面向閉環(huán)控制的輸電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

鄧勇，陳睿，黃文英，鄧兆云，劉鎧誠，何光宇

(1.國網(wǎng)福建電力調(diào)度控制中心，福州市350003;2.清華大學(xué)電機(jī)系電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市100084;3.廣東電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣州市510600)

0 引言

建立一套科學(xué)、系統(tǒng)的輸電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)體系，有助于全面量化評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行管理與調(diào)度水平有重要意義［1-3］。

目前對(duì)輸電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估的研究，多為針對(duì)某一運(yùn)行目標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)研究，包括傳統(tǒng)的運(yùn)行目標(biāo)如安全、優(yōu)質(zhì)、高效等［4-7］，以及隨著智能電網(wǎng)概念的提出而被廣泛關(guān)注的自愈性、互動(dòng)性、高效性、清潔性等運(yùn)行目標(biāo)［8-13］。文獻(xiàn)［4］設(shè)計(jì)了一套包括安全供電能力、靜態(tài)電壓安全性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)脆弱性、暫態(tài)安全性、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)5個(gè)方面的電網(wǎng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;文獻(xiàn)［5］探討了電力市場(chǎng)條件下可靠性研究的新方向、可靠性指標(biāo)評(píng)價(jià)的新標(biāo)準(zhǔn)、最優(yōu)可靠性對(duì)指標(biāo)體系的新要求及大電網(wǎng)可靠性靈敏度分析等問題，并提出要建立一個(gè)能夠?qū)⒖煽啃耘c經(jīng)濟(jì)性緊密結(jié)合的新指標(biāo)體系;文獻(xiàn)［13］從發(fā)、輸、配、用、調(diào)度等環(huán)節(jié)出發(fā)，梳理了電力低碳領(lǐng)域的相關(guān)指標(biāo)。總體而言，這些研究結(jié)果相對(duì)零散、孤立，電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)之間相互作用、各個(gè)指標(biāo)之間的相互聯(lián)系，尚未得到研究者的重視。

本文在以上研究基礎(chǔ)上，針對(duì)省級(jí)電網(wǎng)的500kV/220kV輸電網(wǎng)，提出了一種新的輸電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建思路:從結(jié)果和原因2個(gè)層面出發(fā)，在評(píng)估輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖掘運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的原因;在結(jié)果評(píng)估中，深入分析輸電網(wǎng)各利益相關(guān)者的需求，評(píng)估輸電網(wǎng)運(yùn)行是否能夠滿足其利益相關(guān)者的需求;在原因評(píng)估中，基于對(duì)結(jié)果評(píng)估指標(biāo)的分解和轉(zhuǎn)化，評(píng)估產(chǎn)生輸電網(wǎng)運(yùn)行不滿意狀態(tài)的原因;基于以上思路，建立了輸電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)體系的架構(gòu)，并給出了評(píng)估指標(biāo)選擇原則和方法。

自趨優(yōu)智能調(diào)度系統(tǒng)建立在電力混成控制論的基礎(chǔ)上，而在電力混成控制論中，將不滿意狀態(tài)定義為事件，由事件啟動(dòng)控制，并通過控制消除事件，從而完成了電網(wǎng)自趨優(yōu)的閉環(huán)控制，達(dá)到趨優(yōu)運(yùn)行。分析自趨優(yōu)智能調(diào)度的閉環(huán)控制過程，可以總結(jié)為4I和3層，其中 4I分別是 Index(指標(biāo))、Incident(事件)、Inducement(誘因)和 Instruction(指令)，3層則分別是事件發(fā)現(xiàn)層、事件分析層和事件處理層。3層是整個(gè)閉環(huán)控制的過程環(huán)節(jié)，4I則分別對(duì)應(yīng)著3層的輸入輸出，共同構(gòu)成了自趨優(yōu)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

(1)Index(指標(biāo))。指標(biāo)特指對(duì)某一對(duì)象某一方面進(jìn)行評(píng)估的量，比如衡量電壓質(zhì)量的“用戶電壓合格率”、衡量系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的“暫態(tài)穩(wěn)定裕度”等都是指標(biāo)，指標(biāo)不僅包含指標(biāo)名、指標(biāo)值、指標(biāo)作用，還包含指標(biāo)計(jì)算方法、計(jì)算周期以及指標(biāo)界。將電網(wǎng)涉及的所有指標(biāo)，按一定的組織形式和構(gòu)建方法整合起來，可以形成電網(wǎng)運(yùn)行綜合指標(biāo)體系，并作為電網(wǎng)運(yùn)行的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

