深圳供电局有限公司 何晓峰 林瑞琼

 

  深圳电网作为一个负荷密集型城市电网，随着深圳电网日益扩大和公司远景规划的日益推进，对提高供电可靠性、快速事故处理、保障电网安全稳定运行提出了更高的要求，各种电网安全工作也朝着更加智能化、精益化的方向发展。

1 全过程电网风险评估

  目前电网风险可分为基准风险、基于问题风险以及实时风险等，分别由方式和调度人员实施量化评估，但尚缺乏一个全过程的风险评估方法，实现正常方式、检修方式和事故方式下的电网风险全方位揭示。另外，目前风险评估主要通过方式和调度人员人工进行梳理，缺乏系统及应用软件支撑，无法全维度及时地全面评估电网风险，尤其是母线故障对电网影响较大，需要专门进行电网风险分析。随着电网风险评估应用不断深入，上述方式已无法满足深圳电网运行需要。

  综上所述，调度辅助决策系统基于深圳驾驶舱系统的统一平台、模型和数据服务，在此基础上研究和拓展静态安全分析、薄弱运方分析、备自投分析、风险评级专家库、转供方案分析、预案专家库以及母线方式辨识等关键技术，实现全过程风险评估、母线方式自动成图、事故处置辅助决策和事故自动评级功能。该系统主要从电网运行风险评估、事故自动定级和事故恢复辅助决策几个方面开展研究，提升深圳电网供电可靠性和故障应急处置能力。

  结合深圳地区电网业务特点，提出地区电网运行风险评估模型，从正常、事故以及检修等多个维度开展地区电网运行风险的风险辨识、风险分析以及量化定级，实现全过程一体化风险评估，解决目前地区电网运行风险评估手段不足的问题，提升地区电网风险预警能力。

  为了使调度员实时掌握电网运行状态，并及时做出有效的控制手段，仅仅是依靠离线的风险评估和控制措施的配置，显然是不够的。随着调度自动化系统的发展，使得地区电网的在线风险评估及预警成为可能。在线风险评估需能使调度员把握重要风险，输出风险的变动曲线、高风险和高风险等级的预想故障变动曲线图表，实时反映电网运行状态。

  用户启动在线风险评估功能后，风险计算服务器自动启动，每15分钟进行一次全网风险评估。在线风险评估模块首先读入电网实时数据、实时气象数据等外部信息，读入预想故障集；计算出预想故障集对应设备的实时失效概率和当前运行状态下的严重度指标，得出实时的风险评估的后果和风险指标。

  除了提供风险评估报表和风险指标外，在线风险评估更重要的是提供给调度员风险的变化情况。对得到的数据进行再整理，将扫描的结果通过曲线图、列表等方式显示电网实时风险。曲线图包括变电站全停风险、失电风险和支路越限风险这3个主要风险指标的变化曲线和它们发生的概率分布图。将风险等级为四级及以上等级的风险作为高风险等级，在线风险评估需输出高风险等级的预想故障个数的变动曲线，方便调度员掌握对地区电网影响较大的重要风险。并通过列表展示包括历史和实时风险在内的风险事件的详细信息，详细信息通过列表展示，可以查看详细的故障事件、引起故障的原因、故障的后果、故障发生的概率、备自投和切负荷装置的动作信息等。

  为了方便调度员快递定位故障和重要风险，利用图形的方式，将电网存在的运行风险直观的展示出来，根据风险等级的不同，用不同的颜色在系统图上标记出来，并可显示风险的详细信息。通过多主题窗口、信息面板、飞来图等多种图形的展示方式对高概率、高风险等级、持续时间长的预想故障发生的风险报表并告警，为调度员提供事前警示。

  通过这样的方法，可实现电网隐患实时排查，消除人为判断盲点，便于调度员快速定位对电网运行风险影响最大的预想故障模式，确定电网的薄弱环节，分析风险原因，为全局建立电网运行安全风险管控体系提供了技术支撑。

2 基于母线设备故障的电网风险评估分析

  电网的实际运行中，母线故障在电力系统的故障中所占比例不大，据统计，母线故障大约占系统所有线路故障的6%～7%。尽管如此，母线故障中的母线失压故障将对整个系统产生较大影响，后果十分严重，因为所有的送电线路将失去电源，造成大面积停电，使电力系统解列成几个部分。尤其是人为的误碰、误操作使母线保护误动作，使大量的电源和线路被切除，造成巨大损失，对于重要用户更是造成严重影响，而且短时间内无法恢复。鉴于母线故障所导致的严重后果及影响，目前尚缺乏专门针对母线故障情况下的电网风险量化评估手段，并且现有的电网风险类评估技术一般对风险的评估预警侧重于设备或断面越限，在负荷损失影响方面考虑较少。因此，很有必要专门针对母线研究其故障导致的相关电网风险综合评估技术，优化电网母线正常运行方式，对母线发生故障的影响进行针对性地分析和综合评估，以便运行人员能够提前做好母线故障风险的感知与预防预控，确保电网的安全稳定运行。

