電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控及防誤技術(shù)探析

周俐君，苗紀(jì)青，史紹星，仲昭峰

（國網(wǎng)伊犁伊河供電有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000）

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，智能電網(wǎng)、特高壓等技術(shù)不斷深入，我國電力系統(tǒng)進(jìn)入大電網(wǎng)階段，其具有良好的優(yōu)勢(shì)，可將資源進(jìn)行整合、分析，并將其進(jìn)行合理配置，為供電可靠性做以支撐。大電網(wǎng)發(fā)展，使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)以調(diào)度人員為主的模式，無法滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際所需，所以應(yīng)積極構(gòu)建調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

1 調(diào)度智能監(jiān)控及防誤系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 調(diào)度智能監(jiān)控及防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展歷經(jīng)3 代，當(dāng)前隨著各類信息技術(shù)誕生，新一代電網(wǎng)調(diào)度不斷優(yōu)化及完善。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊化，為調(diào)度運(yùn)行水平提升提供便捷，調(diào)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)中各類高級(jí)功能，在實(shí)際調(diào)度中發(fā)揮能效，但此類模塊僅對(duì)電網(wǎng)安全特定方面分析，在電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)仍需通過人員計(jì)算，導(dǎo)致決策效率不理想。伴隨大電網(wǎng)發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)需滿足其要求，擁有良好的智能化及集成化，將電網(wǎng)運(yùn)行中的信息匯總，并通過分析模塊整合、分析，為調(diào)度員準(zhǔn)確決策提供參考。因此，設(shè)計(jì)調(diào)度智能監(jiān)控及防誤系統(tǒng)，首先需考量采取調(diào)度數(shù)據(jù)集成化技術(shù)，將各個(gè)分區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)信息獲取，并確保數(shù)據(jù)完整性及安全性；其次，如何通過穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、信息管理系統(tǒng)等，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行安全掃描，形成有效的決策方案；最后，如何根據(jù)替身分析結(jié)果利用率。為解決上述問題，設(shè)計(jì)相應(yīng)的信息處理程序，首先，需將網(wǎng)絡(luò)模型分析驗(yàn)證，通過數(shù)據(jù)集成技術(shù)，將電網(wǎng)運(yùn)行信息整合，并進(jìn)行相應(yīng)處理，為電網(wǎng)運(yùn)行及故障診斷分析做以可靠保證，最后，建立一套調(diào)度智能防誤管理系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，在電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障或者問題時(shí)，提前預(yù)警感知，使工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和調(diào)整故障情況，根據(jù)決策更好地處理、優(yōu)化系統(tǒng)故障，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到穩(wěn)定、安全運(yùn)行的管理作用。

1.2 調(diào)度智能監(jiān)控及防誤系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)

為解決不同結(jié)構(gòu)平臺(tái)間數(shù)據(jù)共享和集成，系統(tǒng)在CIM虛結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟件開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)雙向數(shù)據(jù)反映，異構(gòu)性平臺(tái)包含系統(tǒng)較多，不僅涉及實(shí)時(shí)系統(tǒng)，而且包含離線分析模型，突破傳統(tǒng)離線計(jì)算與實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)銜接瓶頸，為調(diào)動(dòng)智能監(jiān)控及輔助決策軟件模塊驗(yàn)證提供便捷，以快速、高效、可靠為基本要求，搭建一個(gè)穩(wěn)定可靠的防誤平臺(tái)。

1.3 調(diào)度智能監(jiān)控及防誤系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

調(diào)度智能監(jiān)控及防誤系統(tǒng)，存在2個(gè)從屬子系統(tǒng)，即電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)故障處理輔助決策系統(tǒng)。電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控系統(tǒng)主要承擔(dān)從電網(wǎng)運(yùn)行海量信息中挖掘最有價(jià)值的信息，判定電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)事故中各類安全隱患給予警示，并提出針對(duì)性策略。電網(wǎng)事故處理輔助決策系統(tǒng)主要為避免事故波及范圍擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)事故進(jìn)行診斷及處理，以確保短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電網(wǎng)安全運(yùn)行。

