越多則關鍵節(jié)點攻擊強健度越好。2100433B

電網(wǎng)生存性是對于電網(wǎng)電能傳輸暢通性和電網(wǎng)脆弱性的綜合考慮。一個電能傳輸較為暢通的電網(wǎng)，通常具有更多的樞紐程度較高的節(jié)點和支路，然而當高樞紐程度的節(jié)點或者支路失效后，電網(wǎng)遭受的沖擊也更嚴重。此外，一個在正常運行條件下的電能傳輸暢通性水平較高的電網(wǎng)，可能故障在網(wǎng)絡中的傳播擴散程度也越劇烈，當重要元件遭受攻擊或者失效時電網(wǎng)整體性能的下降程度更嚴重，脆弱性也更高。為此，考量一個電網(wǎng)的生存性水平，應當結合暢通性和脆弱性兩方面來綜合考慮 。

電網(wǎng)生存性指標體系建立在電網(wǎng)暢通性指標體系和電網(wǎng)脆弱性指標體系的基礎之上。從電網(wǎng)整體的角度對電網(wǎng)暢通性的全局指標加以提煉和完善，從電能傳輸路徑數(shù)、電能傳輸總加權距離和電能傳輸效率三個方面實現(xiàn)電網(wǎng)暢通度的測度。在電網(wǎng)脆弱性評估的關鍵指標基礎上派生出電網(wǎng)均衡度指標集和電網(wǎng)強健度指標集。電網(wǎng)均衡度指標集從電網(wǎng)整體結構均衡度和關鍵元件空間分布均衡性兩方面提出包括關鍵節(jié)點空間均衡度、關鍵支路空間均衡度和電網(wǎng)結構均衡度在內(nèi)的三個指標。電網(wǎng)強健度指標集旨在考量重要元件遭受攻擊或因故障失效后電網(wǎng)整體性能的變化程度，包括關鍵節(jié)點失效承受度、關鍵支路失效承受度、關鍵節(jié)點攻擊強健度和關鍵支路攻擊強健

從電網(wǎng)安全評估的分析角度來區(qū)分，現(xiàn)有的電網(wǎng)安全評估可以分為2大類。一類是從微觀的角度，即深入到電網(wǎng)的各個元件，通過分析電網(wǎng)的元件的特征量，如各個元件的電壓、電流、功率、功角等電氣量的絕對數(shù)值以及不同元件之間的電氣量的相對差異，并試圖建立不同元件的不同電氣量之間的聯(lián)系和相互影響機理，最終綜合考慮各個元件的電氣量的健康狀態(tài)，見微知著地得出電網(wǎng)整體的安全狀態(tài)。另一類則是從宏觀的角度，即從電網(wǎng)整體的視角俯瞰式地分析電網(wǎng)拓撲結構的某些統(tǒng)計值的狀態(tài)，如電網(wǎng)節(jié)點的節(jié)點度分布情況(小世界理論等)，并基于統(tǒng)計的思路建立起宏觀指標與電網(wǎng)安全性或者脆弱性的聯(lián)系。

傳統(tǒng)的電網(wǎng)可靠性評估、概率性安全評估、不斷發(fā)展完善的風險評估以及基于安全域的電網(wǎng)安全評估等方法大多偏重于從微觀的角度分析電網(wǎng)安全性。而基于復雜網(wǎng)絡理論和基于圖論等以電網(wǎng)拓撲結構為主要研究對象的安全評估方法則主要側(cè)重于從宏觀的角度分析電網(wǎng)安全性。

經(jīng)過研究者們的不斷探索和努力，無論是微觀式安全評估法還是宏觀式安全評估法都形成了一些卓有成效的研究成果。然而，這兩種思路的安全評估方法仍然存在著進一步完善的空間。

微觀式安全評估法的主要研究對象通常為節(jié)點電壓、支路潮流、發(fā)電機出力、發(fā)電機功角、負荷功率等可以直接觀測、可以直接控制的電網(wǎng)中的“顯性”電氣量。而對于隱藏在輸電潮流表面之下的發(fā)電機與負荷之間電能傳輸路徑缺乏足夠的關注。事實上，電網(wǎng)的主要任務正是保質(zhì)保量地完成電能輸送任務，盡管電能傳輸路徑不易直接觀測和控制，但是電能傳輸路徑解析能夠為電網(wǎng)安全評估提供更加深入和新穎的角度。