(2)Incident(事件)。電力混成論中，將電網(wǎng)運(yùn)行的不滿意狀態(tài)定義為事件，事件涵蓋了電網(wǎng)運(yùn)行可能出現(xiàn)的各種非滿意狀態(tài)，按照控制目標(biāo)可劃分為安全性事件、經(jīng)濟(jì)性事件以及質(zhì)量性事件等，按照時(shí)間周期又可劃分為瞬時(shí)事件、短期事件以及長期事件等。自趨優(yōu)智能調(diào)度系統(tǒng)的目的就是要消除電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)的各種事件，使得電網(wǎng)始終運(yùn)行在滿意狀態(tài)。

(3)Inducement(誘因)。誘因是指誘發(fā)事件的根本原因。電網(wǎng)運(yùn)行過程中，某處的非正常運(yùn)行，可能會(huì)引發(fā)局部乃至全網(wǎng)一系列事件的產(chǎn)生，比如線路發(fā)生短路故障，可能導(dǎo)致系統(tǒng)頻率出現(xiàn)偏差，短路線路切除帶來大量的潮流轉(zhuǎn)移又有可能導(dǎo)致關(guān)鍵斷面的潮流越限、聯(lián)絡(luò)線功率出現(xiàn)偏差、CPS指標(biāo)不合格等。因此在對(duì)事件進(jìn)行處理之前，有必要分析事件產(chǎn)生的誘因，找到根源，以避免治標(biāo)不治本以及可能出現(xiàn)的反復(fù)調(diào)控等現(xiàn)象的發(fā)生。

(4)Instruction(指令)。指令是指針對(duì)控制設(shè)備的調(diào)控措施，下發(fā)后能夠正確消除事件的指令是有效指令。首先針對(duì)事件誘因進(jìn)行優(yōu)化決策，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合底層控制系統(tǒng)，將控制指令轉(zhuǎn)化控制設(shè)備的操作指令。

1 構(gòu)建目的和原則

輸電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)體系將圍繞調(diào)度中心的主要功能，針對(duì)輸電網(wǎng)運(yùn)行，全面評(píng)估其當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)是否滿意，為分析當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的影響因素和預(yù)測(cè)未來的運(yùn)行狀態(tài)提供全面、可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而幫助調(diào)度人員或自動(dòng)化系統(tǒng)最終做出控制決策，確保輸電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行。指標(biāo)體系應(yīng)能提供2方面的信息:(1)輸電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)如何;(2)為何產(chǎn)生此種運(yùn)行狀態(tài)。這2部分信息中，前者從結(jié)果層面出發(fā)，幫助調(diào)度中心掌握輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài);后者從原因?qū)用娉霭l(fā)，為調(diào)度中心的控制決策提供依據(jù)。為保證指標(biāo)體系邏輯嚴(yán)密、框架靈活，在構(gòu)建指標(biāo)體系的研究中，應(yīng)遵循以下的構(gòu)建原則。

(1)系統(tǒng)性原則。指標(biāo)體系能夠覆蓋輸電網(wǎng)運(yùn)行的眾多運(yùn)行目標(biāo)及各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)合理、條理清晰、內(nèi)容全面。應(yīng)注意分析指標(biāo)的評(píng)估范圍和指標(biāo)間的相關(guān)性，以確保評(píng)估內(nèi)容不重復(fù)、不遺漏、有次序。

(2)多角度原則。應(yīng)結(jié)合指標(biāo)體系使用者的需求、指標(biāo)體系研究者對(duì)該領(lǐng)域的前瞻以及指標(biāo)體系實(shí)現(xiàn)者的能力這3個(gè)角度，綜合各個(gè)方面對(duì)指標(biāo)體系的需求，構(gòu)建指標(biāo)體系。

