地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運行安全風險識別與防控系統(tǒng)的技術分析

曹威

摘要：電力是國家的支柱能源和經(jīng)濟命脈，國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展和安全穩(wěn)定離不開電力資源的穩(wěn)定供應。如何做好電網(wǎng)安全風險防控以及發(fā)生事故時如何及時響應、盡快恢復電力供應是電網(wǎng)工作者需長期思考研究的課題。為此，本文通過對地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運行安全風險識別與防控系統(tǒng)的技術要點進行介紹，為后續(xù)地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運行風險判定與識別的實現(xiàn)提供理論支持。

關鍵詞：電力調(diào)度，安全風險識別，地區(qū)電網(wǎng)

0引言

目前，電網(wǎng)調(diào)度運行安全風險識別和電網(wǎng)事故處理已經(jīng)成為國內(nèi)外電力系統(tǒng)研究的關注點。國外電網(wǎng)運行安全風險防控和事故處理策略研究起步較早，有些國家已進入實用階段;國內(nèi)研究速度也逐漸迎頭趕上，目前在編制事故預案輔助系統(tǒng)、故障診斷、事故后恢復等方面的研究都取得了不錯的成果。

1安全風險識別與防控系統(tǒng)原理

當前，電力調(diào)度機構對電網(wǎng)運行安全風險管控主要著重于事故結果的分析和總結，并利用分析和總結的成果不斷對現(xiàn)有的風險管理規(guī)程進行完善和補充，通過對基層單位的宣貫和培訓落實電網(wǎng)運行過程中操作層面的風險控制。分析總結的基礎對象主要是過去或當前拓撲結構下的電網(wǎng)網(wǎng)架，而對于在將來時段中某些特定的電網(wǎng)操作，如線路檢修、設備停復役等可能對未來時段的電網(wǎng)運行安全造成影響事件的預先評估，并根據(jù)評估結果預先通知相關基層單位制定風險控制預案的預控措施的環(huán)節(jié)相對較薄弱。而典型的突發(fā)故障作為故障集的重要子集，理論上也可以通過利用EMS系統(tǒng)提供的基礎數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡拓撲結構，實現(xiàn)準在線運行數(shù)據(jù)環(huán)境下的事故范圍計算和損失后果統(tǒng)計，進一步為電網(wǎng)事故處置提供科學合理的評估數(shù)據(jù)，并輔助實現(xiàn)事故恢復方案的生成。

2安全風險識別與防控系統(tǒng)依據(jù)

隨著電力系統(tǒng)自動化技術飛速發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)已經(jīng)由單一功能系統(tǒng)逐漸向多系統(tǒng)聯(lián)合的綜合系統(tǒng)轉變，在統(tǒng)一的模型基礎上強化各應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互和功能集成，新的平臺及整合技術使得在調(diào)度自動化系統(tǒng)與調(diào)度應用系統(tǒng)間的應用集成具備了可實現(xiàn)的基礎條件[1-2]。

地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運行安全風險識別與防控系統(tǒng)的建設需要集成EMS/SCADA系統(tǒng)、DMIS系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)和應用功能，以CIM標準模型清洗、組合、規(guī)范化源數(shù)據(jù)，統(tǒng)一各應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型為運行風險管控系統(tǒng)提供需要的各種基礎數(shù)據(jù)。其理論和實踐依據(jù)主要包括法理依據(jù)和技術規(guī)范兩部份，主要為：

《電力安全事故應急處置和調(diào)查處理條例》（國務院599號令）明確了電力安全事故在危害后果和事故等級方面的劃分標準，為電力企業(yè)有序開展運行風險及事故應急處置工作提供法律依據(jù)和工作標準。

《能量管理系統(tǒng)應用程序接口》（EMS-API），采用其中的CIM模型（即通用信息模型標準）整合調(diào)度中心和公司各不同應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)建設所需要的各項基礎數(shù)據(jù)分布于公司和地調(diào)所建設的其它系統(tǒng)中，而由于源數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設廠家的不一致，導致運行計劃數(shù)據(jù)模型得不到統(tǒng)一，因此必須解決計劃模型統(tǒng)一的問題，CIM即是解決這一問題的重要技術標準。