無論是基于復雜網(wǎng)絡理論還是基于圖論的宏觀式安全評估法，在對電網(wǎng)建模時往往將電網(wǎng)抽象成一個簡化的網(wǎng)絡。必須承認，在這類抽象的過程之后能夠形成一種新的分析角度，分析出一些微觀式安全評估法所難以察覺的現(xiàn)象和規(guī)律。然而需要注意的是，通過對電網(wǎng)做相當程度的簡化也必然造成對電網(wǎng)本身諸多復雜性的忽略。如，許多基于圖論或者復雜網(wǎng)絡理論的安全評估方法難以考慮電網(wǎng)運行方式的差異對電網(wǎng)安全性的影響。另外，許多類似方法忽視了電網(wǎng)不同節(jié)點類型的差異，如發(fā)電機節(jié)點和負荷節(jié)點盡管都可以等效成一個節(jié)點，但其節(jié)點的功能以及功率流向都不盡相同。

從電網(wǎng)安全評估的分析角度來區(qū)分，現(xiàn)有的電網(wǎng)安全評估可以分為兩大類。一類是從微觀的角度，即深入到電網(wǎng)的各個元件，通過分析電網(wǎng)元件的特征量，如各個元件的電壓、電流、功率和功角等電氣量的絕對數(shù)值以及不同元件之間的電氣量的相對差異，并試圖建立不同元件的不同電氣量之間的聯(lián)系和相互影響機理，最終綜合考慮各個元件的電氣量的健康狀態(tài)，見微知著地得出電網(wǎng)整體的安全狀態(tài)。另一類則是從宏觀的角度，即從電網(wǎng)整體的視角俯瞰式地分析電網(wǎng)拓撲結構的某些統(tǒng)計值的狀態(tài)，如電網(wǎng)節(jié)點的節(jié)點度分布情況(小世界理論等)，并基于統(tǒng)計的思路建立起宏觀指標與電網(wǎng)安全性或者脆弱性的聯(lián)系。

經(jīng)過研究者們的不斷探索和努力，無論是微觀式安全評估法還是宏觀式安全評估法都形成了一些卓有成效的研究成果。然而，這兩種思路的安全評估方法仍然存在著進一步完善的空間。

微觀式安全評估法的主要研究對象通常為節(jié)點電壓、支路潮流、發(fā)電機出力、發(fā)電機功角和負荷功率等可以直接觀測、控制的電網(wǎng)中的電氣量。而對于隱藏在輸電潮流表面之下的發(fā)電機與負荷之間電能傳輸路徑缺乏足夠的關注。事實上，電網(wǎng)的主要任務正是保質(zhì)保量地完成電能輸送任務，盡管電能傳輸路徑不易直接觀測、控制，但是電能傳輸路徑解析能夠為電網(wǎng)安全評估提供更加深入和新穎的角度。

無論是基于復雜網(wǎng)絡理論還是基于圖論的宏觀式安全評估法，在對電網(wǎng)建模時往往將電網(wǎng)抽象成一個簡化的網(wǎng)絡。在這類抽象的過程之后能夠形成一種新的分析角度，分析出一些微觀式安全評估法所難以察覺的現(xiàn)象和規(guī)律。然而需要注意的是，通過對電網(wǎng)做相當程度的簡化也必然造成對電網(wǎng)本身諸多復雜性的忽略。如，許多基于圖論或者復雜網(wǎng)絡理論的安全評估方法難以考慮電網(wǎng)運行方式的差異對電網(wǎng)安全性的影響。另外，許多類似方法忽視了電網(wǎng)不同節(jié)點類型的差異，如發(fā)電機節(jié)點和負荷節(jié)點盡管都可以等效成一個節(jié)點，但其節(jié)點的功能以及功率流向都不盡相同，而某些基于圖論或者復雜網(wǎng)絡理論的宏觀式安全評估方法忽略了該類差異，將會對評估結果的可信度造成影響。

電網(wǎng)生存性評估電網(wǎng)生存性評估的國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)關于電網(wǎng)生存性評估的研究方面，基于電網(wǎng)生存性評估的關鍵線路識別方法，該方法定義了骨干網(wǎng)架的概念，以描述維持系統(tǒng)生存性所必需的關鍵元件和網(wǎng)絡結構，進而給出了骨干網(wǎng)架搜索的數(shù)學模型及相應求解方法。從電網(wǎng)網(wǎng)架的可抵抗性、可恢復性、安全性和連通性四方面出發(fā)，建立了差異化規(guī)劃生存性評估指標體系以及二級指標的線性判別分析評估模型和一級指標的主成分分析評估模型，實現(xiàn)骨干網(wǎng)架綜合生存性評估。提出了提升配電網(wǎng)生存性的切負荷策略。針對艦船電網(wǎng)拓撲結構及電網(wǎng)元件布置的優(yōu)化設計問題，提出以電網(wǎng)生命力性能為主要優(yōu)化目標的艦船電網(wǎng)雙層規(guī)劃模型。