(3)開放性及可擴(kuò)展性原則。不同電網(wǎng)情況千差萬別，不同部門人員的需求也各不相同，這就要求指標(biāo)體系具備很好的開放性，能夠滿足不同電網(wǎng)的需求。同時(shí)，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，將有新的考核指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入電力系統(tǒng)，這就要求所設(shè)計(jì)的指標(biāo)體系具備一定的擴(kuò)展性。

2 總體架構(gòu)

由上文可知，指標(biāo)體系應(yīng)提供結(jié)果和原因2個(gè)方面的信息。相應(yīng)地，指標(biāo)體系的總體架構(gòu)可以分為結(jié)果評(píng)估和原因評(píng)估2個(gè)部分。

結(jié)果評(píng)估在全局、宏觀層面反映了輸電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)果，是輸電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)體系的核心部分。它對(duì)輸電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，判斷輸電網(wǎng)是否出現(xiàn)不滿意狀態(tài)，分析其出現(xiàn)了何種不滿意狀態(tài)，為輸電網(wǎng)運(yùn)行的不滿意狀態(tài)提供預(yù)警。

原因評(píng)估基于結(jié)果評(píng)估提供的輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)而作出，挖掘輸電網(wǎng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)中可能影響輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的因素，揭示具體的控制決策對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響，通過評(píng)估各影響因素的狀況，分析其中的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)輸電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)不滿意狀態(tài)，原因評(píng)估指標(biāo)為分析不滿意狀態(tài)產(chǎn)生的原因提供依據(jù)，幫助調(diào)度人員調(diào)整控制決策，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。

綜上，指標(biāo)體系的總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 指標(biāo)體系的總體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of index system

3 結(jié)果評(píng)估

輸電網(wǎng)運(yùn)行的價(jià)值體現(xiàn)在它所能滿足的相應(yīng)的需求。輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)是否滿意，體現(xiàn)在輸電網(wǎng)是否能夠滿足其利益相關(guān)者的需求。因此，評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣，可以從利益相關(guān)者的角度出發(fā)，考察其對(duì)輸電網(wǎng)運(yùn)行的需求，評(píng)估輸電網(wǎng)運(yùn)行滿足利益相關(guān)者的需求的程度。

在實(shí)際運(yùn)行中，如圖2所示，待考察的輸電網(wǎng)通過傳輸線與電源、配電網(wǎng)及相鄰的輸電網(wǎng)相連接。相關(guān)的企業(yè)包括發(fā)電企業(yè)，互聯(lián)輸電網(wǎng)企業(yè)，配電網(wǎng)企業(yè)以及輸電網(wǎng)企業(yè)自身。

圖2 輸電網(wǎng)運(yùn)行的利益相關(guān)者Fig.2 Transmission system stakeholders

因此，輸電網(wǎng)的利益相關(guān)者包括配電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、互聯(lián)輸電網(wǎng)企業(yè)以及輸電網(wǎng)企業(yè)自身。簡單地，可以將這些利益相關(guān)者分為外部利益相關(guān)者及輸電網(wǎng)企業(yè)自身2類，它們對(duì)應(yīng)著外部和內(nèi)部的2類需求。結(jié)果評(píng)估即是評(píng)估輸電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)是否能夠滿足這些外部和內(nèi)部利益相關(guān)者的需求，分為外部需求滿足程度評(píng)估和內(nèi)部需求滿足程度評(píng)估。

3.1 外部需求滿足程度評(píng)估

在電力系統(tǒng)中，輸電網(wǎng)連接了發(fā)電、配電網(wǎng)以及互聯(lián)輸電網(wǎng)，輸電網(wǎng)為此三者提供輸電服務(wù)。這3類企業(yè)所調(diào)控和管理的電力系統(tǒng)的某一部分，與輸電網(wǎng)通過為數(shù)眾多的節(jié)點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)線相連。輸電網(wǎng)或向這些節(jié)點(diǎn)提供電能，或從節(jié)點(diǎn)接納電能，在節(jié)點(diǎn)間建立電能傳輸?shù)穆窂健?/p>

