青岛电网智能调度仿真系统在反事故演习中的应用

吴兴华，王文刚，罗鲁东，田力辉

（青岛供电公司，山东 青岛 266002）

0 引言

调度部门是电网运行的核心部门，在遇到不可预测的电网事故时，调度员怎样才能安全、准确、快速的处理，尽快对失电区域恢复送电，是保证电网安全可靠运行的关键。

随着电力系统的发展和科技的进步，分析型调度日渐成熟，能量管理系统（Managament System）和数据采集及安全监视系统SCADA等大量高科技软件得到广泛应用，作为调度员进行电力系统运行管理的在线工具，有效提高了电网的安全经济运行水平。但电网规模越来越大，运行状况也越来越复杂，调度员处理事故时面临的困难随之增大。尤其是恶劣天气和发生多重连锁故障时，大量的电网告警、开关变位和保护信号集中涌入，调度员凭借个人经验难以判断故障类别，即刻采取措施，因此有可能延误事故处理时机，造成人身及经济损失。针对这一现状，青岛供电公司建立并应用了智能调度仿真系统，发展自动智能型调度，该系统能够使调度专家经验与现代科技知识相结合，调度员能在最短的时间内了解电网的事故发生、开关变位、保护动作等情况，并根据该系统提供的多种事故处理预案，形成清晰的思路，并在反事故演习中应用、实践，事故处理效率得到大大提高。

传统的事故处理模式在进行反事故演习时，主要基于SCADA/EMS/DTS、保护及信息管理系统等计算机软件，提交给调度员的往往是一些罗列的数据和简单的提示，不能反映故障发生后的系统的演变过程，DTS与EMS运行在同一支撑平台上，只能提供状态估计、调度员潮流、静态安全分析等稳态分析。智能调度仿真系统针对这些局限性，在系统发生故障时，将上传的故障信息进行判断分析，在判断出故障元件的同时，对故障涉及的开关、保护、备自投的动作情况进行评价，并生成故障元件和保护信息统计表，在此基础上形成多种事故处理预案，如图1所示，供调度员参考、辨别。该系统通过局部全空间的搜索的时序化方法，而非常规意义上的人工智能类方法，通过在重大反事故演习中的应用，计算结果稳定、可靠，具有较高的实用性。

图1 智能调度仿真预案策略生成图

1 智能调度仿真系统应用技术

青岛电网智能调度仿真系统共有两种模拟方式：一种是可以直接对故障设备进行设置（包括线路、主变、母线）；另一种是可通过指定跳闸开关进行故障模拟。在指定跳闸开关模拟时还提供了模拟备自投动作和自动重合闸动作功能，并自动生成调度事故处理预案，同时该系统还提供预案的保存和查询功能，调度员可随时根据现场实际情况需要生成模拟故障下的调度事故处理预案，并能方便的对历史预案进行查询，其计算结果包括事故后的潮流断面、故障统计、事故预案描述、策略目标等，本文主要介绍第二种模拟方式。

1.1 调度数据集成化技术

智能调度仿真系统需要综合多个数据源的数据，数据的类型多，数据量大，由于各数据源对电力系统描述的模型不同，需要在CIM的框架下建立各个对象之间的关系。数据的获取方式既有基于CIS的紧耦合模式，还有基于XML的松耦合模式等。主要包括SCADA/EMS稳态数据和保护及信息管理系统数据，数据综合的基础为IEC61970标准，及松耦合方式下XML自描述的信息交换格式，对于综合而来的各方面数据，要去伪存真、进行滤波，确保系统的数据分析断面是完整可靠的。

1.2 基于网络拓扑分析的电网故障诊断技术

电网故障诊断监控各种故障信息，信息经过处理后，根据开关变位情况，通过网络拓扑分析，判断故障停电范围及事故性质，并找出因本事故而导致的其他变电所停电、小系统解列事故等。对于简单故障可定位到元件，对于复杂故障，可定位到区域。如果只能定位到停电区域，系统可计算出停电区域各元件的故障可信度，按故障可信度由大到小进行排队，并由调度员根据现场的检查汇报结果，最终确定故障设备。

1.3 多故障处理技术

智能调度仿真系统采用时序法，将电网复杂故障时的多重事故区分为不同的事故分区，并将每个事故分区的上下游、对应的跳闸开关、区域潮流、区域负荷等信息分析出来，可按照事故分区相关的跳闸开关的动作时间的先后展示，或按照单区域事故严重程度的顺去进行展示。