上述研究針對電網(wǎng)的生存性分析的不同方面做出了深入的探索并形成了一系列研究成果，為生存性評估體系的建立提供了重要的研究基礎。從整體來看，國內(nèi)關于電網(wǎng)生存性的研究數(shù)量偏少，仍有許多空白需要填補。

電網(wǎng)生存性評估電網(wǎng)生存性評估的國外研究現(xiàn)狀

國外關于電網(wǎng)生存性評估的研究也給出很多新的思路。提出了一個基于電壓偏移、電壓穩(wěn)定指標、負荷供電可靠性指標加權和的配電網(wǎng)生存性指標，并基于該指標指導配電網(wǎng)重構策略。定義電網(wǎng)生存性為電網(wǎng)遭受多元件同時故障或者敵意攻擊后保持供電的能力，并從提升生存性的角度提出了電網(wǎng)拓撲結構設計方法，還定義拓撲結構生存性的計算方法為計算系統(tǒng)遭受元件停運后仍然能維持運行的能力?？紤]電網(wǎng)電氣距離和電能傳輸路徑冗余度的生存性指標，其中電氣距離基于阻抗矩陣而定義，路徑則依據(jù)電能分布系數(shù)而計算得到，但是該 只從電網(wǎng)拓撲結構的角度考慮電網(wǎng)脆弱性，沒有考慮電網(wǎng)運行方式對脆弱性的影響。建立了電網(wǎng)的生存性模型，但沒有給出具體的生存性定義和指標。智能電網(wǎng)生存性與控制成本之間的關系，而該 中提出的生存性(Survivability)概念為系統(tǒng)遭遇連鎖故障后的仍然存活節(jié)點(Survivals)的比例。

縱觀電網(wǎng)生存性的國外研究現(xiàn)狀，可見國外也沒有對于電網(wǎng)的生存性定義和研究范圍的權威界定。盡管國外學者關于電網(wǎng)生存性的研究成果有許多思路，但都或多或少存在著一些不足之處。

根據(jù)對1965年以來國際上的140次大停電事件的原因進行分析，其中設備故障與自然災害是最主要的誘因，二者占比達79.5%;而系統(tǒng)保護等技術措施不當或處置不力直接造成了停電事故的擴大;電網(wǎng)結構規(guī)劃不統(tǒng)一，電壓等級混亂，長距離、弱電磁環(huán)網(wǎng)較多也造成一些國家電網(wǎng)事故頻發(fā)，另外潮流轉(zhuǎn)移也容易產(chǎn)生嚴重隱患，如連鎖反應等;此外深層次原因有:電網(wǎng)管理體制分散、調(diào)度運行機制不順暢。除上述情況外，自然災害、人為破壞和戰(zhàn)爭等也是大停電的誘因之一，極端氣候條件和人為的蓄意攻擊也會對電網(wǎng)造成嚴重的破壞。這些能夠?qū)﹄娋W(wǎng)安全運行造成重大災害的場景不僅揭示了電網(wǎng)所面臨的問題和困境，也指出了對電網(wǎng)生存性評估研究的切入點。

大停電的發(fā)生揭示了電網(wǎng)本身存在固有的安全隱患

近年來，世界范圍內(nèi)的電網(wǎng)發(fā)生了許多大停電事故。2003年的美加大停電, 2011年巴西東北部大停電，2012年印度相繼發(fā)生號稱是世界上最大的停電事故。2006年我國華中電網(wǎng)發(fā)生了電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故，損失負荷2.60 GW。2009年上海電網(wǎng)發(fā)生一起三相短路事故，切除負荷約1.435 GW。

盡管每次大停電事故的起因和發(fā)展過程各不相同，但大停電的發(fā)生仍然有其必然性，即大停電事故的內(nèi)因是電網(wǎng)網(wǎng)架結構及元件設備長期潛藏的安全隱患。因此，大停電的發(fā)生揭示了電網(wǎng)本身存在固有的安全隱患，如何采取科學的方法發(fā)現(xiàn)這些隱患是必須面對的重要課題。