在每一連接節(jié)點(diǎn)上，這3類企業(yè)均對(duì)輸電網(wǎng)有著一定的需求，如頻率、電壓及功率量等。外部需求的滿足程度，取決于這些節(jié)點(diǎn)的需求是否得到滿足。落實(shí)到每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)上考慮，外部利益相關(guān)者的需求均可以概括為:期望輸電網(wǎng)在特定的時(shí)間，向特定的節(jié)點(diǎn)，以特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，供應(yīng)或接納特定數(shù)量的電能。

外部需求的滿足程度，即為眾多節(jié)點(diǎn)需求滿足程度的綜合。評(píng)估外部需求是否得到滿足，可以首先分析其外部節(jié)點(diǎn)對(duì)輸電網(wǎng)有哪些具體的需求，選取指標(biāo)評(píng)估其節(jié)點(diǎn)需求是否得到滿足，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而綜合評(píng)估當(dāng)前的輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)是否能滿足其質(zhì)量和數(shù)量的需求。

3.2 內(nèi)部需求滿足程度評(píng)估

輸電網(wǎng)企業(yè)期望能夠通過運(yùn)營輸電網(wǎng)獲得自身的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。輸電網(wǎng)的內(nèi)部需求主要指2個(gè)方面——輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行和生產(chǎn)效率。

輸電網(wǎng)企業(yè)的安全性需求主要指，期望輸電網(wǎng)運(yùn)行中能夠經(jīng)受可能的擾動(dòng)，保證網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的正常運(yùn)行，不中斷輸電服務(wù)。出現(xiàn)安全性事故將造成輸電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的嚴(yán)重?fù)p失，應(yīng)盡量避免事故的產(chǎn)生。發(fā)現(xiàn)和辨識(shí)運(yùn)行過程中的薄弱環(huán)節(jié)和隱患，提前預(yù)防、預(yù)警，采取必要的措施加以消除和防范，是避免安全性事故發(fā)生的主要途徑。對(duì)輸電網(wǎng)運(yùn)行安全的評(píng)價(jià)，應(yīng)能夠預(yù)判系統(tǒng)留有的安全裕度以及承受安全風(fēng)險(xiǎn)的能力，揭示輸電網(wǎng)的主要安全風(fēng)險(xiǎn)，以幫助系統(tǒng)針對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)防控制。分析電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)的安全隱患，評(píng)估發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。安全性需求滿足程度的評(píng)估應(yīng)分析輸電網(wǎng)可能發(fā)生的各種擾動(dòng)及其可能造成的影響或損失，采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，綜合評(píng)估輸電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

此外，輸電網(wǎng)期望通過合理安排發(fā)電和輸電，降低運(yùn)行成本，提高投資回報(bào)率，即輸電網(wǎng)能夠高效運(yùn)行。輸電網(wǎng)高效運(yùn)行指盡可能地減少單位收益支付的成本。電網(wǎng)運(yùn)行的成本，包括可變成本和固定成本2個(gè)方面，即電網(wǎng)的固定資產(chǎn)投資產(chǎn)生的成本和電網(wǎng)日常經(jīng)營產(chǎn)生的成本。高效性需求滿足程度的評(píng)估，即為評(píng)估輸電網(wǎng)的設(shè)備利用效率及輸電損耗。

綜上，結(jié)果評(píng)估指標(biāo)集的根據(jù)是利益相關(guān)者的需求，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 結(jié)果指標(biāo)集:基于利益相關(guān)者需求的組織結(jié)構(gòu)Fig.3 Result index set:organizational structure based on stakeholders'demands

4 原因評(píng)估

結(jié)果評(píng)估指標(biāo)集反映了輸電網(wǎng)整體、宏觀的運(yùn)行狀態(tài)。若1個(gè)或多個(gè)結(jié)果評(píng)估指標(biāo)不滿意，即反映了輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)不令人滿意，有必要研究此運(yùn)行狀態(tài)是由何種因素引起的。

