（3）说明书
①技术领域：本发明涉及一种电网基础设施脆弱性评估方法，尤其是涉及一种基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法。
②背景技术。
脆弱性的研究最早集中于自然界领域，如地下水和生态系统等领域的探讨。从已有的文献可知，长期以来我国电力系统安全性评估主要是针对电力系统本身建模和故障分析计算，注重研究系统结构及运行方式，即技术脆弱性。按研究角度的不同可将电力系统技术脆弱性分为状态脆弱性和结构脆弱性。状态脆弱性研究电网中各状态变量偏离正常状态及距离临界状态的程度；结构脆弱性则研究电网中某个单元在网络结构中的重要程度。
根据电力系统脆弱源不同，提出了不同的电网脆弱性评估方法。通过文献调研发现，目前主要的电网脆弱性评估方法大致有以下几类。
a．确定性评估方法。所谓确定性评估方法，即通过校验系统在若干极端严重事故后的稳定状态变化来确定系统的安全水平，通过定义具有直接物理意义的技术指标，如灵敏度技术、能量裕度、潮流、直接法等，来作为评估电网脆弱性的尺度。这些指标往往以最严重事故作为判断标准，没有考虑事故发生的随机性及电网的复杂性，得出的结果偏于保守。
b．基于暂态能量裕度的电力系统脆弱性评估。该方法的分析思想为从能量裕度角度对电力系统脆弱性进行分析。使用概率和能量裕度两个指标来进行对系统脆弱性的评估以确保避免诸如严重程度高但发生事故概率小的事件被忽略掉。为了最终建立针对整个系统计算其综合脆弱性的概率指标以及能量裕度指标的模型，需要通过利用范数理论和概率理论，来进行设置对各事故脆弱性的概率指标和能量裕度指标，并最终根据此模型提出对电力系统脆弱性的评估算法。
c．基于有向权重图和复杂网络理论的电力系统脆弱性评估。为了利用复杂网络理论进行脆弱性分析，首先要将电网等效为含有节点和边的复杂网络，其中涉及两个主要的结构特征参数：节点度和线路介数。为了保证电力系统拓扑模型的有效性，首先建立电网的等效图模型，在复杂网络理论的基础上提出判别系统薄弱元件的方法，并以此分析电网在连锁故障反应下的脆弱性。
d．概论评估方法。电网事故的发生具有不确定性，但也并不是没有规律可循，比如电网扰动概率符合泊松分布等。概论分析方法是假设电网某些扰动发生的概率以及传输线路蔓延的概率，通过概率分析得到电网的脆弱性。
e．风险评估方法。“风险”在广义上可理解为特定的不希望事件发生的可能性（概率）及发生后果的综合。可能性和严重性是风险的两个特点，风险评估的目的是研究危险事件发生的可能性及其发生后所导致后果的严重性。对电力系统来说也就是在现有的电网运行环境下，不希望的扰动导致电网不能安全运行的可能性及对导致的后果的一种度量。根据这种度量来评估电网的脆弱性。
从风险暴露的观点来量化脆弱性，给出故障发生的概率以及其产生的后果，并以Nordic电力系统为例，提出了电网关于能量短缺、容量不足以及电网故障的脆弱性。
总结现有的对电力系统脆弱性分析问题的研究方法，确定性评估方法往往以最严重事故作为判断标准，没有考虑事故发生的随机性及电网的复杂性，得出的结果偏于保守；利用暂态能量裕度的分析方法，忽视了系统物理约束条件；复杂网络理论与有向权重图的方法也类似指出了系统中重要的一些节点，缺少了对其他部分的关注，同时也没有具体给出系统可能受到的损失；基于概率论与风险分析的方法，没有考虑到人为主观的外部因素。这5种方法多是从电网自身结构和运行条件出发，研究电网的技术脆弱性，包含2部分内容：一是状态脆弱性，即电网受到扰动或者故障之后，状态变量发生变化以及向临界值逼近，反映电力系统从稳定运行状态过渡到临界失稳状态的过程，反映了系统承受干扰的能力；二是结构脆弱性，指网络中某一单元或某一些单元退出或相继退出运行（连锁故障模式）后，网络保持其拓扑结构完整并正常运行的能力。
③发明内容。
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点。
a．算法先进，本方法通过建立PSR模型分析电网基础设施脆弱性，并且进行了全面系统的评价，包括对灾害体、承灾体以及他们之间关系的类型和技术特点进行了二级评价，分析彻底。
b．考虑全面，在建立PSR模型的评估指标时，就已经将PSR模型的三个要素的内容全部分析概括进去，对所有的二级评价指标进行了评分，建立起全面的PSR模型。
c．分析客观，通过专家评价的方式，对所有的二级评价指标进行了客观的评分，保证了评分的真实性，进而建立了准确的PSR模型。
一种基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法如图33-1所示。
图33-1 一种基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法
④具体实施方式：下面结合图33-1和具体实例对本发明进行详细说明。
一种基于PSR模型的电网基础设施脆弱性评估方法如图33-1所示。根据电网基础设施的PSR模型计算得到电网基础设施脆弱性评估等级，并根据脆弱性评估等级进行相应的加强措施，表33-1为电网基础设施脆弱性响应指数等级划分表。
