电网事故处理综合辅助决策系统

周子融

（广东电网有限责任公司珠海供电局，广东 珠海 519000）

为适应大电网的运行管理要求，实现电网异常及事故情况下的快速响应，需要进一步提高运行管理水平和调度员的工作能力。然而，电网的事故处理是一个异常复杂的动态决策系统，很多因素都会影响到电网的事故处理，而且很多因素都是不确定的。现有的稳态运行分析软件很难提供有效的帮助，几乎都是凭借调度员丰富的运行经验来处理事故。调度员在电网发生大面积停电故障时责任重大、负担过重且紧急复杂的场面很难通过直觉和经验对故障进行判断，更不要说通过有效的措施降低事故带来的损失。在各种的大面积停电故障中，有不少因为调度员处理不当或者误操作造成事故扩大的局面。因此电网运行亟需为调度员配置一套高智能、高速度、高质量的电网事故处理综合辅助决策系统，在电网正常运行时，提供电网状态在线监视和预警，在电网发生故障时，提供准确及时的辅助决策，在平常工作时，提供反事故演习的训练环境。本系统将实时跟踪电网的运行状态，提示电网运行风险，协助调度员有效控制电网事故发生、发展，缩短电网恢复正常运行的时间，减少电网事故带来的损失。该系统为调度人员的日常调度工作提供辅助决策参考，可使电网由目前的“人工分析型”调度上升为“自动智能型”调度，提高电网运行的强壮性和电能质量。该系统将是下一代调度自动化系统发展的主要组成部分，适应未来智能电网发展的趋势，在互联大电网的监控中，具有十分广阔的推广应用前景。

本系统的研究和开发扩展了调度自动化系统的功能，使得调度员在处理各项业务时有了辅助决策支持，对现代电网的驾驭能力有了质的提升，还能在保障电网安全运行的前提下挖掘电网运行的经济潜力，使得电网经济、优质、稳定、安全运行，提升了经济效益和社会效益。从目前全国调度自动化系统的现状来看，该项技术的研究具有前瞻性和必要性。

1 项目研究背景

目前，电网事故处理综合辅助决策系统的研究和开发已经日益受到电力部门的重视。其中，正常运行情况下的安全预警研究已经取得了丰硕成果，并且已经有了实用化的系统。电网事故处理综合辅助决策系统在技术和理论条件的限制下还处在离线应用和理论研究阶段。能够实现安全在线运行的、功能完善的、实用化的电网事故辅助决策系统还非常少见。

我国兰州供电局在2005年首次利用故障信息系统和调度自动化系统的信息在实时运行电网中实现了故障诊断和电网恢复。该系统有以下技术特点：首次在在线故障分析中调取了故障信息系统和调度自动化系统信息来进行判断；系统在故障决策系统运行期间能够正确并且自动地区分调度自动化系统的实际故障信息和误报信息并且对故障的结果判断正确；但是对于不确定性的故障信息的处理、诊断和恢复复杂故障的处理、大面积的停电区域进行故障恢复等情况仍需改进和完善。可见，应用于兰州的电网故障智能决策支持系统虽然在系统集成、伪报警信息处理等方面取得了一些实用性的技术突破，但该系统在故障诊断和恢复的理论研究和应用上，还存在着较大的欠缺。

故障诊断和故障恢复作为电网事故智能辅助决策系统的重要研究内容，国内外针对这2个课题的研究非常活跃，研究方法也多种多样，几乎囊括了人工智能研究领域的各种方法，比如专家系统、人工神经网络、petri网络、模糊集、粗糙集和遗传算法等。但是对算法进行实用化很罕见或者最多只用于规模较小的电网。

2 项目研究内容

项目研究内容如图1所示。

图1 研究内容

2.1 主要技术内容

（1）电网事故处理综合辅助决策系统总体设计与实现方案的研究

研究本项目的系统结构、总体功能、信号分片和组合条件分类筛选和显示及实施方案等。

（2）电网设备运行状态在线监视和风险告警

主要研究潮流越限监视、一次设备状态监视、系统故障跳闸监视、特殊方式、供电路径和供电范围监视及重要用户风险监视等功能。

（3）电网故障识别和故障诊断

研究电网故障诊断启动检测、故障信息分类、设备故障可信度计算、故障设备识别及开关和保护动作行为分析、损失负荷统计及故障诊断规则库等。

（4）电网事故智能恢复策略

研究电网发生事故后，故障隔离、故障恢复路径搜索、故障恢复预案编制、故障恢复预案推送及故障恢复模拟预演及故障报告生成等。

（5）EMS系统的组合条件分类显示

信号分片和组合条件分类筛选和显示。

2.2 主要技术难点

技术难点如图2所示。

图2 技术难点

2.2.1 故障信息整合

目前电网发生故障时，存在故障信息过少和过多的技术难点。故障信息过少是指仅利用发生故障时的开关跳闸信息，但仅依靠开关跳闸无法实现故障设备的准确定位，导致故障诊断结果不准确，反而会误导调度员。故障信息过多是指发生故障时既利用开关跳闸信息，也利用保护动作信息和其他告警信息，但信息量过多，存在维护工作量大、维护复杂和实用化程度低等问题，因此如何合理地利用故障信息是本项目的一个技术难点。

