作者：张毅
本文的主要作者在2008年根据1981- 2002年中国电网事故的统计资料，对电网事故的幂律特性进行了比较分析。
然而从2002年到现在，中国电网的规模在不断增大．电网装机容量从2002年的3.5亿kW增长到2013年的12.4亿kW;年发电量从2002年的1.65万亿kW．h．增长到2013年的5.24万亿kW．h。与此同时，对事故级别的认定也发生了变化．对于同样的停电事故损失负荷数，当电网负荷规模较小时会被认定为一个重大事故，而当电网规模变大后，就有可能被认定为一般事故，这就对事故统计分析的结果产生影响。
为了对不同时间段及不同区域（不同规模）电网停电事故特性进行比较，本文以东北和西北2个同步电网1981-2002年和1981-2010年2个时间段内的停电统计数据为例，给出了用相对值法对电网的停电事故数据进行处理，来分析电网演化过程中的自组织临界特性的方法。
1 1981-2010年停电事故数箨统计
本文利用国家电力调度通信中心等单位发布的数据统计了自2002年以来中国东北电网和西北电网发生的重大停电事故（2000年以来，中国电网的安全稳定水平逐年提高，各大电网已杜绝了电网稳定事故。本次统计的电网事故主要包括由自然灾害引发的事故、一次设备故障引发的事故、安全自动化装置及继电保护装置异常引发的事故以及人员责任等事故，选取有损失负荷的停电事故作为研究对象）。在原来19 81-2002年事故统计的基础上，得到了19 81-2010年新的停电事故数据。
据统计的数据显示，东北电网和西北电网在1981-2010年与1981-2002年的统计数据比较，东北电网增加有记录损失事故8次，西北电网增加有记录损失事故12次，其中新增数据中，损失较大的为东北网“2007年辽宁电网3 - 4-3·9暴雪导致多线跳闸系统解列事故”，系统甩负荷1000 MW。
东北电网和西北电网在1981-2002年和
981-2010年重大停电事故时间序列分别如图1、图2所示。为了表述方便，将1981-2002年简称为时间段1.1981-2010年简称为时问段2。
对统计到的东北电网和西北电网的事故损失
负荷数据进行标度一频度分析，取损失负荷标度的间隔长度为40 MW,分别统计2个时间段的事故发生频度，结果如表1所示。
根据表1中的数据，以10为底对其取对数．得到事故损失负荷标度与相应频度的双对数散点图，如图3所示，用最小二乘法进行线性拟合．得回归方程的参数如表2所示。
在表2中，R为标度一频度回归方程的拟合样本相关系数。当显著性水平为0.01,样本用于图3中曲线尾部拟合的点数为7，查相关系数检验表，得R0.01=0.874 5．同理后面统计表中曲线尾部用于拟合点数为6，Ro.oi=0.834 3。又|R|>R0.01，说明样本相关性显著，回归方程有效。
从表2的统计分析及相关系数检验表可知．图3中的回归方程均能通过水平为0.01的R检验，说明回归方程有效，即统计的电网事故数据具有白组织临界性。
然而，在做以上分析时电网的规模是在不断变化的。例如，对于东北电网来说．1985年发生的“6·30”电网稳定破坏事故损失负荷为107 MW,约占当年电网总装机容量的0.8%．而这一事故损失负荷数，到了20年后的2005年，只占当年电网总装机容量的0.26%，在2005年时，损失负荷107 MW的事故对整个电网的影响就小了。电网规模的不断变化，对停电事故的规律也将产生影响．因此本文认为在研究电网停电事故的自组织临界性时．必须考虑电网规模变化的因素，使不同时间段、不同区域电网的数据有可比性。
2基于相对停电事故数据的特性分析
《国家电网公司电力生产事故调查规程》中把电网事故等级分为特大电网事故、重大电网事故、一般电网事故。在认定事故等级时采用以下
2种方式：
方法1：按照事故减供负荷的大小，例如对于电网负荷为5～10 GW的省电网或跨省电网，发生减供负荷达1 000 MW的事故，则认定为重大电网事故。本文称这种方法为绝对值法。
方法2：按照减供负荷与事故发生前电网负荷的比值。例如对于电网负荷为5～10 GW的省电网或跨省电网，发生减供负荷达电网负荷15%的事故．则认定为重大电网事故。本文称这种方法为相对值法。
相对值法作为一种简化计算的方式，即将有量纲的表达式，经过变换，化为无量纲的表达式，成为标量
式中：d为需要处理的原始数据；D为用来相对值化的基准值。
在许多领域（如地震，遥感等）的数据处理分析巾都经常用到这种方法。相对值法能凸现出物理量的本质含义，提供不同数据之间的可比性。
在当前的电网停电事故幂律特性研究中，描述事故规模的指标主要采用事故损失负荷数，这样做的优点是直观，数据处理方便，但相比《国家电网公司电力生产事故调查规程》中对事故认定方法则显得过于简单。因此，在探索电网的自组织临界特性时，本文认为应采用类似《国家电网公司电力生产事故调查规程》中对事故认定的方法——相对值法，对停电事故进行处理，这将更有利于观察事故的分布特性。