表33-1 电网基础设施脆弱性响应指数等级划分
根据国网上海市电力公司泗泾500kV变电站的部分基础数据和我国电网基础设施历史事故资料，并结合专家咨询的方法，按照本项目构建的电网基础设施脆弱性评估指标体系，分别从压力、状态和响应三个方面，对脆弱性评估指数进行计算并确定脆弱性等级，最后运用三角图法对变电站进行脆弱性评估，分析变电站脆弱性的类型。
泗泾变电站位于上海市松江区泗泾镇小长村118号（距泗泾镇约1km处），东西北侧紧临泗泾塘、北泖塘和小尺浜环绕，占地面积91635m2，房屋建筑面积3831m2。其中主控楼为808m2，生活楼为640m2。站前区设有绿化区域和水泵房等。(https://www.daowen.com)
由于上海南部地区的闵行、漕河泾、虹桥3个开发区负荷发展迅速，国家电网公司以国电（1998）389号文《关于上海500kV变电所及π接线，杨行500kV变电所工程初步批复》，批准建设吴泾电厂八期工程，并配套建设500kV泗泾变电站等配套工程，为已建或计划建设的220kV变电站提供电源，同时满足上海南部地区用电负荷发展的需要，并改善上海南部地区220kV电网结构，提高供电可靠性，为实现220kV电网分片运行做准备。
泗泾变电站建设单位为上海超高压输变电工程筹建处，由华东电力设计院设计，上海电力建设局第三分公司承建土建部分，上海送变电工程有限公司承担电气安装、调试，上海电力监理有限公司监理。首期工程于1998年12月28日开工，2001年1月5日竣工投运，工程投资人民币51445万元（含外汇2500万美元）。
泗泾变电站由500／220／35kV3个电压等级组成，主变压器设计远景为安装500kV主变压器4组。500kV远景规划为母线双分段，建6个完整串、12个单元，即进出线8回和主变压器4组。
目前泗泾变电站全站的变电容量为350万kV·A。电系上共有500kV，220kV，35kV3个电压等级：
500kV系统采用3／2接线方式，现投运6串，其中4串完整串，2串非完整串，负荷为泗新5151线、泗余5152线，渡泗5101线、渡泗5108线、泗塘5150线、泗练5149线共6条线路，500kV断路器16台，联结着上海电网的黄渡、新余、练塘这3个500kV变电站，主变压器4台，1和2号主变容量75万kV·A，3和4号主变容量100万kV·A，总计为350万kV·A。
220kV系统采用3／2接线方式，现投运12串完整串，负荷为泗辰4111、泗辰4112，泗祥4115、泗祥4116、泗北4121、泗北4122、泗通4123、泗纪4124、泗通4125、泗通4126、泗庄4113、泗庄4114，泗申4117、泗申4118、泗美4119、泗美4120、泗春4127、泗春4128、泗姚4275、泗姚4276共20条线路，220kV断路器38台，与10座220kV变电站双回路相连，确保上海西南部地区供电需求。
变电站脆弱性压力指数计算：泗泾镇位于上海市西南部，松江区东北部，地理坐标为东经121．1°，北纬31．08°。泗泾地区气候属北亚热带海洋性季风气候，全年四季分明，平均气温在15．7℃，年降雨量1123mm，全年雷电日30．1天，泗泾历史上记载无大的灾害，如地震、强烈台风、洪水等自然灾害的发生。
利用收集到的泗泾变电站的地理位置、相关地质参数和气象数据，利用基于PSR的电网基础设施脆弱性评估指标体系以及评估标准，对该变电站进行脆弱性评估，得到其压力指数评估结果，见表33-2。
表33-2 泗泾500kV变电站脆弱性压力指数取值表
续表
脆弱性压力指数P＝A＋B＋…＋J＝84，根据表33-1，该变电站脆弱性压力指数为84，压力等级为中等。
变电站脆弱性状态指数计算：通过现场调研分析，利用我们收集到的泗泾变电站各设备的基础数据和历史数据，利用基于PSR的电网基础设施脆弱性评估指标体系以及评估标准，对该变电站进行脆弱性评估，得到其状态指数评估结果，见表33-3。
表33-3 泗泾500kV变电站脆弱性状态指数取值表
续表
根据表33-1，该变电站脆弱性状态指数等级为较轻。
变电站脆弱性响应指数：通过现场调研分析，利用收集到的泗泾变电站各设备的基础数据和历史数据，利用基于PSR的电网基础设施脆弱性评估指标体系以及评估标准，对该变电站进行脆弱性评估，得到其响应指数评估结果，见表33-4。
表33-4 泗泾500kV变电站脆弱性响应指数取值表
根据表33-1，该变电站脆弱性响应指数等级为中等。由此可知，该变电站中各一次设备状况基本良好，对变电站脆弱性贡献或者影响不大。要降低该变电站基础设施脆弱性，应优先从压力和响应方面着手，如提高变电站的防护标准，尽量使其避免或减少遭受自然灾害和人为破坏事故；加强二次设备的维护，保证其处于良好的工作状态，在一次设备发生故障和不正常运行情况时能及时切除故障，消除不正常状况，当电力系统出现跳闸或断电情况时，能快速恢复供电，尽量缩短恢复供电时间。