2.2.2 故障设备诊断

电网发生故障时，海量故障信息涌入调度中心，如何利用海量的故障信息进行信号分片和组合条件分类筛选和显示，快速地诊断出故障设备是本项目的第二个技术难点。

2.2.3 故障恢复策略

实现故障隔离、故障恢复是电网发生故障后的电网事故处理的关键。一旦处理不当，将会导致故障的扩大，因此如何结合中山电网的接线方式、运行方式、故障恢复预案来进行故障恢复策略也是本项目的研究难点。

3 技术路线

技术路线如图3所示。

图3 技术路线

3.1 针对大规模地调系统的一二次设备统一建模

以前的研究多为建设1个独立的故障诊断系统，模型信息需要二次维护，实时信息和故障跳闸信息通过人工设置或从EMS系统获取，故障诊断以开关跳闸信息为主。这种方式用户维护量大，故障信息少，故障诊断结果不准确，只能分析事故区域，无法准确定位故障设备，且多以离线系统为主，尚无成功运行的在线事故辅助决策系统。这种思路不适合大规模地调系统的事故处理需求，无法满足智能电网发展的需要。本项目基于IEC61970标准，通过CIM/CIS共享EMS系统的模型、图形、实时信息、故障信息，以及继电保护故障信息系统的保护动作信息，实现EMS系统中一次模型和继电保护信息系统的二次模型信息的统一建模。可以在很大程度上减少用户的二次维护工作量。

3.2 基于专家系统＋优化算法的智能事故辅助决策系统

单独的专家系统或优化算法在电网事故辅助决策系统中研究的比较多，但在电网发生复杂故障时，单纯地依靠专家系统或者优化算法无法对故障信息之间的关联关系进行准确的建模，很难得到准确的诊断结果，也无法提供准确的事故恢复策略。本项目将提取调度员事故处理的经验知识，模拟调度员事故处理的人工思维，对电网中开关、保护动作信息的关联关系进行专家系统建模，采用专家系统＋优化算法实现智能型事故辅助决策支持。该项研究具有重大的理论意义，工程实用价值在于保证了电网安全运行稳定、缩短事故停电实际时间、提高了供电可靠性。

3.3 基于故障恢复路径自动搜索和故障处理预案相结合的事故处理策略

在电网发生事故时，系统自动搜索可行的故障恢复路径。

4 预期目标及创新点

本系统的研究和开发扩展了调度自动化系统的功能，使得调度员在处理各项业务时有了辅助决策支持，对现代电网的驾驭能力有了质的提升，还能在保障电网安全运行的前提下挖掘电网运行的经济潜力，使得电网经济、优质、稳定、安全运行，提升了经济效益和社会效益。从目前全国调度自动化系统的现状来看，该项技术的研究具有前瞻性和必要性。

本项目的创新点如图4所示。

图4 系统创新点

4.1 基于专家系统＋优化算法的智能事故辅助决策系统

本项目提取调度员事故处理的经验知识，模拟调度员事故处理的人工思维，对电网中开关、保护动作信息的关联关系进行专家系统建模，采用专家系统＋优化算法实现智能型事故辅助决策支持。

4.2 基于二叉树的事故恢复最小路径正反向搜索

系统从失电设备出发，通过正向广度优先搜索形成二叉树，然后从带电的叶子节点反向搜索最小供电恢复路径。

4.3 共享EMS系统的模型、图形、实时方式和电网故障信息

大大减轻自动化人员的维护工作量，保证系统模型和EMS系统的实时一致性，提高系统的实用效果。

5 主要技术经济指标

系统指标情况如图5所示。

图5 系统背标情况

本项目实施后，各项指标情况为系统可用率大于95%、系统响应时间小于1 s、系统处理时间小于10 s、系统处理正确率100%。可有效避免调度员误操作的情况以及缩短在电网故障上所浪费的精力和时间，使得电网经济、优质、稳定、安全运行，提升了经济效益和社会效益。