原因評(píng)估分析輸電網(wǎng)運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)中可能影響輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的因素，分為分解和轉(zhuǎn)化2個(gè)步驟。(1)分解:對(duì)結(jié)果評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行空間上的分解，即評(píng)估對(duì)象由全網(wǎng)變?yōu)榫植俊⒂啥囝愋妥優(yōu)閱晤愋停员孀R(shí)發(fā)生不滿意狀態(tài)的具體區(qū)域或類型;(2)轉(zhuǎn)化:將結(jié)果評(píng)估指標(biāo)轉(zhuǎn)化為與系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)的影響因素，即評(píng)估內(nèi)容由全網(wǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樵u(píng)估相關(guān)因素對(duì)全網(wǎng)狀態(tài)的影響。原因評(píng)估將結(jié)果評(píng)估指標(biāo)所反映的輸電網(wǎng)狀態(tài)，落實(shí)到具體控制對(duì)象或調(diào)度業(yè)務(wù)上。

分析輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的影響因素，其目的在于為調(diào)度中心的控制決策提供依據(jù)。決策是調(diào)度中心的核心業(yè)務(wù)，指調(diào)度中心的工作人員或自動(dòng)化系統(tǒng)所制定的輸電網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)調(diào)度策略。典型的決策包括運(yùn)行方式、日前計(jì)劃、基于實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的機(jī)組出力設(shè)定值、低頻/低壓減載裝置設(shè)定值等等。輸電網(wǎng)在各個(gè)時(shí)間尺度上均有相關(guān)的決策，其運(yùn)行狀態(tài)由一系列不同時(shí)間尺度的決策共同作用而形成，且較短時(shí)間尺度的決策往往是在較長時(shí)間尺度的決策基礎(chǔ)上制定的。不同時(shí)間尺度的決策組成了一系列鏈狀關(guān)系的調(diào)度策略，即決策鏈。

結(jié)果評(píng)估指標(biāo)的轉(zhuǎn)化應(yīng)該圍繞決策鏈進(jìn)行。首先研究結(jié)果評(píng)估指標(biāo)在各個(gè)時(shí)間尺度上都有哪些決策對(duì)其造成何種影響，最終確定結(jié)果評(píng)估指標(biāo)的決策鏈;然后對(duì)于出現(xiàn)不滿意狀態(tài)的結(jié)果評(píng)估指標(biāo)，針對(duì)其相應(yīng)的決策鏈，對(duì)已執(zhí)行完成的決策逐一進(jìn)行評(píng)估，層層遞推，判斷不滿意狀態(tài)是由哪些不合理決策引起的。于是，通過分解、轉(zhuǎn)化，可將原因評(píng)估具體落實(shí)到相關(guān)決策評(píng)估上。

其中，單級(jí)決策評(píng)估包含多項(xiàng)具體內(nèi)容。輸電網(wǎng)運(yùn)行面臨著多種不確定性，而調(diào)度中心所具有的調(diào)控能力是有限的，調(diào)度中心的決策，即是要利用有限的調(diào)控能力，盡可能地適應(yīng)運(yùn)行的不確定性。對(duì)于單級(jí)決策，其對(duì)于輸電網(wǎng)運(yùn)行的最終影響效果，由當(dāng)前的調(diào)控能力、運(yùn)行環(huán)境以及決策本身共同作用而形成。故單級(jí)決策評(píng)估中，應(yīng)包含3個(gè)方面的內(nèi)容:調(diào)控能力、運(yùn)行環(huán)境以及決策本身，下面分別予以介紹。

4.1 調(diào)控能力因素

調(diào)控能力包括2個(gè)方面的內(nèi)容:首先，對(duì)于所有決策，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)(包括電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu))反映了最基本的調(diào)控能力;然后，對(duì)于單級(jí)決策，其調(diào)控能力還受到上級(jí)決策及已執(zhí)行的決策的影響，取決于它們執(zhí)行后所留有的決策空間。

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的問題一般體現(xiàn)在2個(gè)方面:網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是否堅(jiān)強(qiáng);電源分布是否均衡。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)評(píng)估即針對(duì)電源、負(fù)荷和網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)，評(píng)估輸電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)是否合理。

決策是在既有調(diào)控能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，若調(diào)控能力不足，可能是上級(jí)決策未留有適當(dāng)?shù)臎Q策空間，調(diào)度中心應(yīng)調(diào)整上級(jí)決策;或電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，調(diào)度中心應(yīng)建議改進(jìn)電網(wǎng)規(guī)劃，合理安排電源和輸電設(shè)備。

