多維度協同機制在電網調度控制中的實踐

陳宏勝, 潘保材,鐘淘淘,楊渝璐

(國網重慶電力調度控制中心，重慶 400014)

0　引　言

隨著特高壓交直流電網的建設、電網互聯的推進以及大規模新能源的并網，電網運行一體化特征日益突出，具體表現為交流系統與直流系統耦合，直流送端與受端耦合。這就要求各級電網不僅要考慮別人對自身電網的影響，也要考慮自己對別人的影響。同時，電網相互干擾范圍更大[1]，電網局部故障影響全局化特征日益突出。任何一個局部故障都能波及到故障互聯部分，甚至影響整個電網的運行，例如，華東電網單回500 kV故障可能導致多回西南送華東的直流同時換相失敗。隨著調控一體化模式的運轉上線，需要調度運行人員能夠全面掌控電網整體運行狀態以及關鍵信息，快速感知電網運行潛在風險。近年來臺風、雷暴等極端自然災害引發的電網連鎖故障幾率顯著增大，對調度事故處理的快速性和準確性提出了更高的要求。同時，由于原有各調控系統較為零散、缺乏整體設計和規劃，應用關聯性較弱，且人機交互簡單，不能滿足對大電網調控運行的支撐[2]，急需上下級調度機構、調度與監控業務之間實現信息共享、業務協同和流程貫通，人機協同智能化，加強信息共享能力、協同處理能力，多維度協同管理整個電網。

1　多維度協同的重要性

1.1　上下級調度機構縱向協同

目前，全國電網實行分級調控模式，通過構建上下級組織機構，分解各級機構的業務量，同時以嚴格的律令來保證統一調控，確保電網安全、優質、經濟運行。但隨著特高壓交直流互聯大電網的建設，區域電網間耦合特性越來越顯著，單一設備故障引發大面積停電的風險不斷增加。近年來的美加大停電以及歐洲大停電的調查結果表明，上下級機構間缺少信息共享、無法同步感知同一電網的關聯業務、風險及事故信息，是導致事故范圍擴大的重要因素。尤其是發生500 kV等高電壓等級事故時，事故將直接從500 kV電網縱向延伸至220 kV、110 kV電網，直達10 kV的配電網絡，造成大面積停電事故，多級調控機構協同將更加困難。在電網停電風險預判時，上下級電網機構各自為政，管理信息與運行信息形成孤島，無法協同，當上級電網運行風險與下級電網運行風險疊加時，將形成更高等級的風險，從而造成事故時，目標不一致，協同難度大，甚至采取上下級相矛盾的事故處理措施。因此，在目前分散的多級機構協同管理統一電網的大背景下，需要共享上下級電網信息，上下級機構生產互動和協同運作，其中主要包括以下方面：(1)電網規劃環節，遠、中、近期統一規劃電網運行方式，保證各級電網協調發展；(2)電網計劃環節，上下級電網協調設備停電計劃、發輸電計劃，避各自為政，降低大電網檢修風險，通過聯合預案編制流程，各級調控機構編制聯合事故預案，通過聯合仿真平臺，提高多級電網協同反事故能力；(3)故障應急處置環節，各級電網信息共享，實現電網擾動的一點告警、多點響應，提升上下級機構應對電網故障的協同處理能力，實現業務協同和流程貫通，管理標準化，上下級調度協同管理大電網[3]。

上下級調度協同管理要求分級協同管理，上下級機構既要獨立執行自身生產任務，又要實現協調配合、統一管理。這樣既可以保證電網各級機構管理權利的相對獨立，又實現了全網的統一性，保證了上下級機構協同管理電網的力度，充分發揮了上下級機構高度協同配合能力，有利于上下級機構依據職責范圍共享生產信息和協同管理，實現大電網安全穩定運行[4]。

1.2　調度監控業務橫向協同

調控一體化模式下，統籌電網調度和設備運行業務，將原監控業務納入調度統一管理。當電網出現故障或發生異常情況時，設備故障或異常信息通過調控一體化支持系統及時展現在監控人員面前，監控人員能夠第一時間將電網運行的全面、詳細情況匯報給調度人員掌握。相比傳統運行模式，縮短了設備故障或異常信息收集時間，調度人員能夠迅速做出判斷，通知監控人員遠程完成對現場設備的遙控操作，縮短了設備操作時間，可第一時間將故障隔離，解除對人身和設備的進一步威脅，恢復無故障區域的正常供電，實現了故障的快速發現、反應和處理，縮短了處理鏈條，降低了電網運行風險，減少了停電時間，降低了損失，提升了效益，體現出較高的優越性。

在調整電網運行方式、指揮電壓調整、計劃檢修停送電操作等業務中，調度監控業務橫向協同還可以縮短業務流程，統籌掌握全局，合理利用人力資源，縮短設備停備時間，提高工作效率和電網安全運行水平。

1.3　技術支持系統及人機系統

電網智能技術支持系統對提升調度與監控大電網的能力，保障電網安全、優質、經濟運行與大范圍資源優化配置的支撐作用愈發重要。以往各系統往往獨立建設，應用關聯性較弱、人機交互簡單，調控運行中需要同時對多個系統進行監視操作，增加了調控應急處置的壓力，同時上下級系統缺乏統一規劃，無法實現數據共享，阻礙提升對電網運行狀態的整體感知能力以及運行人員應急處置效率，難以發揮對電網調控運行的支撐作用，同時相似技術支持系統的簡單重復建設，投資巨大。