  电力调度是电力系统的关键环节，调度员通过调度票发出调度指令进而改变系统运行状态。而现有研究中，无论是传统的安全约束调度还是近年来兴起的风险调度，都是从宏观角度出发对调度方式进行评估和优化。从其控制对象来看，是调度前后系统宏观运行方式的改变，而未有计及调度操作过程中可能发生的风险。从其控制变量来看，是通过发电机组出力调整、切负荷、负荷转移等宏观手段控制系统安全性和风险，而未有计及操作步骤优化对操作过程风险的影响。而实际上，系统从一种运行方式转化为另一种运行方式可能存在多种不同的调度方案，不同方案实施过程中系统所面临的风险也不尽相同。

  现有的调度系统中，调度员往往根据自身经验结合调度软件校验功能发出调度令，缺乏对调度操作风险的把控，造成了一系列的电网风险。为了避免类似事故再次发生，将风险理论引入电网调度操作评估，建立完整的电网调度操作风险评估理论。首先建立能够反映元件连接关系和开关状态的电网拓扑模型；为了得到操作中可能出现的各种电网状态的概率，对操作元件故障率进行建模。在以上工作的基础上，对毎一步操作中可能发生的各类故障及其对应的电网状态进行风险分析，并计及后续保护动作对相关状态予以修正。最后结合所得状态概率和后果，按照所制定的定级规则得到毎一步操作的风险等级，从而为调度员操作方案的选择提供理论依据。

3 电网事故处置辅助决策

  以《中国南方电网有限责任公司电力事故事件调查规程》为基础，并结合负荷损失和重要用户可靠性，从故障影响后果、中断供电持续时间以及事件级别几个维度建立事件评级库的模型，在出现设备故障跳闸时，通过对事件评级库的在线匹配，实现对事件的自动定级和滚动更新。

  电网的事故主要划分为5类：减供负荷、设备停运、损失用户、人员伤亡、经济损失，并对这5类事故进行定级方法设计。

  电网事故发生后，在很短的时间内，调度员会接到来自现场的大量的异常事故汇报，在SCADA/EMS系统出现大量的遥信变位信息和越限信息，短时间内重要的信息会被表象的大量数据湮没。特别是当电力系统处于紧急情况时，当大量的报警信号使得调度员应接不暇，无法及时、准确地判断故障时，将导致错失处理事故的最好时机，造成事故扩大。同时，事故后，由于安全运行约束可能受到破坏，如潮流过载、母线电压越限等，需要在尽可能短的时间内将电网从紧急状态恢复到正常运行状态。电网事故处置辅助决策功能协助调度员分析事故情况、找出焦点问题；协助调度员消除系统越限，并提供适用的事故处理参考方案。

  本系统针对地区电网故障预案的编制特点，提出故障预案的对象化建模方法，建立故障预案编制的标准模板，支持故障定义、条件设置、设备操作等故障预案的在线图形化编制，实现故障预案的在线快速编制；研究故障预案的预演技术；根据用户需要载入相关故障预案，结合电网运行方式模拟故障场景，根据事件预案的时间序位表，实现故障发生、隔离以及恢复的全过程动态展示，并对预案的可行性进行验证评估；研究故障预案的在线匹配技术；在线比对电网实时运行方式和故障预案触发条件，自动从故障预案库中筛选出符合条件的故障预案，并展示给调度运行人员；能够根据电网的实时运行方式、故障预案处理措施的触发条件，自动匹配出符合当前电网运行方式下的处理措施；研究故障预案的快速执行技术；通过对故障预案的对象化建模，在故障预案自动匹配的基础上，实现故障预案处理措施的解析处理，将故障预案处理措施转化为相应的控制指令和控制目标，在调度员人工确认的基础之上，实现控制指令的快速执行以及执行效果的及时反馈。

4 结论

  本系统针对深圳电网特点，从全过程运行风险评估、事故自动定级和事故恢复辅助决策几个方面开展研究。提出地区电网运行风险评估模型，从正常、事故以及检修等多个维度开展地区电网运行风险的风险辨识、风险分析以及量化定级，实现全过程一体化风险评估。针对母线研究其故障导致的相关电网风险综合评估技术，优化电网母线正常运行方式。针对电网故障预案编制特点，实现离线预案电子化编制，通过预案匹配技术自动筛选故障预案，综合考虑恢复负荷、重要用户、操作步骤等，提出在线预案的生成和校核技术。全面分析事故下电网运行情况，实现故障在线识别，构建事故评级库，实现事故自动定级，建立符合深圳电网特点的电网智能应急指挥体系，保障深圳电网安全稳定运行。