调控一体化电网综合智能告警技术的应用

侯方迪，谢宇哲，顾 伟，赵 舫

（1.浙江大学 电气工程学院，杭州 310027；2.国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315000）

0 引言

智能电网系统网络复杂，可以高效地完成各电压等级的电力传输，但同时也大大提高了系统出现事故的几率以及事故可能造成的危害程度[1-3]。因此，智能告警技术也有必要进一步发展成为一套完整的系统，在实时运行的同时，全方位监测和跟踪电网的各种告警信息，并迅速完成汇总和分析，提出可操作的解决方案。

在电网实际运行过程中，由于电力网络的一体性，告警往往是围绕多个热点而群发性发生的[4]。因此，除了简单的按遥信进行告警信息汇总外，电网综合智能告警分析软件还必须结合电网网架和电网拓扑，对跨遥信、跨间隔甚至是跨变电站的告警信息进行汇总，结合电网分析提出辅助决策，帮助调度人员理解告警的真实原因[5]。由于电网综合智能告警分析软件面向的地调电压等级分布较广，网架较大，因此必须对常规的电网分析算法进行优化，只对和告警相关的设备进行热点分析，从而保证电网综合智能告警分析软件能够及时进行结合电网分析的告警汇总。本文所介绍的就是这种智能告警技术目前的发展状况以及在宁波、衢州两地的试运行情况。

1 系统构架

智能告警技术软件基于实时告警信息和告警专家规则库，提供了在线的智能告警分析功能；针对分析得到的智能告警，进行包括状态估计、风险评估、灵敏度分析、负荷转移[6]在内的各种在线辅助决策，帮助调度人员和监控人员分析、定位和处理各类告警信息。

系统的基本硬件架构如图1所示，建立在安全三区，从EMS（能量管理系统）获取模型、图形和实时数据，从保护信息系统获取事故信息。

图1 智能告警硬件系统架构

系统的软件架构大致分为实时状态监测和状态预测。实时状态监测是通过对从EMS获取的模型、图形和实时数据进行状态估计和潮流计算，对保护信息系统的事故信息进行汇总上报，从而在分布式并行计算平台上进行计算，得到灵敏度分析和风险评估等数据，并在可视化界面显示出来，实现告警信息的实时监测与汇总。状态预测是由停电预案模块在日常运行过程中，对假想事故进行负荷转移的决策分析，事先规划停电事故发生后的应对预案，从而在可视化界面上提供各种辅助决策；由检修模块通过负荷转移仿真进行假想的潮流计算，寻找转移路径上的关键支路，在可视化界面上提示调度人员进行重点监视。

2 评估技术

2.1 风险评估

为了规避大型电网的风险,往往需要模拟一个统计的数值结果，再根据模拟结果计算出相应的指标，以实现电网规划中的风险评估[7]。而实现这种风险评估的具体方法有蒙特卡罗模拟法等，其基本理念是：使用随机生成的方法模拟真实系统的功能和发展规律，从而揭示系统实际的运行规律。对于大型电网，可用此方法模拟负荷预测的结果，从而得到所关心的系统参数和评估指标的概率分布情况。

本文在设备告警信息发生时，预想该设备退出运行，对负荷进行蒙特卡罗模拟，根据实际需要，考虑最大负荷的不确定性。一般情况下要分析电网在最大负荷点处的潮流，通过蒙特卡洛模拟来反映线路或者断面可能承受的尖峰潮流状态，若尖峰值超过了网络的承受能力，则说明电网运行方式的适应性不足，有较大的风险，需在可承受的风险范围内进行方案优化。

2.2 负荷转移

总体而言，在高压、超高压及特高压电网中，有功潮流间一般具有较好的线性关系，且局部线性化效果较好，计算误差较小，因此可线性化近似表示电网预想故障前后的有功潮流关系。电网中的有功潮流主要由设备参数决定，因此各设备的有功潮流可以近似地用线性关系表示，以便在合理误差范围内进行计算，在监视控制系统中能将有功潮流作为自由变量来考虑，类似于直流潮流模型，本文将其定义为设备组。

当预想开断发生时，电网中各设备的有功潮流将重新分布，预想开断前后的潮流变化与预想开断的位置及开断前的潮流有关。当预想开断发生时，切除设备的有功潮流中一部分将通过同一设备组内的剩余设备进行传输，另一部分则将转移至其他设备组。预想开断设备所在设备组的剩余潮流与开断前的有功潮流之间的比例称为剩余系数，其他设备组预想开断前后的有功潮流增量与预想开断设备组开断前的潮流之间的比例称为转移系数[8]。

对于环网线路电流越限，软件会展示其下带的主变压器拓扑结构，并提示每个主变压器对越限线路的有功灵敏度。

剩余系数和转移系数在离线系统仿真时已经存入专家库中，当设备有切除风险时可直接调用剩余系数和转移系数，并乘以当前的潮流值作为告警系统的提示。当电网中设备发生异常告警且为重要异常告警时，立刻触发以异常设备为对象的假想故障分析，并按上述方法分析故障后各个设备组的潮流，对当前负荷状态进行蒙特卡洛分析，得到切负荷/切设备的概率，若概率超过设定值，则认定事故发生，并给出事故等级。对于主变压器负荷越限，软件会展示其下带的线路和拓扑结构，并提示压负荷/切负荷/倒负荷的意见。

2.3 事故评价

考虑到地区电网的实际情况，可将电网事故分成7个级别。

考虑到地区电网均配置了大量的备自投装置，能够在设备发生故障时自动将失电母线倒入对侧的带电线路或者变压器上，为了提升实时风险评估的精度，智能告警系统提供了备自投的仿真。智能告警系统能根据网架自动生成备自投装置模型，在进行假想故障分析时，根据事先维护好的备自投装置模型将失电负荷自动导入带电供区，从而保证假想故障分析的计算精度。

智能告警系统会实时从保护信息系统获取事故简报，并自动将事故简报与事故告警相关联。

智能告警系统会在线比对实时拓扑和停电预案的触发条件，一旦发现预案与实时拓扑匹配成功，就会在监视界面上实时显示匹配成功的预案。其中停电预案包括：物理隔离方案、停电区域恢复方案和恢复后的关键支路监视信息。

3 技术创新点

3.1 和告警挂钩的快速事故分析

系统能够在重要异常告警发生时，自动执行考虑备自投装置的、并且基于《国家电网公司安全事故调查规程》和《国务院第599号令》的快速事故分析，及时提醒调度人员可能的重要事故。

3.2 和越限挂钩的快速灵敏度分析

系统能够在环网支路潮流越限时，自动执行不同倒负荷路径的灵敏度分析，帮助调度人员决策倒负荷策略。

3.3 自动生成预案

智能告警能够提供对电网的仿真，寻找备自投装置动作后失电的负荷；对每个失电的负荷，自动寻找带电母线进行转移；对每条转移路径进行假想的潮流计算，寻找转移路径上的关键支路，提示调度人员进行重点监视。

4 结语

智能告警系统已经基本完成了遥信智能告警、遥测智能告警、停电预案辅助决策等功能模块的开发。宁波供电公司已于2012年7月将该系统投入试运行，衢州供电公司也已于2012年8月投入试运行。目前故障诊断模块的开发也已开始试运行。由于本系统只对与告警相关的设备进行热点分析，从而能保证告警分析的效率，在出现告警的同时，对可能的故障应急方案迅速做出提示，因此系统应用情况较好，对提高工作效率起到了很好的作用。

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