3安全風險識別與防控系統(tǒng)關鍵點

（1）信息組織及集成模塊

信息的組織和集成，是對參與電網(wǎng)運行風險預控所需要的各項基礎數(shù)據(jù)源的綜合以及數(shù)據(jù)模型的匹配和轉換。系統(tǒng)需要使用的基礎數(shù)據(jù)分布于多個不同應用系統(tǒng)，橫跨調(diào)度安全II、III區(qū)，在時間維度上又分為按年、月、日、15min等不同間隔，為此系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)交換平臺對各系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行綜合，以基于IEC61970的通用信息模型（CIM）標準和國際常用數(shù)據(jù)交換格式（XML）標準搭建數(shù)據(jù)集市，利用現(xiàn)有的先進信息技術手段實現(xiàn)多數(shù)據(jù)源的采集及綜合利用[3]。

（2）風險評估標準的模型化

根據(jù)《電力安全事故應急處置和調(diào)查處理條例》（國務院599號令）中關于地區(qū)級電網(wǎng)在電力安全事故在危害后果和事故等級方面的劃分標準，將該標準進行數(shù)據(jù)模型化，并固化到系統(tǒng)中，作為安全評估結果轉化為風險等級的依據(jù)。

與自動化系統(tǒng)（EMS）的應用集成

地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運行安全風險識別與防控系統(tǒng)中的安全評估模塊是利用目前地調(diào)的EMS系統(tǒng)所提供的基礎網(wǎng)架和設備數(shù)據(jù)提供基礎支撐，因此系統(tǒng)需要實現(xiàn)與EMS系統(tǒng)的應用集成，這就要求兩個系統(tǒng)間在數(shù)據(jù)模型間要實現(xiàn)標準化[4-5]。

電氣拓撲算法

以基于深度的拓撲算法為基礎，結合電網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)絡及廠站內(nèi)接線圖的電氣連接特性，實現(xiàn)了一套基于EMS/CIM電氣拓撲包的電網(wǎng)網(wǎng)架拓撲分析算法，快速實現(xiàn)對事故所波及區(qū)域電網(wǎng)結構和廠站接線方式的實時分析，準確進行事故范圍的分析和恢復方案的輔助生成。

故障處置及恢復專家規(guī)則庫

在故障發(fā)生后，根據(jù)受損后的電網(wǎng)拓撲結構，利用電氣拓撲算法對各波及站點及系統(tǒng)的聯(lián)絡情況進行識別與分析，并根據(jù)專家經(jīng)驗規(guī)則自動生成一套有效的默認恢復策略，供用戶參考，該規(guī)則庫的生成需要將地調(diào)運行人員的經(jīng)驗進行抽象和模型化，其難度較高。

4安全風險識別與防控系統(tǒng)技術點

（1）基于CIM標準的事故元件對象化

系統(tǒng)建設所需要的各項基礎數(shù)據(jù)分布于公司和地調(diào)所建設的其它系統(tǒng)中，如網(wǎng)架文件和實時運行數(shù)據(jù)來源于EMS系統(tǒng)，備自投配置信息來源于DMIS系統(tǒng)等，而由于源數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設廠家的不一致，導致基礎設備數(shù)據(jù)模型得不到統(tǒng)一，而系統(tǒng)需要對備自投動作及其配置情況進行評估，因此必須解決基礎模型統(tǒng)一的問題，因此對基于簡單文本形式的備自投裝置配置情況數(shù)據(jù)，必須利用CIM標準對其進行關聯(lián)設備的對象化，將備自投動作的執(zhí)行過程轉化為EMS系統(tǒng)可識別的數(shù)據(jù)指令模型。

（2）圖模一體化和可視化互操作環(huán)境

系統(tǒng)采用基于CIM結構的基礎資源平臺，實現(xiàn)了圖形、模型的統(tǒng)一，在圖形展現(xiàn)上采用廣泛適用于電力行業(yè)的SVG圖形格式，能夠使用戶直接在全圖形可視化界面上直觀地進行設備選取等操作，同時檢修計劃的校核信息也能夠通過全網(wǎng)系統(tǒng)圖的形式進行反饋。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換機制從地調(diào)前期已經(jīng)建設的EMS系統(tǒng)獲得CIM/XML和SVG資源文件，從而自動獲取設備、拓撲、圖形資源。

5結語

本文主要介紹了電網(wǎng)安全風險識別與防控系統(tǒng)的原理和依據(jù)，解決了6個關鍵點（信息組織及集成模塊、風險評估標準的模型化、與自動化系統(tǒng)（EMS）的應用集成、圖模一體化和可視化互操作平臺、電氣拓撲算法、故障處置及恢復專家規(guī)則庫）和2個技術點（基于CIM標準的事故元件對象化、圖模一體化和可視化互操作環(huán)境），為構建電網(wǎng)運行安全風險識別與防控系統(tǒng)提供了技術支持。

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