極端自然災害暴露了電網(wǎng)應對惡劣外部環(huán)境時的脆弱性

極端自然災害對輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行構成了嚴重威脅，影響了輸電系統(tǒng)的安全可靠運行，也給社會造成了巨大的經(jīng)濟損失 收入。1998年1月北美遭受冰風暴襲擊，造成了350萬用戶全部失電 收入。2011年2月新西蘭基督山地震造成該市80%的居民失電五天。2005年2月，湖南的冰風暴突襲嚴重影響了該省電網(wǎng)的安全可靠運行。2005年9月海南受臺風的影響造成電廠解列，導致了海南省省內(nèi)大范圍的停電。2008年我國南方大范圍的低溫雨雪冰凍災害對社會經(jīng)濟的實際影響已遠超過人們的經(jīng)驗估計，電網(wǎng)在此次極端災害天氣條件下顯得極為脆弱。

從冰災可以推想其他自然災害，如雷擊、污閃、洪水、泥石流、臺風和地震等極端自然災害向電網(wǎng)安全評估和防御提出了新的挑戰(zhàn)。

電網(wǎng)在蓄意攻擊場景下的應對能力值得深思

關于自然災害威脅電網(wǎng)安全的反思應該引伸到針對電網(wǎng)蓄意的暴力攻擊，如大規(guī)?？植阑顒雍蛻?zhàn)爭等。這些以前沒有引起人們重視的因素，現(xiàn)在正被更多的人意識到其發(fā)生的可能性以及危害的嚴重性。

事實上，國外已有針對電網(wǎng)的攻擊事故。2013年10月，美國阿肯薩斯州一名男子破壞了3條電網(wǎng)，嚴重妨礙了居民正常生活和當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。美國國土安全部的報告顯示，2012年美國共有198起針對電網(wǎng)設施和其他關鍵基礎設施的襲擊。針對電網(wǎng)的人為、有組織的攻擊將使得破壞范圍更廣、持續(xù)時間更長，由此造成的后果會引起社會大規(guī)模的恐慌，并造成了巨大的損失。美國國家科學院的一份報告警告稱，電力傳輸裝置和變電站均存在被破壞的可能 收入。報告提到，電網(wǎng)是最容易受到攻擊的公共設施，現(xiàn)代電網(wǎng)非常的脆弱。因為電網(wǎng)通常綿延數(shù)千公里使其很容易變?yōu)橐u擊的目標。另一方面由于現(xiàn)在電網(wǎng)采用實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)越來越開放，并從獨立系統(tǒng)演變?yōu)榕c互聯(lián)網(wǎng)連接的系統(tǒng)，這樣使其會因為內(nèi)在錯誤或來自互聯(lián)網(wǎng)的惡意襲擊而導致整個電網(wǎng)癱瘓。

盡管針對我國電網(wǎng)的蓄意攻擊并造成嚴重破壞的事故還不多見，但圍繞蓄意攻擊對電網(wǎng)安全性的影響這一課題開展研究則是非常必要的。

通過對能夠?qū)﹄娋W(wǎng)安全運行造成重大危害的因素分析，可以把其概括為內(nèi)因和外因。內(nèi)因即電網(wǎng)本身存在網(wǎng)架結構設計或者運行方式不合理等方面的缺陷，此類缺陷表現(xiàn)在電網(wǎng)在正常運行狀態(tài)下存在安全裕度偏低、電能阻塞和傳輸不暢。外因即電網(wǎng)運行過程中的來自外界的各類擾動因素，如惡劣的氣象條件、嚴重的自然災害和人為的蓄意攻擊等，典型表現(xiàn)為電網(wǎng)局部的連鎖停電甚至電網(wǎng)安全穩(wěn)定遭受破壞。因此生存性的評估要能夠綜合考慮電網(wǎng)在這兩方面的影響。

近些年來，多發(fā)的大停電事故、極端自然災害和蓄意攻擊等嚴重威脅到電網(wǎng)的安全運行，復雜場景下電網(wǎng)的安全運行受到了極大威脅。生存性評估用于評價系統(tǒng)在遭受各種擾動下完成其關鍵任務的能力，在很多方面取得了顯著的成果。電網(wǎng)對生存性評估的引入，給電網(wǎng)的安全評估帶來了新思路，但這方面的研究仍然很少。從電網(wǎng)生存性評估研究背景著手，分析了三個嚴重威脅電網(wǎng)安全運行的場景以及它們揭示的電網(wǎng)當前面臨的問題。綜述了生存性研究的發(fā)展歷程和電網(wǎng)生存性研究的最新進展。指出了電網(wǎng)生存性研究應該能夠綜合評估電網(wǎng)所面臨的內(nèi)外干擾因素，并能從的微觀和宏觀角度給出電網(wǎng)安全的評價指標。