2 電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控

2.1 電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控為電網(wǎng)運(yùn)行的核心保障，監(jiān)控內(nèi)容較多，不僅包含電壓、潮流，而且涉及備用容量、設(shè)備運(yùn)行等，通過此類監(jiān)控信息匯總，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行全面診斷，將其薄弱點(diǎn)明確，并給予相應(yīng)的處理，確保電網(wǎng)處于安全運(yùn)行狀態(tài)。因此電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控系統(tǒng)主要包含以下功能：（1）電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)程中，需依靠調(diào)度員通過多項(xiàng)操作之后，將電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況掌握，之后通過系統(tǒng)至現(xiàn)場(chǎng)審核，從而掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀況，該進(jìn)程需耗損較長(zhǎng)時(shí)間。電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能監(jiān)視，可自行將電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況檢測(cè)，并將核心設(shè)備信息調(diào)取，為調(diào)度人員針對(duì)性監(jiān)控提供便捷。（2）電網(wǎng)穩(wěn)定斷面智能監(jiān)視，通過構(gòu)建電網(wǎng)穩(wěn)定限額庫，將信息及生產(chǎn)區(qū)管控。（3）電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視及調(diào)整。電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視及調(diào)整，可將電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掃描，并指出運(yùn)行危險(xiǎn)點(diǎn)，通過相關(guān)分析軟件，自行完成高危因子分析操作，給予針對(duì)性控制策略。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)斷面的組織及校正

首先，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)整合，系統(tǒng)需整合數(shù)據(jù)源包含多個(gè)系統(tǒng)，不僅涉及EMS 系統(tǒng)、保護(hù)及信息管理系統(tǒng)，而且涵蓋檢修票系統(tǒng)、WAMS 系統(tǒng)；其次，數(shù)據(jù)斷面校正。系統(tǒng)進(jìn)行分析之前，需將數(shù)據(jù)完整性及可靠性保證，數(shù)據(jù)斷面校正功能具有較高要求，不僅需具備較高的辨識(shí)能力，而且需應(yīng)用較快的處理速度。

2.3 電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能監(jiān)視

電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能監(jiān)視功能，需根據(jù)多個(gè)信號(hào)，將電網(wǎng)中設(shè)備運(yùn)行狀況明確，譬如母線、開關(guān)、主設(shè)備等，通過數(shù)據(jù)庫形式保存。數(shù)據(jù)庫主要包含以下類型：其一，系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)。需將電網(wǎng)運(yùn)行中設(shè)備與其逐一匹配，并確保其完整性；其二，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析。利用一次設(shè)備等信號(hào)信息，完成對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)采集開關(guān)的驗(yàn)證，為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析的準(zhǔn)確性提供支撐；其三，自動(dòng)分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。利用數(shù)據(jù)精準(zhǔn)算法可靠性高，當(dāng)電網(wǎng)中開關(guān)等信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，利用其綜合驗(yàn)證，判定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；其四，設(shè)備運(yùn)行顯示?？赏ㄟ^多途徑，將設(shè)備運(yùn)行裝調(diào)進(jìn)行顯示。

3 電網(wǎng)事故處理輔助決策

3.1 電網(wǎng)事故處理輔助決策子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

電網(wǎng)事故輔助處理決策子系統(tǒng)的核心任務(wù)為幫助調(diào)度員將電網(wǎng)故障進(jìn)行診斷、處理，使其短期內(nèi)恢復(fù)正常，具體而言需實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）及時(shí)將電網(wǎng)中信息進(jìn)行檢查；（2）將電網(wǎng)中故障進(jìn)行分析，并將其故障所在點(diǎn)判定；（3）針對(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)故障之后，需給予相應(yīng)的調(diào)整方案，以此獲取電網(wǎng)短期內(nèi)恢復(fù)；（4）根據(jù)電網(wǎng)發(fā)生故障異同，需給予相應(yīng)的處理方案。

3.2 電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息偵聽

事故處理輔助決策子系統(tǒng)，需對(duì)其電網(wǎng)信息實(shí)施偵聽，確保信息不存在響應(yīng)遲緩及遺漏，需做好以下幾方面：（1）為保證電網(wǎng)偵聽時(shí)效性，需將信息進(jìn)行定制，去除干擾信息。需將信息進(jìn)行劃分類別、記錄，以此保存事故之前電網(wǎng)運(yùn)行狀況。偵聽信息包含多個(gè)，譬如遙控、檢修接地等。（2）電網(wǎng)事故診斷進(jìn)程中，需利用相應(yīng)的時(shí)序信息，所以偵聽信息應(yīng)給予相應(yīng)的時(shí)標(biāo)。（3）為確保故障診斷準(zhǔn)確性，系統(tǒng)數(shù)據(jù)斷面應(yīng)具有高精準(zhǔn)度，所以對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)同步加以考量。（4）為減少事故誤判、漏判，事故分析應(yīng)將各方面因素考量，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)存在故障后，需利用電壓信息等對(duì)其復(fù)核，確認(rèn)無誤后方可實(shí)施故障診斷。