隨著電網規范化技術管理的發展，協同信息共享模式被提出并逐步完善中[5]。建立適應電網縱向和橫向一體化的電網智能技術支持系統，實現上級調控機構可以通過信息共享管理其下級調控機構的事務，上級調控機構可以實時查看下級調控機構的運行情況、生產數據、報表等信息，并審核下級機構的調控、計劃方案，但不干涉其管理方式，下級調控機構維護自身數據，按時上報生產數據信息并確保通信暢通，支撐特高壓大電網實時調控業務的協同運行，實現電網全局態勢感知及統一控制決策，推動電網技術支撐體系向集約化方向轉變，支撐強互聯大電網調控運行。

另外，通過統一規劃各級電網機構、各專業在系統操作流程中的職責和流程，協調各級電網機構、各專業以各自不同方式共同管理生產信息，以面向不同用戶實行差異化的訪問控制為原則[6]，將技術支持系統涉及的大量業務功能模塊，以不同形式展現給各用戶，同時融入各級電網機構、各專業的業務知識及使用習慣[7]，使得技術支持系統專業協作模塊化、人機協同智能化。

2　多維度協同在調控運行中的實踐

2.1　多維度協同的具體實現手段

(1)事前環節，通過構建全網風險分析模型，建立電網運行風險量化評價指標體系，實現35 kV及以上電壓等級全電網風險的在線預警與實時發布，實現電網風險管控一體化，指導各級調控人員及時采取措施，糾正增加電網運行風險的行為，協商解決風險疊加或突發事件帶來的電網風險，將隱患消滅在萌芽狀態，解決電網風險“各自分析、獨立發布”帶來的上下級、同級電網風險疊加問題，大大提高事前風險預警的及時性和準確性。

同時構建全網一體化聯合仿真平臺，基于共享的全電網模型開展演練，組織各級調控機構在同一平臺開展調控事故應急處置演練。將各級電網典型事故預案納入演練，在演練過程中，重點檢驗各級調控機構在處置同一大型事故時，預案編制的規范性和處理同一事故的一致性，化解各級調控機構在處置大電網事故時，“流程不統一，目標不一致，協同難度大”的矛盾。從事故處置的正確性、規范性、處置時間等方面量化評價各級調控人員的素質與能力，為電網的安全穩定運行與事故處置做好人力資源保障，全面提升各級電網協同處置電網事故的能力。

(2)事中環節，構建省地一體化智能操作平臺，實現全網各級調控機構及變電站現場共享全網運行大數據和操作信息，同步跟蹤運行操作進程，為有序開展操作做好準備。同時將上下級調度間運行操作數據信息使用到防誤調度環節，將指令平臺數據信息作為防誤操作密鑰，將操作結果信息作為防跳項誤操作的邏輯判定，實現電網操作風險管控一體化、自動化、在線化，極大地提高電網操作的安全性和安全管控水平。

故障應急處置過程中，基于大數據平臺，將全網35 kV及以上電網模型與實時運行信息在各級電網調控機構展示，確保電網事故信息在同級及上下級調控機構間實時共享。電網發生故障以后，協同相鄰或上下級電網調整運行方式，及時實施事故支援，避免停電事件，解決各級調度機構在調度控制同一交流電網時存在決策不一致的問題。

(3)事后環節，依托一體化模型與數據中心，橫向開展大數據分析比對，開展基礎數據質量、標準操作流程、電壓合格率、檢修管理成效、無票操作、繼電保護正確動作率、監控信息正確率等指標的量化評價，實現調控各專業對下級調度的評價方式由定性評價向定量評價的轉變，并形成閉環，以此指導電網調控生產、管理及運行優化，持續改進及提升電網安全性。

2.2　多維度協同在調控運行中的實踐

多維度協同智能操作票系統如圖1所示。該系統充分利用D5000平臺，將業務流程與調控操作各環節、各步驟緊密結合，通過對調控操作的工作流程建模，將調度指令票、監控操作票、防誤校核與模擬預演、在線安全穩定分析等應用全過程統一管理及流程化實時在線管控，實現上下級調度、調度與監控之間協同，壓縮遠方操作管理層級，提高生產效率，提升安全管控水平。

圖1　多維度協同智能操作票系統

通過指令票與檢修停電申請綁定、上下級指令票協同關聯、電子預令票提前下達等方式實現調度操作數據的共享。在電話調度指令下達的同時，同步傳遞電子指令票信息，確保下令方與受令方均按照指令票信息發受指令。將上下級調度間運行操作數據信息使用到防誤環節，化易出差錯的風險環節為相互監督的管控環節，避免了信息的錯誤傳遞導致的誤調度事故，有效確保了運行操作內容正確，調控操作行為準確安全。操作前，自動觸發邏輯公式和網絡拓撲防誤校核，驗證調控操作正確性，同時進行在線安全穩定分析校核；操作后，將操作對象的遙測、遙信位置等信息同步反饋至操作平臺，自動確認本項操作完畢后，方能實施下一步操作，防范跳項誤操作事件的發生。同時監控操作票根據調度指令智能生成，擺脫了人工干預，擬票效率大大提高的同時，避免了不按調度指令擬票、操作的事故發生以及誤遙控的可能[8-11]。

3　結論與展望

多維度協同機制下，各專業人員對電網協同控制能力大幅提高，縮短了電網事故處理流程，提高了電網運行效率，提升了調控運行精益化水平，增強了電網的供電可靠性，最大限度實現了大運行體系建設“集約化、扁平化、專業化”的目標。當前已經成熟應用的市地AVC協同、外網等值及國分省協同潮流計算、全網一體化聯合仿真平臺、省地縣一體化智能操作票系統，都是多維度協同的很好范例，下一步的研究將考慮全網檢修計劃安排及風險管理、多級電網模型拼接及在線安全風險預警、大面積停電恢復與電網黑啟動等多維度協同應用。

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