電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及判定系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

文/張杰 李斌 李華鋒

1 概述

電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的核心，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。一旦發(fā)生電網(wǎng)事故，就可能引發(fā)大面積停電事件，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。電網(wǎng)事故的發(fā)生通常是因各類電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)未得到有效控制而引發(fā)的，因此建立常態(tài)、有效的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

目前，供電局對(duì)于電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、事故判定的要求極高。供電局負(fù)責(zé)主網(wǎng)調(diào)度工作，目前缺乏將調(diào)度信息與地理位置信息及電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)合的監(jiān)控、展示及事故預(yù)警分析平臺(tái)。本文基于數(shù)字電網(wǎng)平臺(tái)的技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)，對(duì)調(diào)度相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行多維整合，結(jié)合電力事故事件調(diào)查規(guī)程，研究風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及事故判定模型來彌補(bǔ)該應(yīng)用領(lǐng)域的空白，從而提升調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)管控水平。

通過功能的建設(shè)及應(yīng)用，能夠幫助供電局對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)全過程進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式現(xiàn)狀的分析、對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的監(jiān)控及預(yù)測(cè)預(yù)警、對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)架數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全管理水平，保證人員生命財(cái)產(chǎn)安全，有效的促進(jìn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平，提升社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

2 建設(shè)方案

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本文系統(tǒng)基于數(shù)字電網(wǎng)平臺(tái)，采用多維指標(biāo)、二維GIS地圖、時(shí)間序圖等可視化展現(xiàn)技術(shù)，將供電局調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的有功、無(wú)功、電壓、電流、功率因數(shù)、頻率等主要數(shù)據(jù)接入到該平臺(tái)中。

通過電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀結(jié)合，實(shí)現(xiàn)供電局靜態(tài)網(wǎng)架展現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并開展報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及判定模型及功能的開發(fā)，輔助實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析、電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、電網(wǎng)網(wǎng)架實(shí)時(shí)監(jiān)控、電網(wǎng)事故判定，模擬事故影響范圍分析。

2.2 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過開展對(duì)調(diào)度信息與數(shù)字電網(wǎng)平臺(tái)整合、電網(wǎng)事故判定研究，為構(gòu)建調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及判定模型奠定技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控；對(duì)電網(wǎng)事故進(jìn)行模擬，判斷事故趨勢(shì)、影響范圍及結(jié)果，為調(diào)度中心的調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用提供支持。

整個(gè)技術(shù)架構(gòu)分為數(shù)據(jù)服務(wù)層、API服務(wù)層、界面服務(wù)層、研發(fā)框架層，其中研發(fā)框架層中包括系統(tǒng)功能組件、應(yīng)用交互組件，核心服務(wù)層和集成層由基礎(chǔ)支撐平臺(tái)提供，用來支撐應(yīng)用層和交互層，數(shù)據(jù)服務(wù)層主要包括技術(shù)集成方式和數(shù)據(jù)適配技術(shù)。

系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)需要集成的數(shù)據(jù)包括調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)、營(yíng)銷四合一系統(tǒng)、小水電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)5分鐘1次的有功數(shù)據(jù)，15分鐘1次的無(wú)功、電壓、電流、功率因數(shù)、頻率數(shù)據(jù)，營(yíng)銷四合一系統(tǒng)1小時(shí)1次的電量數(shù)據(jù)，小水電系統(tǒng)1小時(shí) 1次的發(fā)電廠有功出力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)，GIS系統(tǒng)電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，通過模型支撐，提供電網(wǎng)事故監(jiān)測(cè)及事故判定平臺(tái)各功能數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、分析及移動(dòng)APP應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

3.1 模型支撐

3.1.1 數(shù)據(jù)模型體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)模型遵循IEC標(biāo)準(zhǔn)的CIM模型規(guī)范，結(jié)合電網(wǎng)的設(shè)備特點(diǎn)，建立統(tǒng)一的網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，主要包括資產(chǎn)設(shè)備型、拓?fù)溥B接模型、電網(wǎng)量測(cè)模型、用戶用電模型、電網(wǎng)資源模型。

3.1.2 資產(chǎn)設(shè)備模型

電網(wǎng)信息模型是基于國(guó)際IEC61968/61970標(biāo)準(zhǔn)，遵照南方電網(wǎng)統(tǒng)一電網(wǎng)信息模型，結(jié)合電網(wǎng)電力設(shè)備的特點(diǎn)建立的模型。電網(wǎng)網(wǎng)架信息描述安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)中設(shè)備臺(tái)賬的典型結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)使用此包的位置、容器、資產(chǎn)、技術(shù)參數(shù)等類。

