電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估及輔助決策的研究與應(yīng)用

王武林+何舟+王亮+袁東升+賈耀坤

摘 要：本文講述了一種電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估及輔助決策的軟件，其通過電網(wǎng)模型的網(wǎng)絡(luò)拓撲，對電網(wǎng)設(shè)備進行N-1分析，從而實現(xiàn)電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估，電網(wǎng)運行事故恢復(fù)決策，合環(huán)操作校驗等功能。軟件的應(yīng)用，能夠為電網(wǎng)操作人員提供更加科學(xué)合理的風(fēng)險評估分析方法，同時在事故發(fā)生時，可以準確定位事故發(fā)生地點并給出相應(yīng)的解決方案，在一定程度上減少了電網(wǎng)操作人員的日常工作量，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)安全；運行方式；風(fēng)險評估；網(wǎng)絡(luò)拓撲；N-1分析

中圖分類號：TM7 文獻標志碼：A

0 引言

隨著地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，百姓的生活水平也在逐漸提高，各種工廠電力設(shè)備及家庭用電需求逐步增大，而供電的可靠性顯得越發(fā)重要。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的今天，電力事故頻頻發(fā)生，給供電公司和用電客戶帶來了不同程度的影響，然而目前電力調(diào)控人員仍然依靠以往經(jīng)驗來進行電網(wǎng)運行方式的編排及風(fēng)險評估工作，這種工作方式對專業(yè)性要求很高，而且工作量比較大，不能很好地對電網(wǎng)運行情況進行系統(tǒng)的風(fēng)險評估，也有很大的概率造成脆弱節(jié)點的忽略與誤判，針對電網(wǎng)現(xiàn)狀，本文提出研發(fā)一套“電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估輔助決策系統(tǒng)”軟件，為電網(wǎng)操作人員提供更為直觀、科學(xué)的風(fēng)險評估依據(jù)。

1 電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估及輔助決策系統(tǒng)整體設(shè)計思路

該項目通過對電網(wǎng)運行安全規(guī)程和相關(guān)風(fēng)險指標的深入研究，制定出一套適應(yīng)隨州電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險等級體系，操作人員可根據(jù)實際情況對各個風(fēng)險等級的各個參數(shù)進行設(shè)定，如失電負荷百分比，重要用戶風(fēng)險系數(shù)，變電站風(fēng)險系數(shù)。設(shè)定完成后，可對全網(wǎng)設(shè)備進行N-1掃描分析，得出每個設(shè)備的風(fēng)險等級，分析結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)庫中，可進行單個設(shè)備點擊查詢。對于風(fēng)險等級高的設(shè)備，可進行模擬故障操作，會統(tǒng)計出此設(shè)備故障的情況下會引起哪些電網(wǎng)設(shè)備停電，哪些保護將會動作，同時給出對應(yīng)的事故處理預(yù)案。這樣，調(diào)度運行人員可針對風(fēng)險等級高的設(shè)備進行重點巡檢，同時在設(shè)備發(fā)生故障時快速找到解決方案。

除此之外，風(fēng)險評估系統(tǒng)模塊與合環(huán)供電及事故恢復(fù)輔助決策系統(tǒng)模塊緊密關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)系統(tǒng)間各個模塊的緊耦合，在評估電網(wǎng)運行方式風(fēng)險等級的同時給出相應(yīng)的處置預(yù)案，如恢復(fù)供電路徑中需要對哪個合環(huán)開關(guān)點進行合環(huán)，確定合環(huán)點后系統(tǒng)會分析當(dāng)前電網(wǎng)運行方式下此開關(guān)是否滿足合環(huán)條件，并評估合環(huán)操作的風(fēng)險等級，同時針對此次合環(huán)操作帶來的風(fēng)險提出相應(yīng)的預(yù)控方案。系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

3 電網(wǎng)運行方式風(fēng)險評估及輔助決策系統(tǒng)研究的關(guān)鍵內(nèi)容

3.1 電網(wǎng)模型的建立

通過系統(tǒng)的GIS解析模塊對隨州電網(wǎng)的GIS模型進行解析，生成對應(yīng)的圖形元件，然后操作人員對初步生成的電網(wǎng)模型進行細節(jié)調(diào)整，同時開發(fā)出的數(shù)據(jù)接口實時接收電網(wǎng)數(shù)據(jù)狀態(tài)，包括斷路器的分合，負荷情況等，從而構(gòu)建出能反應(yīng)真實電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)模型。

