青島電網智能調度仿真系統在反事故演習中的應用

吳興華，王文剛，羅魯東，田力輝

（青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

調度部門是電網運行的核心部門，在遇到不可預測的電網事故時，調度員怎樣才能安全、準確、快速的處理，盡快對失電區域恢復送電，是保證電網安全可靠運行的關鍵。

隨著電力系統的發展和科技的進步，分析型調度日漸成熟，能量管理系統（Managament System）和數據采集及安全監視系統SCADA等大量高科技軟件得到廣泛應用，作為調度員進行電力系統運行管理的在線工具，有效提高了電網的安全經濟運行水平。但電網規模越來越大，運行狀況也越來越復雜，調度員處理事故時面臨的困難隨之增大。尤其是惡劣天氣和發生多重連鎖故障時，大量的電網告警、開關變位和保護信號集中涌入，調度員憑借個人經驗難以判斷故障類別，即刻采取措施，因此有可能延誤事故處理時機，造成人身及經濟損失。針對這一現狀，青島供電公司建立并應用了智能調度仿真系統，發展自動智能型調度，該系統能夠使調度專家經驗與現代科技知識相結合，調度員能在最短的時間內了解電網的事故發生、開關變位、保護動作等情況，并根據該系統提供的多種事故處理預案，形成清晰的思路，并在反事故演習中應用、實踐，事故處理效率得到大大提高。

傳統的事故處理模式在進行反事故演習時，主要基于SCADA/EMS/DTS、保護及信息管理系統等計算機軟件，提交給調度員的往往是一些羅列的數據和簡單的提示，不能反映故障發生后的系統的演變過程，DTS與EMS運行在同一支撐平臺上，只能提供狀態估計、調度員潮流、靜態安全分析等穩態分析。智能調度仿真系統針對這些局限性，在系統發生故障時，將上傳的故障信息進行判斷分析，在判斷出故障元件的同時，對故障涉及的開關、保護、備自投的動作情況進行評價，并生成故障元件和保護信息統計表，在此基礎上形成多種事故處理預案，如圖1所示，供調度員參考、辨別。該系統通過局部全空間的搜索的時序化方法，而非常規意義上的人工智能類方法，通過在重大反事故演習中的應用，計算結果穩定、可靠，具有較高的實用性。

圖1 智能調度仿真預案策略生成圖

1 智能調度仿真系統應用技術

青島電網智能調度仿真系統共有兩種模擬方式：一種是可以直接對故障設備進行設置（包括線路、主變、母線）；另一種是可通過指定跳閘開關進行故障模擬。在指定跳閘開關模擬時還提供了模擬備自投動作和自動重合閘動作功能，并自動生成調度事故處理預案，同時該系統還提供預案的保存和查詢功能，調度員可隨時根據現場實際情況需要生成模擬故障下的調度事故處理預案，并能方便的對歷史預案進行查詢，其計算結果包括事故后的潮流斷面、故障統計、事故預案描述、策略目標等，本文主要介紹第二種模擬方式。

1.1 調度數據集成化技術

智能調度仿真系統需要綜合多個數據源的數據，數據的類型多，數據量大，由于各數據源對電力系統描述的模型不同，需要在CIM的框架下建立各個對象之間的關系。數據的獲取方式既有基于CIS的緊耦合模式，還有基于XML的松耦合模式等。主要包括SCADA/EMS穩態數據和保護及信息管理系統數據，數據綜合的基礎為IEC61970標準，及松耦合方式下XML自描述的信息交換格式，對于綜合而來的各方面數據，要去偽存真、進行濾波，確保系統的數據分析斷面是完整可靠的。

1.2 基于網絡拓撲分析的電網故障診斷技術

電網故障診斷監控各種故障信息，信息經過處理后，根據開關變位情況，通過網絡拓撲分析，判斷故障停電范圍及事故性質，并找出因本事故而導致的其他變電所停電、小系統解列事故等。對于簡單故障可定位到元件，對于復雜故障，可定位到區域。如果只能定位到停電區域，系統可計算出停電區域各元件的故障可信度，按故障可信度由大到小進行排隊，并由調度員根據現場的檢查匯報結果，最終確定故障設備。

1.3 多故障處理技術

智能調度仿真系統采用時序法，將電網復雜故障時的多重事故區分為不同的事故分區，并將每個事故分區的上下游、對應的跳閘開關、區域潮流、區域負荷等信息分析出來，可按照事故分區相關的跳閘開關的動作時間的先后展示，或按照單區域事故嚴重程度的順去進行展示。