与单一故障的区别：

事故诊断策略：需要能识别事故区域范围的及其对应的变位信号和保护及潮流的扰动信号。

事故恢复策略：要避免不同事故区域之间的路径选择，同时要考虑转供负载的变化。复杂故障决策流程图如图2所示。

2 智能调度仿真系统主要功能

智能调度仿真系统的主界面如图3所示。

功能按钮说明：

读取仿真文件：读取人工生成的开关模拟文件，进行预案模拟。

保存仿真文件：可通过检索器的拖拽，自动生成开关模拟文件，对该文件进行保存，文件格式以.dat结尾。

执行文件：选择好故障设备或动作开关之后点击该按钮，生成预案文件。

图2 复杂故障决策流程图

图3 智能调度仿真系统主界面

检索器：弹出检索器。

保存预案：保存生成的预案文件，预案文件格式以.txt结尾。

查看预案：查看历史生成的预案文件。

故障设备个数：设置需要仿真的故障设备个数，然后敲击回车键。

故障设备：这里会根据用户设置的故障设备个数生成相应的行数，利用检索器将对应的设备拖拽到空白框中。

开关变位个数：设置需要仿真的开关动作个数，然后敲击回车键。

开关信息：这里会根据用户设置的开关动作个数生成相应的行数，利用检索器，在断路器信息表中选择对应的开关，将其拖拽到空白框中，同时选择开关的状态。

模拟仿真后，将生成故障统计信息表，统计显示停电区域、损失负荷、发电机功率数值、故障元件及过载设备等信息，元件过载后将定位过载设备，计算过载程度，根据备自投装置的状态和策略，进行安自装置动作策略的模拟和验证。对于拒动的设备，给出其操作提醒，事故发生前后的电网潮流、电压、无功等参数信息，开关变位信息及故障分析情况等原始资料，结果将计入历史库中，以文件形式输出。

生成事故处理预案时，采用时序法，能够将电网复杂故障时的多重事故区分为不同的事故分区，并将每个事故分区的上下游、对应的跳闸开关、区域潮流、区域负荷等信息分析出来。可按照事故分区相关的跳闸开关的动作时间的先后展示，或按照单区域事故严重程度的顺序进行展示。对于地区级电网，运行方式通常为有合环条件下的辐射状运行，发生越限情况后，有效的调整手段通常为变换电网运行结构（方式），达到不间断供电、消除越限的目的，校正策略包括负载均衡、操作步骤最少以及单电源转供、多电源转供、负荷损失最小等，极端情况下的甩负荷策略满足负荷优先级的要求，事故后的系统恢复考虑故障区域之间恢复路径约束。

3 智能调度仿真系统在反事故演习中的应用

220 kV南京路变电站是青岛电网中负荷较重，重要用户较多的变电站之一，在反事故演习中，设置南京路站220 kV母线故障造成全站停电，南京路站最高荷大约300 MW，南京路变电站接线方式如图4所示。

故障设置成功后，生成故障统计信息表：开关变为信息、保护动作信息、过负荷情况、备自投动作情况、小火电解列情况等。

事件：跳闸开关，于20母线连接的所有开关。

故障设备：220 kV母线。

小火电：青岛热电。

重要用户：广电中心、市立医院、香格里拉、四零一、金城、煤制气。

备自投装置动作情况；重合闸动作情况；保护动作信息；停电线路48条，变压器18个，母线38条。

上述具体情况在智能调度仿真统计表中，不一一表述。

给出事故处理预案：

隔离步骤：拉开220 kV南京路站1号、2号主变35kV侧开关。

恢复步骤：

单电源方案1：自35 kV山南甲线由220 kV李山站转供全部停电负荷，35 kV山南甲线原供负荷，转供负荷，线路限值，负载率。

单电源方案2：自35 kV午奥线由220 kV午山站转供全部停电负荷，午奥线原供负荷，转供负荷，线路限值，负载率。

图4 220 kV南京路变电站图接线图

双电源方案3：自35 kV李辛线、35 kV市海线转供全部停电负荷，并给出线路转供负荷，线路限值，负载率。

双电源方案4：自35 kV午奥线、35 kV市贵线转供全部停电负荷，并给出线路转供负荷，线路限值，负载率。

四电源方案5：由35 kV午奥线、35 kV山南甲线、35 kV李泉线、35 kV李辛线供全部停电负荷，并给出线路转供负荷，线路线值，负载率。

智能调度仿真管理系统给出的故障统计信息表所展示的各种故障信息及停电线路、主变、用户，使调度员能够最直观的了解所有信息，了然于胸，迅速形成思路，再通过调度事故仿真预案，能够全面给出各种恢复供电措施，防止遗漏重要的信息，使调度员全面、安全、快速的处理事故。

4 结论

随着青岛电网的不断发展，运行工况越来越复杂，传统的经验型调度已落伍，逐渐向自动智能型调度发展，针对青岛电网实际，智能调度仿真系统建立与应用，弥补了先前系统及工作方式的局限性，相比之前该系统具有以下优点：为调度员提供了全面、可靠的故障信息，便于调度员及时掌握故障情况，具有可视化、最直观的效果；提供了多种事故处理预案，弥补了经验型调度可能考虑不全面、容易遗漏重要信息的局限性，为调度员处理事故提供了可靠的依据。

智能调度仿真系统具有很强的灵活性，由于采用专家系统技术，可根据现场实际运行情况，实时更新经验知识库，易于一线运行人员的使用。

智能调度仿真系统具有智能型、主动性、可视化、实用性的优点。

该系统通过在反事故演习中的应用，运行稳定，结果可靠，符合现场运行人员的要求，有力保证了青岛电网的安全可靠供电，当然，该系统还有一些不足，需要在不断地运行中逐渐完善，以便将来更加符合青岛电网的实际应用。

［1］许文浩.电力系统故障诊断［D］.广州：华南理工大学，2006.

［2］潘明惠.电网故障判断和事故处理专家系统在电网调度运行中的应用［J］.东北电力技术，1995（10）：52-54.