4.2 運(yùn)行環(huán)境因素

輸電網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境包括2個(gè)方面的因素——外部利益相關(guān)方的需求，以及輸電網(wǎng)運(yùn)行中所面臨的自然或人為的外部環(huán)境。

輸電網(wǎng)的外部需求具有復(fù)雜性和多變性，從某種程度上來說是難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的。比如在負(fù)荷側(cè)，雖然目前負(fù)荷預(yù)測(cè)相對(duì)比較成熟，但實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高精度的負(fù)荷預(yù)測(cè)仍較為困難，而隨著分布式電源的接入，負(fù)荷的可預(yù)測(cè)性將進(jìn)一步降低。發(fā)電側(cè)、互聯(lián)電網(wǎng)的功率需求同樣具有一定的隨機(jī)性和波動(dòng)性。外部需求的變化可能使預(yù)先制定的調(diào)度策略不能滿足運(yùn)行要求，從而導(dǎo)致電網(wǎng)不滿意運(yùn)行狀態(tài)的出現(xiàn)。

而外部環(huán)境的不確定性是指天氣突變、自然災(zāi)害、人為事故等各種突發(fā)事件的出現(xiàn)。這些突發(fā)事件同樣會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，比如自然災(zāi)害造成的設(shè)備損壞，人為導(dǎo)致的線路短路等。

決策是在外部需求和環(huán)境不確定的情況下依托預(yù)測(cè)信息進(jìn)行優(yōu)化分析得到的。調(diào)度中心所作決策是確定性的，而這些不確定性因素的存在是使決策變得困難的主要原因。例如，實(shí)際運(yùn)行中電網(wǎng)出現(xiàn)罕見故障時(shí)，要求日前機(jī)組出力計(jì)劃仍能適應(yīng)故障后情況是不合理的。因此，在對(duì)決策的合理性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需充分考慮出現(xiàn)的不確定性大小對(duì)決策造成的影響。

4.3 與決策本身相關(guān)的因素

決策評(píng)估包括2部分的內(nèi)容:決策執(zhí)行情況的評(píng)估和決策合理性的評(píng)估。判斷某個(gè)決策是否合理，應(yīng)首先充分考慮當(dāng)前的調(diào)控能力、運(yùn)行環(huán)境以及決策的相關(guān)控制元件是否執(zhí)行良好，基于這3個(gè)方面的信息，然后再進(jìn)行決策合理性的評(píng)估。

對(duì)于調(diào)度中心而言，決策是影響輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的可控因素。若通過決策評(píng)估，發(fā)現(xiàn)與決策本身相關(guān)的因素導(dǎo)致輸電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)不滿意狀態(tài)，調(diào)度中心可以通過調(diào)整控制策略、加強(qiáng)控制能力消除這些因素。

綜上，原因評(píng)估的思路如圖4所示，包括指標(biāo)分解和指標(biāo)轉(zhuǎn)化2部分，指標(biāo)轉(zhuǎn)化基于決策鏈進(jìn)行。而針對(duì)決策鏈中各級(jí)具體的決策，決策評(píng)估的內(nèi)容包含了調(diào)控能力、運(yùn)行環(huán)境以及決策自身因素3個(gè)方面，如圖5所示。結(jié)果評(píng)估提出了系統(tǒng)的指標(biāo)集，通過指標(biāo)數(shù)值反映輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài);而原因評(píng)估與此不同，以分析過程為主，在指標(biāo)分解和轉(zhuǎn)化的過程中，評(píng)估局部的運(yùn)行情況(體現(xiàn)于指標(biāo)分解部分)或控制決策的相關(guān)情況(體現(xiàn)于指標(biāo)轉(zhuǎn)化部分)。

圖4 原因評(píng)估的總體架構(gòu)Fig.4 Overall architecture of reason evaluation

圖5 決策評(píng)估的評(píng)估內(nèi)容Fig.5 Evaluation content of strategy evaluation

5 指標(biāo)屬性與指標(biāo)選取原則

基于上文所述的體系架構(gòu)和評(píng)估內(nèi)容，可根據(jù)輸電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，選取和設(shè)計(jì)相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)，構(gòu)建具體的評(píng)估指標(biāo)體系。