與單一故障的區別：

事故診斷策略：需要能識別事故區域范圍的及其對應的變位信號和保護及潮流的擾動信號。

事故恢復策略：要避免不同事故區域之間的路徑選擇，同時要考慮轉供負載的變化。復雜故障決策流程圖如圖2所示。

2 智能調度仿真系統主要功能

智能調度仿真系統的主界面如圖3所示。

功能按鈕說明：

讀取仿真文件：讀取人工生成的開關模擬文件，進行預案模擬。

保存仿真文件：可通過檢索器的拖拽，自動生成開關模擬文件，對該文件進行保存，文件格式以.dat結尾。

執行文件：選擇好故障設備或動作開關之后點擊該按鈕，生成預案文件。

圖2 復雜故障決策流程圖

圖3 智能調度仿真系統主界面

檢索器：彈出檢索器。

保存預案：保存生成的預案文件，預案文件格式以.txt結尾。

查看預案：查看歷史生成的預案文件。

故障設備個數：設置需要仿真的故障設備個數，然后敲擊回車鍵。

故障設備：這里會根據用戶設置的故障設備個數生成相應的行數，利用檢索器將對應的設備拖拽到空白框中。

開關變位個數：設置需要仿真的開關動作個數，然后敲擊回車鍵。

開關信息：這里會根據用戶設置的開關動作個數生成相應的行數，利用檢索器，在斷路器信息表中選擇對應的開關，將其拖拽到空白框中，同時選擇開關的狀態。

模擬仿真后，將生成故障統計信息表，統計顯示停電區域、損失負荷、發電機功率數值、故障元件及過載設備等信息，元件過載后將定位過載設備，計算過載程度，根據備自投裝置的狀態和策略，進行安自裝置動作策略的模擬和驗證。對于拒動的設備，給出其操作提醒，事故發生前后的電網潮流、電壓、無功等參數信息，開關變位信息及故障分析情況等原始資料，結果將計入歷史庫中，以文件形式輸出。

生成事故處理預案時，采用時序法，能夠將電網復雜故障時的多重事故區分為不同的事故分區，并將每個事故分區的上下游、對應的跳閘開關、區域潮流、區域負荷等信息分析出來。可按照事故分區相關的跳閘開關的動作時間的先后展示，或按照單區域事故嚴重程度的順序進行展示。對于地區級電網，運行方式通常為有合環條件下的輻射狀運行，發生越限情況后，有效的調整手段通常為變換電網運行結構（方式），達到不間斷供電、消除越限的目的，校正策略包括負載均衡、操作步驟最少以及單電源轉供、多電源轉供、負荷損失最小等，極端情況下的甩負荷策略滿足負荷優先級的要求，事故后的系統恢復考慮故障區域之間恢復路徑約束。

3 智能調度仿真系統在反事故演習中的應用

220 kV南京路變電站是青島電網中負荷較重，重要用戶較多的變電站之一，在反事故演習中，設置南京路站220 kV母線故障造成全站停電，南京路站最高荷大約300 MW，南京路變電站接線方式如圖4所示。

故障設置成功后，生成故障統計信息表：開關變為信息、保護動作信息、過負荷情況、備自投動作情況、小火電解列情況等。

事件：跳閘開關，于20母線連接的所有開關。

故障設備：220 kV母線。

小火電：青島熱電。

重要用戶：廣電中心、市立醫院、香格里拉、四零一、金城、煤制氣。

備自投裝置動作情況；重合閘動作情況；保護動作信息；停電線路48條，變壓器18個，母線38條。

上述具體情況在智能調度仿真統計表中，不一一表述。

給出事故處理預案：

隔離步驟：拉開220 kV南京路站1號、2號主變35kV側開關。

恢復步驟：

單電源方案1：自35 kV山南甲線由220 kV李山站轉供全部停電負荷，35 kV山南甲線原供負荷，轉供負荷，線路限值，負載率。

單電源方案2：自35 kV午奧線由220 kV午山站轉供全部停電負荷，午奧線原供負荷，轉供負荷，線路限值，負載率。

圖4 220 kV南京路變電站圖接線圖

雙電源方案3：自35 kV李辛線、35 kV市海線轉供全部停電負荷，并給出線路轉供負荷，線路限值，負載率。

雙電源方案4：自35 kV午奧線、35 kV市貴線轉供全部停電負荷，并給出線路轉供負荷，線路限值，負載率。

四電源方案5：由35 kV午奧線、35 kV山南甲線、35 kV李泉線、35 kV李辛線供全部停電負荷，并給出線路轉供負荷，線路線值，負載率。

智能調度仿真管理系統給出的故障統計信息表所展示的各種故障信息及停電線路、主變、用戶，使調度員能夠最直觀的了解所有信息，了然于胸，迅速形成思路，再通過調度事故仿真預案，能夠全面給出各種恢復供電措施，防止遺漏重要的信息，使調度員全面、安全、快速的處理事故。

4 結論

隨著青島電網的不斷發展，運行工況越來越復雜，傳統的經驗型調度已落伍，逐漸向自動智能型調度發展，針對青島電網實際，智能調度仿真系統建立與應用，彌補了先前系統及工作方式的局限性，相比之前該系統具有以下優點：為調度員提供了全面、可靠的故障信息，便于調度員及時掌握故障情況，具有可視化、最直觀的效果；提供了多種事故處理預案，彌補了經驗型調度可能考慮不全面、容易遺漏重要信息的局限性，為調度員處理事故提供了可靠的依據。

智能調度仿真系統具有很強的靈活性，由于采用專家系統技術，可根據現場實際運行情況，實時更新經驗知識庫，易于一線運行人員的使用。

智能調度仿真系統具有智能型、主動性、可視化、實用性的優點。

該系統通過在反事故演習中的應用，運行穩定，結果可靠，符合現場運行人員的要求，有力保證了青島電網的安全可靠供電，當然，該系統還有一些不足，需要在不斷地運行中逐漸完善，以便將來更加符合青島電網的實際應用。

［1］許文浩.電力系統故障診斷［D］.廣州：華南理工大學，2006.

［2］潘明惠.電網故障判斷和事故處理專家系統在電網調度運行中的應用［J］.東北電力技術，1995（10）：52-54.