江蘇電網在線動態安全評估系統及應用研究

王大江，江葉峰，仇晨光，葛亞明，胡昊明，程錦閩（.國網江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京03；.國網江蘇省電力公司電力調度控制中心，江蘇南京004）

江蘇電網在線動態安全評估系統及應用研究

王大江1，江葉峰2，仇晨光2，葛亞明2，胡昊明1，程錦閩2
（1.國網江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103；2.國網江蘇省電力公司電力調度控制中心，江蘇南京210024）

基于智能調度系統的在線動態安全評估系統以實時在線數據為基礎進行計算分析，實現了電網的離線分析向在線分析的飛躍。文中簡要介紹了江蘇電網動態安全評估系統的主要結構、功能、計算流程，以江蘇2016年6月23日龍卷風冰雹特大災害下的電網安全穩定分析和2016年11月4日某變電站母線故障后的穩定分析為算例，結果表明動態安全評估系統能夠及時有效地對電網進行實時計算分析并給出相應的輔助決策措施，提升了電網調度運行人員在事故緊急情形下的應急處理能力，對保證電網的安全穩定運行起到了重要作用。

在線分析；動態安全評估；智能調度；輔助決策

0 引言

江蘇電網地處華東沿海經濟和負荷中心，“十二·五”期間，江蘇電網發展迅速，已經形成500 kV“六縱五橫”的骨架網絡，與上海、浙江、安徽電網通過10回500 kV線路相連，呈現“北電南送、西電東送”的潮流輸送格局，除已經投運的錦蘇特高壓直流和淮南—上海特高壓交流輸電工程北半環外，正在建設晉北—南京、錫盟—泰州特高壓直流工程，未來江蘇電網將成為特高壓交直流混聯的大型受端電網，在取得巨大成就的同時，也面臨著電網發展新形勢下的技術挑戰［1－5］，因此提高安全穩定分析水平是保證江蘇電網安全穩定運行的重要手段之一。

傳統穩定分析計算時采用離線的計算方式，選取的典型方式與電網實際運行工況有差別，導致多數情況下計算結果趨于保守，因此在線安全分析得到國內外的關注［6－12］。針對江蘇電網發展的新需求，迫切需要在線安全穩定分析技術，克服傳統離線方式計算的不足，對電網實施在線動態安全評估，發現各種運行方式存在的問題，并且有針對性的提出改進或預防輔助決策措施，提高調度運行人員對電網的控制水平，有效地提升駕馭大電網的能力［13－15］。

為此，開展基于智能調度技術支持系統的動態安全評估（dynamic security assessment，DSA），以能量管理系統采集到的實時數據為基礎進行計算分析，具有重要意義［16］。本文首先簡要介紹了江蘇電網動態安全評估系統的結構、功能模塊，然后分析了動態安全評估系統穩定分析的計算流程，最后以2016年6月23日江蘇遭受龍卷風冰雹特大災害下電網事故應急處理和2016年11月4日某變電站母線故障后的穩定分析為計算實例進行分析，結果表明動態安全評估系統在輔助調控人員進行科學決策方面發揮了重要作用。

1 江蘇電網動態安全評估系統介紹

江蘇電網動態安全評估系統基于智能電網調度D5000系統，負責江蘇電網調度管轄范圍內的安全穩定分析計算，以下將從總體結構、基本功能、計算流程幾方面進行簡單介紹。

1.1數據源

數據源是在線分析計算的基礎，基于智能調度系統D5000的在線穩定系統首先通過與調度支持系統的接口，自動獲取國調統一下發的在線計算數據，包括靜態模型及參數、實時潮流數據，通過數據拼接，整合本地動態模型及參數、機組及負荷詳細模型，形成一套結構完整、能反映當前電網實時運行工況并能進行穩定計算的數據，為在線安全穩定評估提供完備的數據源。

1.2動態安全評估系統結構和基本功能

在線動態安全評估系統屬于智能電網調度技術支持系統D5000實時與監控類應用，其主要結構如圖1所示。

構建圖1系統的主要硬件配置：計算節點機群、調度管理服務器、數據接口服務器、網絡連接交換機、工程師工作站等。各個部分協調工作，完成系統所需要或所分配的各種計算分析，并將需要的結果返回給人機界面。