需要说明的是，完全采用《国家电网公司电力生产事故调查规程》中对事故认定的方法也存在一定的难度。例如，在《国家电网公司电力生产事故调查规程》中，电网负荷是在事故发生前电网负荷．这一数据在做事故统计时就较难获取。因此，本文统一取事故发生年度的电网总装机容量来取代事故发生前的电网负荷，并定义电网事故损失负荷的相对值如下：
利用式(2)将得到的东北电网和西北电网在1981-2002年和1981-2010年2个时间段的重
大停电事故进行处理，得到电网事故损失负荷相对值的时间序列如图4所示（为节省篇幅，只给出了处理后时段2的时间序列）。
从图4中可以看出，在统计的时间段内，东北和西北电网发生的事故与电网的总装机容量相比均不大．东北电网事故损失负荷的最大相对值为0.05．西北电网事故损失负荷的最大相对值为0.065．对应的事故均发生在20世纪80年代。将图4a）与图1 b）．图4 b）与图2b）分别比较可见，在图1 b）和图2b）中2000年后的停电事故的损失负荷数值较大，但由于电网规模的增大，其相对值并不算大，这样将对电网停电事故的分布．尤其是尾部特性不会产生太大的影响。
取相对值后的东北电网和西北电网的事故损失负荷数据，其大小分布在0到0.07的区间内，因此．以相对值标度的间隔长度为0.005．统计2个时间段的不小于对应标度的事故发生频度，其统计结果如表3所示。
根据表3中的数据，以10为底对其取对数，得到事故损失负荷标度与相应频度的双对数散点图，如图5所示，用最小二乘法进行线性拟合．得回归方程的参数如表4所示。
从表4的统计分析及相关系数检验可知．图5中标度一频度曲线尾部的回归方程均能通过水平为0.01的R检验，说明回归方程有效。同时说明了在东北电网和西北电网的2个时间段内．取相对值后的电网事故损失负荷数据与事故发生频次之间存在同样的幂律分布特征。而曲线尾部对应事故的相对值在0.015～0.065．正是相对于电网装机容量来说的大停电事故，也就是说东北电网和西北电网的大停电事故具有自组织临界性的典型特征。
3 2种停电事故数据分析方法的比较
虽然用绝对值法分析（如表2所示的数据）可以得出东北电网和西北电网在2个时间段内的停电事故均服从幂律分布（即具有白组织临界特性），但是在具体应用时却始终存在着“不同时期的停电事故能否放在一起比较”或者说“同一个损失负荷数是否就是同一级别事故的问题”。
然而当采用相对值分析电网的停电事故时．自然考虑了电网规模变化的因素。从图5中可以看出，幂律特性曲线尾部对应事故的相对值在0.015～0.065，都是相对于电网装机容量来说的大停电事故，也就是说不管哪个时段的停电事故．只要其规模在这个范围之内就是大停电事故．凶此图5中的曲线所表征的正是系统所有大停电事故的分布特性。
从表4所示的数据可以看出．采用相对值法后，西北电网2个时段的标度一频度曲线尾部同归方程的幂律值（D=-1.912）是相同的：对于东北电网来说，其2个时段的标度一频度曲线尾部回归方程的幂律值虽有不同但差别不大，这样对于东北电网和西北电网从1981-2010年的大停电事故幂律特性就可以用一个幂律值来衡量．从而避免了电网规模变化带来的影响。
从表4所示东北电网与西北电网的标度一频度曲线尾部回归方程来看，东北电网的幂律值（D=-2.465）比西北电网的幂律值（D=-1.912）要小，说明东北电网在同等相对值标度下的频度要小于西北电网，即假设两个电网规模相同．由幂律值就可知西北电网发生大停电事故的频度大．这进一步说明了东北电网比西北电网的稳定性要好。
通过以上分析可见，对电网停电事故损失负荷数采用相对值法处理后的优点之一是：可以将电网在不同历史时间段内的大停电事故放在一起来分析研究，使其具有可比性。
采用相对值法的另一个优点是可以方便地对两个或多个不同规模等级的电网进行横向比较．利用得到的标度一频度曲线及幂律值对电网的事故特性给出一个宏观的判断，以供电网的调度运行及规划部门参考。
4结语
本文在原来对东北、西北电网停电事故统计分析的基础上，增加了近几年的事故数据，形成了新的事故序列。考虑到电网的规模处于不断增长的过程中，参考《国家电网公司电力生产事故调查规程》提出了用相对值法来分析停电事故数据。通过对停电事故数据相对值的分析表明，不同历史时段的大规模停电事故服从幂律分布．验证了中国区域电网具有自组织临界性的典型特征。同时该方法还可以对不同规模的电网事故数据进行横向比较，得出的宏观结果可供电网的调度运行及规划部门参考。
5摘要：考虑到电网的规模处于不断增长的过程中，给出了用电网总装机容量对损失负荷取相对值，来分析电网停电事故白组织临界特性的方法。通过对东北、西北电网1981-2002年和1981-2010年2个时间段内停电事故数据相对值的分析，不同历史时段的大规模停电事故服从幂律分布，进一步证明了中国区域电网具有门组织临界性的典型特征。该方法用于事故损失数据处理后，排除了电网随时间生长对自组织临界特性的影响因素，便于以事故损失数据对电网危险程度进行分级，同时还可以对不同规模的电网事故数据进行横向比较．得出的宏观结果可以供电网的调度运行及规划部门参考。
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