3.3 電網(wǎng)故障診斷

電網(wǎng)故障診斷功能主要包含多個(gè)內(nèi)容。首先，電網(wǎng)故障診斷啟動(dòng)檢測(cè)。利用電網(wǎng)信息偵聽，可將電網(wǎng)運(yùn)行中電壓突變信息獲取，并將其信息正確識(shí)別，基于系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集開關(guān)，通過信息識(shí)別技術(shù)，將人工操作、錯(cuò)誤信息等完成篩查，將干擾信息項(xiàng)去除，作為事故判定參考；其次，開關(guān)及保護(hù)動(dòng)作關(guān)聯(lián)。將設(shè)備初始動(dòng)作邏輯為基礎(chǔ)，將其故障保護(hù)信息匯總，根據(jù)開關(guān)變更狀況，將電網(wǎng)中設(shè)備故障范圍鎖定，并將其設(shè)備開關(guān)變位及保護(hù)信息關(guān)聯(lián)分析；再次，故障診斷結(jié)果。待電網(wǎng)中故障診斷分析完成后，系統(tǒng)將自行生成相應(yīng)的診斷報(bào)告，不僅將故障范圍鎖定，而且明確故障類型；最后，事故診斷及恢復(fù)結(jié)果顯示。系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，故障處理決策畫面，結(jié)合調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，顯示其事故發(fā)生畫面。

3.4 電網(wǎng)事故處理輔助決策

國內(nèi)外多數(shù)大型停電事故初期，均可通過有效控制措施，在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制，但因事故初期處理缺乏合理性，事故未能有效控制，造成故障波及范圍較大。因此，需在電網(wǎng)診斷基礎(chǔ)上，給予相應(yīng)的輔助處理決策功能。調(diào)動(dòng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)系統(tǒng)、保護(hù)故障信息系統(tǒng)等控制完善下，電網(wǎng)事故處理決策模塊主要承擔(dān)以下任務(wù)：針對(duì)未停電設(shè)備系統(tǒng)，立足電網(wǎng)安全運(yùn)行層面，給予優(yōu)化及完善策略，及時(shí)消除過電壓；對(duì)停電設(shè)備，進(jìn)行恢復(fù)方案分析，為電網(wǎng)故障恢復(fù)操作提供有價(jià)值的策略。

3.5 可預(yù)控電網(wǎng)事故案例分析

如上所述，國內(nèi)外多數(shù)大型停電事故初期，均可采取有效控制措施，在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制，避免事故擴(kuò)大化造成不良影響，而目前調(diào)度人員主要通過現(xiàn)場(chǎng)情況掌握運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，主要憑借經(jīng)驗(yàn)做出判斷、處理故障。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的大力發(fā)展和日趨成熟，智能調(diào)度能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的需求，以下案例可以在電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控中找到解決辦法并證實(shí)。

案例1：線路異物接地，保護(hù)閉鎖導(dǎo)致故障擴(kuò)大。

事故經(jīng)過：2014 年10 月19 日，國網(wǎng)甘肅電力330kV 永登變電站330kV 永武一線發(fā)生異物短路A 相接地故障，永武一線2 套保護(hù)閉鎖，引起故障擴(kuò)大，造成永登變電站全停。

暴露問題：一是智能站二次系統(tǒng)技術(shù)管理薄弱，運(yùn)維單位對(duì)智能變電站設(shè)備特別是二次系統(tǒng)技術(shù)、運(yùn)行管理重視不夠，現(xiàn)場(chǎng)檢修、運(yùn)維人員對(duì)保護(hù)裝置異常告警信息分析不到位，未能作出正確的判斷；二是改造施工方案編制審核不嚴(yán)格，330kV 永登變電站智能化改造工程施工方案沒有開展深入的危險(xiǎn)點(diǎn)分析，對(duì)保護(hù)裝置可能存在的誤動(dòng)、拒動(dòng)情況沒有制定針對(duì)性措施，安全措施不完善；三是保護(hù)裝置說明書告警信息不準(zhǔn)確，造成現(xiàn)場(chǎng)故障分析判斷和處置失誤。此次電網(wǎng)事故在調(diào)度智能監(jiān)控系統(tǒng)中就會(huì)突顯其調(diào)度智能的實(shí)用性，一是設(shè)備發(fā)生裝置異常告警信息，全靠運(yùn)維人員對(duì)實(shí)際告警信號(hào)的分析和經(jīng)驗(yàn)，缺乏電網(wǎng)故障診斷分析，監(jiān)控信息缺少匯總，只能靠人員逐條進(jìn)行匯總、分析，需要一個(gè)研判過程，延誤異常的處理時(shí)間，擴(kuò)大了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，在此過程中也缺少電網(wǎng)信息偵聽系統(tǒng)，只有單一的信息收集系統(tǒng)，缺少對(duì)系統(tǒng)告警信息的決策以及處理意見，對(duì)系統(tǒng)在不健康的運(yùn)行狀況下，缺少解決方案，而利用調(diào)度智能監(jiān)控及防誤技術(shù)，可以有效的解決亞健康系統(tǒng)的各種問題，利用電網(wǎng)運(yùn)行大數(shù)據(jù)以及發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，同時(shí)利用外供的實(shí)際案例，智能系統(tǒng)可以提前預(yù)算到電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，通過分析、比較能提供最有效、最安全的解決方法和方案，在最短時(shí)間內(nèi)消除不良因素，保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、健康運(yùn)行，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的智能水平，提高人員處理時(shí)間、選擇最優(yōu)方案。