圖1 在線動態安全評估系統主要結構Fig.1 The mainstructure of DSA system

1.3在線動態安全評估系統穩定分析流程

在線動態安全評估系統通過整合設備參數、故障集、電網實時信息等相關數據，生成在線分析應用所需要的計算數據，形成準確合理的與電網實際運行工況相符合的在線整合潮流數據，然后進行基態潮流掃描、靜態安全分析、暫態穩定分析、動態穩定分析、電壓穩定分析、短路電流分析六大類計算，同時計算電網關鍵斷面的穩定裕度，并對裕度較低的穩定運行情況提示告警，給出相應輔助決策，其整體計算分析流程如圖2所示。

1.4實時態與研究態計算模式

在線動態安全評估系統計算模式分為實時態模塊計算和研究態模塊計算2種模式。實時態模塊是在線跟蹤電網實際運行情況，周期性啟動計算，每15 min定期對電網運行展開六大類計算分析和預防控制決策支持，實現電網安全穩定性的可視化監視和在線輔助決策，向調度運行人員提供當前運行方式下的電網預防控制措施方案，給出穩定極限和調度策略；研究態模塊則是事件性啟動，選擇調度運行人員關心的斷面數據，對系統存在的靜態、暫態以及動態等問題作詳細研究，尋找系統靜態、暫態、動態等安全穩定問題的成因，研究解決問題的根本方法，達到在當前運行狀態下優化系統運行、提高系統安全、穩定、經濟運行的目的。2種計算模式的差別在于啟動周期不同，其余功能基本相同。

2 在線動態安全評估系統在江蘇電網中的應用

2.1算例1

2016年6月23日13：00－15：00，江蘇北部鹽城、連云港、宿遷、淮安等地區出現強降水和大風天氣，尤其是鹽城阜寧、射陽等地出現強雷電、短時強降雨、冰雹、雷雨大風等強對流天氣，局部遭龍卷風襲擊，江蘇電網受到嚴重沖擊，其中鹽城地區電網受到沖擊最大。2條500 kV線路跳閘，倒塔1基、受損3基；多條220 kV線路和110 kV線跳閘及倒塔。大范圍電網故障導致蘇北地區某大型主力電廠僅通過單條500 kV線并網，受災地區多個變電站單線饋供運行，其中220 kV YN－DY雙線、DY－HX線、HX－XY線跳閘。線路跳閘后，電網聯系減弱，存在運行風險，江蘇北部的鹽城地區部分電網如圖3所示。

圖2 在線動態安全評估系統計算流程框圖Fig.2 Thecalculation flow chart of DSA system

圖3 江蘇鹽城地區部分220 kV電網接線圖Fig.3 Part Yancheng 220 kV power grid of Jiangsu

當值安全分析工程師立即利用在線評估系統選取了2016年6月23日15：00國調下發的斷面數據作為基礎分析數據，由研究態模塊自動開展六大類計算。選取的計算方式下鹽城地區部分電網實際接線圖如圖4所示。可以看到，事故后，鹽城地區形成了多級饋供的方式，且阜寧地區的HX，QY，DY，BX及YC等5座220 kV變電站僅由PD－HX雙線與YC－YW線路等三線并網，如圖4中綠色實線中部分，方式異常薄弱。在線動態安全評估系統經六大類安全分析，發現存在靜態安全問題，無暫穩、動穩、短路電流超標等問題。計算結果如表1所示，詳細的靜態安全計算結果如表2、表3所示。

圖4 故障后的鹽城地區部分220 kV電網接線圖Fig.4 Part 220 kV power grid of Yancheng after faults

表1 動態安全評估計算結果Table 1 Results of dynamic security assessment

由上述計算結果可知，江蘇電網在災害后的運行方式下存在靜態安全問題，在PD－HX雙線開斷后，YC－YW線越限，DY變、HX變、QY變3個站220 kV正母線電壓越下限。在線動態評估系統給出的輔助決策措施為減少YC變有功負荷99.5 MW、無功負荷16.73 Mvar；減少QY變有功負荷17.97 MW、無功負荷5.22 Mvar，采用輔助決策措施后的穩定計算結果如表4所示。

表2 靜態安全校核設備過載結果Table 2 Equipment overload results of static security check

表3 靜態電壓安全校核結果Table 3 Static voltage security check results

表4 綜合輔助決策后結果Table 4 Results of after comprehensive assistant decision

在鹽城災區電網受損嚴重，已經損失大量負荷的情況下，電力資源對于災后應急搶險及生產生活是極為重要的，進行切除負荷的操作顯然并不合適。由于鹽城地區DY－CB雙線、鹽城與淮安聯絡線YN－QJ 3條線路處于充電備用狀態，省調討論后決定采取將3條備用聯絡通道轉運行，加強鹽城電網方式，調整方式后的電網接線圖如圖5所示。