3.1.3 電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?/p>

設(shè)備之間互相連接的接頭稱為端子，兩個(gè)端子相連的點(diǎn)稱為連接點(diǎn)。設(shè)備連接關(guān)系加上功能位置信息就確定一個(gè)常態(tài)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，再加上配網(wǎng)自動(dòng)化和調(diào)度平臺(tái)的開關(guān)信息就組成一個(gè)實(shí)時(shí)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。

3.1.4 電網(wǎng)量測(cè)模型

電網(wǎng)量測(cè)是CIM模型中用來表達(dá)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)及準(zhǔn)實(shí)時(shí)的計(jì)量數(shù)據(jù)模型，通過量測(cè)來定義一個(gè)設(shè)備與一個(gè)屬性項(xiàng)結(jié)合的概念，通過端子和計(jì)量與設(shè)備產(chǎn)生關(guān)聯(lián)關(guān)系。系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要涉及調(diào)度系統(tǒng)量測(cè)數(shù)據(jù)、計(jì)量自動(dòng)化量測(cè)數(shù)據(jù)、配網(wǎng)自動(dòng)化量測(cè)數(shù)據(jù)、繼電保護(hù)系統(tǒng)量測(cè)數(shù)據(jù)、輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.1.5 用戶用電模型

用戶用電模型主要包括客戶信息、計(jì)量點(diǎn)信息、設(shè)備信息、用電量測(cè)等，通過計(jì)量點(diǎn)關(guān)聯(lián)設(shè)備與客戶、計(jì)量裝置。

3.2 應(yīng)用功能

3.2.1 多維數(shù)據(jù)整合

包括發(fā)電廠、輸電線路、變電站、桿塔、配電網(wǎng)等運(yùn)行數(shù)據(jù)集成和展現(xiàn)查詢。

3.2.2 調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及判定

結(jié)合調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的有功、無(wú)功、電壓、電流、功率因數(shù)、頻率，營(yíng)銷四合一系統(tǒng)的電量，小水電系統(tǒng)的有功出力數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和模擬電網(wǎng)網(wǎng)架事件，結(jié)合《電力事故事件調(diào)查規(guī)程》，設(shè)定事故預(yù)警閥值，影響范圍，停電時(shí)長(zhǎng)等維度因子，研究事故等級(jí)判定算法。

針對(duì)電力安全事件，根據(jù)已有的系統(tǒng)數(shù)據(jù)開展多維度分析，提供事件判定標(biāo)準(zhǔn)、事件等級(jí)、事件產(chǎn)生的后果等，再結(jié)合人工操作最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)事故判定。

圖1：系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖

圖2：系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)圖

調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)及判定主要涉及變電站內(nèi)主要設(shè)備的連接情況、運(yùn)行方式、運(yùn)行狀態(tài)的綜合影響。

3.2.3 數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用

通過開發(fā)電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行方式的綜合統(tǒng)計(jì)應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)以月度、季度、年度調(diào)度統(tǒng)計(jì)報(bào)表。另外，結(jié)合生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過公式進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，輔以統(tǒng)計(jì)報(bào)表，采用圖表輔助開展運(yùn)行方式編制、事故分析判定、參數(shù)設(shè)置等調(diào)度分析管理工作，提高調(diào)度管理的水平。

3.2.4 移動(dòng)APP應(yīng)用

在移動(dòng)APP端，將電網(wǎng)事故發(fā)生時(shí)的模擬狀況，事故的來源，發(fā)展的過程，以及最終的結(jié)果通過GIS圖形化進(jìn)行模擬展現(xiàn)。

并可查看電廠、變電站、線路等有功、無(wú)功、電流、電壓、頻率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。

提供對(duì)調(diào)度相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì)功能，并在移動(dòng)APP端進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)結(jié)果通過圖形化界面展示，并采用指標(biāo)圖展現(xiàn)，圖形圖表有柱形圖、條形圖、折線圖、餅圖、面積圖、雷達(dá)圖等。可以將各種形式的圖形圖表組合在一個(gè)報(bào)表上進(jìn)行展示（例如柱形圖與折線圖搭配）。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文將電網(wǎng)網(wǎng)架、調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)、地理位置信息進(jìn)行多維整合，創(chuàng)新電網(wǎng)危害程度評(píng)估技術(shù)，用于電網(wǎng)危害程度監(jiān)測(cè)及判定。通過結(jié)合調(diào)度信息的應(yīng)用，開展電網(wǎng)危害程度評(píng)估監(jiān)測(cè)及判定系統(tǒng)構(gòu)建工作。本文通過功能設(shè)計(jì)、建設(shè)及應(yīng)用，能夠幫助供電局對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)全過程進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式現(xiàn)狀的分析、對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的監(jiān)控及預(yù)測(cè)預(yù)警、對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)架數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全管理水平，保證生命財(cái)產(chǎn)安全，有效的提高電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提升社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。