在本指標(biāo)體系中，為保證指標(biāo)的明確性，在指標(biāo)體系中，每一個(gè)指標(biāo)都應(yīng)包含全面、實(shí)用、有效的具體信息，便于調(diào)度人員使用指標(biāo)體系，切實(shí)掌握輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。這些具體信息包括指標(biāo)名、指標(biāo)作用、指標(biāo)計(jì)算方法、指標(biāo)界、指標(biāo)值、指標(biāo)對(duì)象、計(jì)算時(shí)段等，即為指標(biāo)屬性，相關(guān)定義參見表1。

表1 指標(biāo)屬性Tab.1 Index attribute

在定義指標(biāo)時(shí)，我們更關(guān)注指標(biāo)名、指標(biāo)作用、指標(biāo)計(jì)算方法和指標(biāo)界，而具體指標(biāo)值與具體指標(biāo)對(duì)象、計(jì)算周期相關(guān)，是一個(gè)隨對(duì)象、時(shí)間不斷變化的量，可通過指標(biāo)計(jì)算方法計(jì)算得到。構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)，確定評(píng)估內(nèi)容后，選擇準(zhǔn)確的評(píng)估指標(biāo)是一項(xiàng)重要工作。在選擇指標(biāo)時(shí)，在遵循制定指標(biāo)體系的一般原則基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考察如表1所示的多個(gè)屬性的具體情況，遵循以下幾個(gè)原則選擇指標(biāo)。

(1)指標(biāo)名及指標(biāo)作用方面:指標(biāo)定義完整，易于理解，便于調(diào)度人員掌握。

(2)指標(biāo)計(jì)算方法方面:指標(biāo)計(jì)算方法明確，容易獲取計(jì)算所需數(shù)據(jù)，便于實(shí)現(xiàn)和在線應(yīng)用。相較于總量指標(biāo)，相對(duì)指標(biāo)將有聯(lián)系的指標(biāo)對(duì)比得到，能夠很好地反映狀態(tài)的相關(guān)程度和發(fā)展程度，增強(qiáng)指標(biāo)之間的可比性。應(yīng)盡可能選取相對(duì)指標(biāo)作為評(píng)估指標(biāo)。

(3)指標(biāo)界方面:指標(biāo)運(yùn)行范圍易于確定，能夠明確指定或計(jì)算出指標(biāo)的上下限，評(píng)估運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣。上下限確定過程中，應(yīng)嚴(yán)格依照電力行業(yè)現(xiàn)行考核標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)提取更加符合具體電網(wǎng)的指標(biāo)運(yùn)行范圍。

(4)指標(biāo)對(duì)象方面:結(jié)果評(píng)估反映輸電網(wǎng)整體的運(yùn)行狀態(tài)，所選取的評(píng)估指標(biāo)的指標(biāo)對(duì)象應(yīng)是全網(wǎng);原因評(píng)估分析影響運(yùn)行狀態(tài)的內(nèi)部、外部因素，將整體運(yùn)行狀態(tài)在各個(gè)與輸電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)的具體元件、結(jié)構(gòu)體上細(xì)化，所選取的評(píng)估指標(biāo)的指標(biāo)對(duì)象既包括全網(wǎng)，也包括區(qū)域、節(jié)點(diǎn)、元件等局部對(duì)象。

(5)計(jì)算時(shí)段方面:針對(duì)同一評(píng)估內(nèi)容，既有斷面評(píng)估指標(biāo)，也有統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的評(píng)估指標(biāo)。指標(biāo)體系用于評(píng)估輸電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，分析其產(chǎn)生的原因。那么，何為輸電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)呢?在時(shí)間上，輸電網(wǎng)必須在任一時(shí)刻保證優(yōu)質(zhì)輸電和安全高效的運(yùn)行，同時(shí)在周期時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行也應(yīng)當(dāng)滿足一定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。故當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)既指當(dāng)前斷面的運(yùn)行狀態(tài)，也指最近一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。因而，針對(duì)同一評(píng)估內(nèi)容，指標(biāo)體系應(yīng)包含相應(yīng)的斷面評(píng)估指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)時(shí)間段評(píng)估指標(biāo)。例如，若需對(duì)頻率進(jìn)行評(píng)估，則既應(yīng)選取當(dāng)前頻率值評(píng)估頻率當(dāng)前狀態(tài)，也應(yīng)選取頻率合格率評(píng)估統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)的頻率質(zhì)量。由此，指標(biāo)體系按照其指向的時(shí)間維度也可以劃分為當(dāng)前斷面指標(biāo)集和統(tǒng)計(jì)時(shí)間指標(biāo)集，分別用于評(píng)估系統(tǒng)短期和長期運(yùn)行狀態(tài)。