生存性研究源于軍事領域。隨著日趨嚴重的網(wǎng)絡以及信息系統(tǒng)安全問題的出現(xiàn)，Barnes等人于1993年正式提出了信息領域內(nèi)的生存性概念，即系統(tǒng)的生存性指在遭受攻擊、故障或意外事故時，系統(tǒng)能夠及時完成其關鍵任務的能力 收入。生存性評估的研究對象最初主要是針對信息傳輸網(wǎng)絡，然后被引入到對電網(wǎng)的信息系統(tǒng)進行分析，但仍不是電網(wǎng)本身。隨著人們對電網(wǎng)安全的不斷關注以及生存性技術研究的不斷發(fā)展，針對電網(wǎng)生存性的研究也開始出現(xiàn)，并取得了一些成果。

從影響現(xiàn)在電網(wǎng)安全運行的復雜場景分析著手，分析了大停電、自然災害以及針對電網(wǎng)的蓄意攻擊等三個嚴重危害電網(wǎng)安全運行因素發(fā)生的背景及其它們揭示的電網(wǎng)面臨的問題。綜述了國內(nèi)外關于電網(wǎng)生存性研究的思路、成果和它們的不足之處。分析了電網(wǎng)生存性評估研究與現(xiàn)有電網(wǎng)安全評估的區(qū)別、生存性評估的定位和今后的研究思路。

內(nèi)容簡介

《電網(wǎng)員工培訓評估操作指南》從電網(wǎng)企業(yè)的培訓評估工作實際出發(fā)，結合國家電網(wǎng)公司培訓評估工作文件精神，針對不同級別的培訓評估工作，細述了電網(wǎng)企業(yè)應該如何開展自己的培訓評估工作。本書主要介紹了培訓評估理論體系、電網(wǎng)員工培訓評估流程與標準、電網(wǎng)培訓評估方案與報告范例等內(nèi)容?！”緯且槐娟P于培訓評估工作實際操作的工具書，可供電網(wǎng)企業(yè)人力資源管理人員、電網(wǎng)培訓機構培訓管理人員與培訓評估操作人員參考。2100433B

經(jīng)濟性評估環(huán)節(jié)，是減少和避免交直流混合配電網(wǎng)建設項目決策失誤并提高項目經(jīng)濟效益的重要手段。

傳統(tǒng)的交直流混合經(jīng)濟性評估方法主要包括確定性評估方法及不確定性評估方法。確定性評估方法主要包括靜態(tài)評估法和動態(tài)評估法:靜態(tài)評估法在評價工程項目投資的經(jīng)濟效果時，不考慮資金的時間價值，比較簡單直觀，但也未考慮工程項目在使用期內(nèi)收益和費用的變化及各方案使用壽命的差異;動態(tài)評估法考慮了資金的時間因素，比較符合資金的動態(tài)規(guī)律，因而給出的經(jīng)濟性評價更符合實際，主要包括凈現(xiàn)值法、內(nèi)部收益率法、動態(tài)投資回收期法和費用現(xiàn)值比較法 。

在交直流混合配電網(wǎng)經(jīng)濟性評估中，可以采用靜態(tài)評估對交直流混合配電網(wǎng)的經(jīng)濟性進行初步預估計，但其結果不能用于實際論證。動態(tài)評價法雖然考慮了資金的時間價值，但交直流混合配電網(wǎng)中技術經(jīng)濟變量的不確定性較大，動態(tài)評估法也不能保證評估結果的準確性。2100433B

配電網(wǎng)電能效率取決于其線路、變壓器、電動機等耗能元件的能效水平。如何科學確定不同類型線路、變壓器的能效標準，合理評估它們在運行中的能效水平，有效甄別、管控與減少高能耗元件，全面提升配電網(wǎng)能效水平，《配電網(wǎng)能效評估與降損節(jié)能手冊》旨在解決的問題。|　《配電網(wǎng)能效評估與降損節(jié)能手冊》以國家及國家電網(wǎng)公司最新的標準、導則、規(guī)范為依據(jù)，以高、中、低三層配網(wǎng)元件為研究對象，逐一探索和解答了所述問題，同時對電動機及其他常用低壓電器的能效標準、節(jié)能技術也進行了論述，是廣大降損工作者、能效管理人員的良師益友?！耙粫赵谑郑祿p不用愁；標準來衡量，能效看得見；甄改高能耗，書中有法寶?！眧　《配電網(wǎng)能效評估與降損節(jié)能手冊》既可作為供電系統(tǒng)降損與能效管理人員、電網(wǎng)設計人員的工作手冊，也可供電力職業(yè)技術培訓院校及培訓機構進行降損與能效培訓使用，對用電企業(yè)的電氣人員實施節(jié)能管理、提高用電能效也有較大的參考價值。|