采用可視化技術(shù)，實現(xiàn)隨州電網(wǎng)運行方式實際情況的可視化功能（包括開環(huán)點設(shè)置、線路控制電流、主變?nèi)萘康刃畔ⅲ?/p>

提出圖模庫一體化設(shè)計思路，系統(tǒng)除了可以通過接口自動獲取電網(wǎng)的運行方式外，調(diào)度運行人員也可在系統(tǒng)的電網(wǎng)圖形中手動調(diào)整開關(guān)的分合狀態(tài)，修正現(xiàn)有自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)與實際不符的情況。

3.2 電網(wǎng)運行風(fēng)險評估（N-1）與輔助決策

系統(tǒng)可以從自動化系統(tǒng)中讀取故障信息，或者由調(diào)度人員模擬設(shè)置故障，系統(tǒng)通過N-1分析，綜合考慮分析繼電保護動作、風(fēng)險等級體系參數(shù)，利用最優(yōu)潮流算法及專家系統(tǒng)主備計算方法，得出故障引起的影響范圍并確定故障的風(fēng)險等級。

本系統(tǒng)中電網(wǎng)風(fēng)險評估體系和輔助決策體系兩個模塊緊密關(guān)聯(lián)，在分析出風(fēng)險等級的同時給出事故處置預(yù)案，保證調(diào)度人員可以對事故做出快速反應(yīng)，提高事故處理效率。

3.3 合環(huán)操作與風(fēng)險評估

系統(tǒng)建立電網(wǎng)合環(huán)供電可行性校驗理論體系：綜合考慮合環(huán)點兩側(cè)相位偏差、電壓偏差、綜合阻抗偏差、負荷偏差、力率偏差以及線路保護等內(nèi)容，提出校驗體系的建立方案，從而來判斷合環(huán)過程中是否會引起穩(wěn)態(tài)電流及沖擊電流過大而導(dǎo)致危險事故發(fā)生，體系的建立推進合環(huán)供電決策支持實用化技術(shù)，提高實際應(yīng)用水平。

通過對隨州電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點及合環(huán)操作方式的分析，不斷簡化合環(huán)供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而得出合環(huán)操作過程中的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合系統(tǒng)中的合環(huán)操作校驗體系，最終把大量的數(shù)據(jù)計算轉(zhuǎn)換為簡化后的數(shù)學(xué)模型的定量計算，即把合環(huán)供電校驗體系設(shè)定的具體風(fēng)險系數(shù)與發(fā)生此事件的概率相乘，得出此次合環(huán)轉(zhuǎn)供電操作的風(fēng)險級別，為電網(wǎng)事故恢復(fù)輔助決策提供參考依據(jù)。

通過總結(jié)實際運行中合環(huán)遇到的常見問題，逐項完善電網(wǎng)風(fēng)險中的各個參數(shù)，增加系統(tǒng)評估方法在隨州電網(wǎng)的適用性，為合環(huán)供電方案提供重要的依據(jù)。

4 應(yīng)用情況

目前研究成果已經(jīng)運用到實際工作當(dāng)中，通過現(xiàn)場的應(yīng)用，總結(jié)出該系統(tǒng)的以下特點：

（1）可以實現(xiàn)電網(wǎng)在正常運行方式下每個設(shè)備按照預(yù)設(shè)的風(fēng)險等級進行量化分析與評估；

（2）實現(xiàn)電網(wǎng)在正常運行方式下某設(shè)備故障（停運）后，失壓設(shè)備影響區(qū)域的快速定位功能；

（3）設(shè)備故障（停運）后，能夠快速確定一套恢復(fù)供電的方案；

（4）實現(xiàn)可視化圖形仿真操作、交互功能和基于網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的風(fēng)險評估功能。

總體來說，軟件的投入使用為電網(wǎng)運行方式的風(fēng)險評估提供了更加科學(xué)準確的分析依據(jù)，同時極大地提高了調(diào)度運行人員的工作效率。

參考文獻

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