6 結(jié)論

輸電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)體系是電網(wǎng)運(yùn)行評(píng)估方面的理論基礎(chǔ)和實(shí)施依據(jù)，通過該指標(biāo)體系的建立，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的全面監(jiān)測(cè)和評(píng)估，分析其薄弱環(huán)節(jié)并進(jìn)行預(yù)判。

為反映輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及其狀態(tài)產(chǎn)生的原因，指標(biāo)體系分為結(jié)果評(píng)估和原因評(píng)估2個(gè)部分。結(jié)果評(píng)估反映輸電網(wǎng)整體、宏觀的運(yùn)行狀態(tài)，輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)是否滿意，體現(xiàn)于輸電網(wǎng)是否能夠滿足其利益相關(guān)者的需求。輸電網(wǎng)運(yùn)行的利益相關(guān)者的需求可以劃分為外部需求和內(nèi)部需求2類，其中內(nèi)部需求又包括安全性需求和高效性需求。而原因評(píng)估反映輸電網(wǎng)運(yùn)行中各類因素對(duì)運(yùn)行結(jié)果的影響。原因評(píng)估分為結(jié)果評(píng)估指標(biāo)的分解和結(jié)果評(píng)估指標(biāo)的轉(zhuǎn)化2個(gè)步驟。指標(biāo)分解將評(píng)估對(duì)象由全網(wǎng)變?yōu)榫植俊⒂啥囝愋妥優(yōu)閱晤愋停员孀R(shí)發(fā)生不滿意狀態(tài)的具體區(qū)域或類型。指標(biāo)轉(zhuǎn)化則基于結(jié)果評(píng)估指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的決策鏈進(jìn)行，對(duì)決策鏈上的各個(gè)決策依次從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境和決策本身因素等方面進(jìn)行評(píng)估，以發(fā)掘造成輸電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)異常的影響因素。

［1］張心潔，葛少云，劉洪，等.智能配電網(wǎng)綜合評(píng)估體系與方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2014，38(1):40-44.

［2］韓柳，彭冬，王智冬，等.電網(wǎng)評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建及應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2010，31(11):28-33.

［3］孫成.區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行績效指標(biāo)體系的探索與實(shí)踐［J］.華東電力，2011，39(4):608-611.

［4］張國華，張建華，彭謙，等.電網(wǎng)安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系與方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2009，33(8):30-34.

［5］王超，徐政，高鵬，等.大電網(wǎng)可靠性評(píng)估的指標(biāo)體系探討［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2007，19(1):42-48.

［6］蒲如蘭.論衡量供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的指標(biāo)［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2002，14(3):67-69.

［7］周韓，劉東，吳子美，等.電力系統(tǒng)安全預(yù)警評(píng)估指標(biāo)及其應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31(20):45-48.

［8］United States Department of Energy Office of Electric Transmission and Distribution.“GRID 2030”A national vision forelectricity's second 100 years［EB/OL］.http://climate vision.gov/sectors/electricpower/pdfs/electric_vision.pdf.

［9］European Commission.European technology platform smart grids:vision and strategy for europe’s electricity networks of the future［EB/OL］.http://ec.europa.eu/research/energy/pdf/smar tgrids_en.pdf.

［10］倪敬敏，何光宇，沈沉，等.美國智能電網(wǎng)評(píng)估綜述［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(8):9-13.

［11］王智冬，李暉，李雋，等.智能電網(wǎng)的評(píng)估指標(biāo)體系［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2009，33(17):14-18.

［12］王彬，何光宇，梅生偉，等.智能電網(wǎng)評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建方法［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(23):1-5.

［13］譚偉，何光宇，劉鋒，等.智能電網(wǎng)低碳指標(biāo)體系初探［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(17):1-5.