电网运行方式风险评估及辅助决策系统的研究

魏莉莉，詹乐贵，郭德平，冯亢亢，呼松鹤

（1.贵州电网有限责任公司铜仁供电局，贵州 铜仁 554300；2.南京德软信息科技发展有限公司，江苏 南京 210000）

电网运行方式主要通过联络线路下的断路器分合及相关变电站主变的投入和退出进行调整。而随着科技的发展，电力系统的规模也在不断扩大，电网结构变得日益复杂，在电网运行方式的编排工作中需要处理的信息量大量增加。目前，由于缺少相应的运行方式的辅助编排工具，我国电网运行方式的编排和调整工作主要依靠人工进行分析和汇总，由此在增加工作量的同时，编排出的运行方式存在着一定风险。本文提出一种电网运行方式风险评估辅助决策系统，便于对电网运行方式的薄弱环节进行预判，以及对事故进行风险定级，同时给出相应的事故恢复处置预案。

1 系统架构和工作流程

图1 系统基本框架及流程

系统的整体架构及工作流程见图1，主要功能模块有运行方式模拟检验、风险评估、恢复供电方案、辅助决策等。系统启动后，可选择系统的工作模式，包括在线评估和模拟校验，模拟校验可以手动设置开关的分合状态和电网的各项运行数据，在线评估是通过与SCADA系统的数据接口获取实时数据。加载运行方式后，可以对当前的运行方式进行风险评估，根据系统制定的风险等级体系对电网运行的风险进行定级，寻找失电区域的恢复供电路径，最后输出辅助决策信息。

2 建立风险等级体系

考虑到电网运行的特性，单一的风险指标不能完全评估电网运行的风险水平，同时为了更加直观地体现电网风险，需要科学地对风险水平进行量化分级，最终建立一套适用于电网运行的风险等级体系。本文根据电网的实际运行情况，参考《国家电网公司安全事故调查规程》，提取出负荷百分比、重要用户数量、电压等级等风险指标因素，同时根据各个风险指标的限值完成风险定级。系统综合风险指标因素及对应的限值定义了8个风险级别，调度运行人员可根据系统评估出的事故风险级别确定事故处理的紧急程度。如某开关故障造成某220kV变电站全停定义为三级风险。如由于开关故障引起失电负荷占地区电网总负荷的20～40%定义为四级风险；如由于某变电站主变意外退出造成高铁站、机场等重要用户失电定义为五级风险。

3 系统的主要流程模块及其方法作用

（1）运行方式模拟校验。我们知道过去的电网运行方式编排和调整工作主要是靠人工的计算及以往的经验进行，工作量很大而且无法进行运行方式的模拟校验，不能判断电网运行方式的潜在风险，影响着电网的运行安全。为此，系统设计了模拟校验功能，操作者可在系统中进行模拟操作，手动设定电网运行数据，比如开关分合状态、变压器投入状态等，进而对设定的运行方式进行风险分析，同时以图形的形式直观地展示开关变位引起的失电和复电范围。模拟校验模式下，不会影响实际的电网运行，实现运行方式编排及调整的模拟校验防误操作要求。

（2）风险评估。系统的风险评估有2个步骤，分别为风险辨识、风险定级。通过分析电网运行方式的拓扑结构，在正常运行方式下假设某一开关故障，结合各设备的保护措施，综合考虑风险事故过程中引起的开关变位、二次设备动作信息的情景分析，通过树搜索算法综合判断此类故障将会引起停电负荷、停电范围、停电重要用户等，完成电网运行风险的辨识。分析结果通过风险等级体系的校验，得出此风险的最高级别，完成风险定级。最终整合风险辨识和风险定级情况，输出电网运行风险报告。

（3）恢复供电方案。系统设计的主要目的不仅是对电网运行方式的风险进行简单评估，更重要的是针对评估出的风险进行合理预控，及事故发生后的恢复供电方案。系统在电网运行风险报告的基础上，基于电网运行的拓扑结构，采用网络重构的原理和方法，最终通过比较分析完成最优恢复供电路径的选择。

假设评估出的风险一旦转化为故障发生，系统将迅速对电网的运行方式进行网络拓扑，定位失电区域，针对失电区域进行电网的重构，通过模拟合上相应的开关或者投入相应的主变，判断是否可以恢复失电区域的供电，运用此方法搜索出对应恢复供电的所有路径，然后对这些路径进行逐条分析，通过最优路径的选择依据，确定出最优的恢复供电路径，最优路径的选择依据主要有以下几点：①路径下所需操作开关在合闸时不会超过线路所有设备的额定负载；②路径下开关的合闸操作不会引起设备的保护误动作；③路径下通过开关的合闸或者变压器的投入可以恢复的停电范围最大；④路径下所需复电区域离电源点最近；⑤路径下所需操作的设备数量最少。

基于以上几点，从下到上的优先级依次升高，通过层层筛选比较，可以选择出一条最优的恢复供电路径。

（4）辅助决策。系统辅助决策的输出主要包含3个方面的内容，分别为风险报告、恢复供电方案、风险预控方案。

一是风险报告。如选取1个开关设备并对它进行风险评估，将会输出若此开关故障后引起的停电范围，停电负荷占总负荷的百分比，停电的重要用户有哪些，以及这些参数与风险等级体系的对比数据，同时输出风险等级。

二是恢复供电方案。在风险报告的界面上点击恢复供电方案按钮，将会输出故障发生后对应的恢复供电解决方案。恢复供电方案是最优恢复供电路径的选择过程和结果。如果由于电网结构的限制，风险线路无其他备用的供电线路，将输出相关建议，如加强风险线路的巡检力度，或在2个变电站之间增加备用线路等；如果是恢复供电路径下设备的额定容量达不到或者相关保护容易引起误动而不满足恢复供电条件的，建议增加个别设备的容量或者更改保护的限值等。

三是风险预控方案，针对不同情况、不同风险，依据电网运行情况及专家经验，制定不同的风险预控方案。

4 结语

本文主要讲述了一种电网运行方式风险评估及辅助决策系统，运行方式编排校验模块为运行方式的调整及编排工作提供数据支撑；风险评估模块可以对电网运行的潜在风险进行定级；恢复供电模块可以针对不同风险寻找最优的恢复供电路径；辅助决策模块是从风险评估到恢复供电路径选择的整个过程及结论的输出，同时提出风险处理的防范措施，具有较高的实用性。