案例2：電網(wǎng)運(yùn)行互供能力不足，影響重要電纜通道，引發(fā)大面積停電。

事故經(jīng)過：2016 年8 月18 日，遼寧大連供電公司66kV 海水右線中間接頭絕緣不良故障，接地弧光引起同溝敷設(shè)的4 條66kV 電纜燒損短路跳閘，造成7 座66kV變電站停電，損失負(fù)荷9.2 萬kW，停電2.9 萬戶。

暴露問題：一是電纜防火反措執(zhí)行不到位，重要高壓電纜通道防火措施執(zhí)行不徹底，僅在接頭上纏繞防火包帶，未加裝防火隔板或槽盒，電纜通道內(nèi)缺乏煙霧報(bào)警、溫度監(jiān)測(cè)裝置；二是66kV 中性點(diǎn)接地方式有待優(yōu)化，非有效接地系統(tǒng)單相接地允許運(yùn)行2h，但是隨著城市電纜增多，電容電流增大，故障后弧光接地容易引起電纜燃燒；三是局部城區(qū)電網(wǎng)存在薄弱環(huán)節(jié)，66kV 水青左、右線為城區(qū)220kV 凌水和青云變電站的聯(lián)絡(luò)線，但是T 接了5 座66kV 變電站，運(yùn)行方式薄弱，互供能力差。同時(shí)線路為同塔并架、同隧道敷設(shè)，一旦發(fā)生線路（電纜）故障，容易造成雙回線同停、多個(gè)66kV 變電站失壓、城區(qū)較大范圍停電。從以上事件可以看出，電網(wǎng)健康運(yùn)行還需要人為的干預(yù)，達(dá)到全部智能運(yùn)行還需要時(shí)間去驗(yàn)證，而調(diào)度智能監(jiān)控的輔助決策就能很好解決人為干預(yù)不到的薄弱環(huán)節(jié)，通過智能監(jiān)控的輔助決策，從設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)中判斷，出現(xiàn)某種不正常數(shù)據(jù)可能造成的后果，提前告知運(yùn)維人員決策方案，本案例中，設(shè)置防火反措，通過系統(tǒng)不間斷的巡視，采集數(shù)據(jù)比對(duì)、分析。在薄弱的電網(wǎng)中，更加需要智能調(diào)度，設(shè)計(jì)之初就將區(qū)域的負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案設(shè)置好，通過電壓、潮流、負(fù)荷性質(zhì)等方面綜合判斷。給出最優(yōu)的運(yùn)行方式，從根本上消除不健康運(yùn)行方式，減少或者杜絕發(fā)生故障的可能性，最大限度保證系統(tǒng)的運(yùn)行。

4 結(jié)語

伴隨人們對(duì)電力需求的不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模日漸擴(kuò)大，提升電網(wǎng)安全運(yùn)行十分關(guān)鍵。本文建立相應(yīng)的電網(wǎng)調(diào)度智能監(jiān)控和防誤系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能預(yù)警，統(tǒng)一建模，智能電網(wǎng)調(diào)度預(yù)警與決策支持，促進(jìn)智能調(diào)度監(jiān)控和防誤系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用，給予電網(wǎng)故障優(yōu)化策略，協(xié)助調(diào)度人員及時(shí)將電網(wǎng)恢復(fù)正常，促進(jìn)電網(wǎng)良好發(fā)展，使電力能源得到最高效、最穩(wěn)定的供應(yīng)。