進行了方式調整后，鹽城地區220 kV電網結構得到了加強，PD－HX雙線開斷后YC－YW線路安全裕度變為5.63%，DY變／220 kV正母線電壓安全裕度為3.25%，HX變／220 kV正母線電壓安全裕度為4.62%，QY變／220 kV正母線電壓安全裕度為5.12%，消除了PD－HX雙線開斷后靜態不安全的隱患。

2.2算例2

2016年11月4日09：46，江蘇某地區500 kV SL變VⅡ段母線發生故障跳閘，故障發生后，跳開VⅡ段母線所帶的SL－YQ I線、SL－JJ I線、SL－XS I線，該地區局部電網接線圖如圖6所示，SL變為該地區的樞紐變電站，承擔該地區的主要受電任務，跳閘后該地區電網聯系變弱。

圖6 江蘇某地區部分電網接線圖Fig.6 Part power grid of Jiangsu

事故發生后，當值安全分析工程師選取了10：00的電網斷面數據，調用了研究態計算模塊，由在線評估系統對故障后方式下的電網安全穩定性進行了自動分析。經六大類計算，發現在事故后方式下，存在靜態安全過載問題，無暫穩、動穩等問題，計算結果如表5所示。

由上述在線安全校核結果可知，在故障后方式下，此時再發生XS－LZⅡ線開斷后，SL－XSⅡ線線負載率達到113.35%，處于過載狀態。

表5 動態安全評估計算結果Table 5 Results of dynamic security assessment

圖5 調整運行方式后鹽城地區部分220 kV電網接線圖Fig.5 Part 220 kV power grid of Yancheng after operation mode adjustment

在線動態評估系統給出的輔助決策措施為減少JJDC發電機組出力69.5 MW，采用輔助決策后的計算結果為XS－LZⅡ線開斷后，SL－XSⅡ線穩定裕度為6.32%，當值調度員立即按照輔助決策給出的結果，降低JJDC機組出力，消除了過載風險，并通知SL變查找故障原因，盡快投運跳閘的3條線路。

3 結語

本文結合江蘇電網在遭受龍卷風冰雹特大災害后和樞紐變電站母線跳閘后的實際運行狀況，利用在線動態安全評估系統對故障后的電網進行了及時的安全穩定校核，并針對存在的越限風險采取了相應的控制策略，消除了電網運行隱患。算例表明，在線安全分析系統能夠快速有效地進行在線安全校核，發現電網實時運行中的薄弱環節，為調度員進行電網調控、優化電網運行方式提供有效的技術支持和輔助決策措施，在電網實際運行發揮了重要的指導作用，相對于傳統離線計算方式具有更大的優勢，有助于向智能型調度的轉變。

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Research on the On?line Dynamic Security Assessment System and Application of Jiangsu Power Grid

WANG Dajiang1，JIANG Yefeng2，QIU Chenguang2，GE Yaming2，HU Haoming1，CHENG Jinmin2
（1.State Grid Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing 211103，China；2.State Grid Jiangsu Electric Power Dispatching and Control Center，Nanjing 210024，China）

The on?line dynamic security assessment system based on intelligent scheduling system calculates and analyses power system using real time on?line data，achieves a leap from the off?line analysis to the on?line analysis of the power grid.The main structure，function and calculation process of the dynamic security assessment system of Jiangsu power grid are briefly introduced in this paper，using the safety and stability analysis of Jiangsu power grid encountering tornado and hail disaster in June 23，2016 and after a substation bus fault in November 4，2016 as calculation examples，the results show that the dynamic security assessment system can calculate and analyze the power grid，and give the corresponding auxiliary decision?making measures timely and effectively，enhancing the emergency handling capacity of power dispatchers in emergency situations，and plays an important role in ensuring the safe and stable operation of the power grid.

on?line analyse；dynamic security assessment；intelligent scheduling system；auxiliary decision?making

TM77

：A

：2096－3203（2017）02－0051－05

王大江

王大江（1984—），男，河南鄭州人，工程師，研究方向為電力系統穩定與控制；

江葉峰（1976—），男，江蘇宜興人，高級工程師，研究方向為電力調度運行管理；

仇晨光（1977—），男，江蘇鹽城人，高級工程師，研究方向為電力調度運行管理；

葛亞明（1984—），男，安徽宣城人，高級工程師，研究方向為電力調度運行管理。

（編輯 徐林菊）

2016－11－03；

2017－01－07

2016年國家電網總部指南項目（應對大規模功率缺失的區域互濟日內計劃優化調整技術研究）