基于电网互联模型的风险预控管理系统

李文启，付红军，李 岩，刘 轶，王星海，刘伯康

（河南电力调度控制中心，郑州 450052）

基于电网互联模型的风险预控管理系统

李文启，付红军，李 岩，刘 轶，王星海，刘伯康

（河南电力调度控制中心，郑州 450052）

为加快电网事故处理进程，建立了一套集中式的省地县调度一体化电网风险预控管理系统。该系统通过建立省地县三级电网的互联模型，实现了图形化的调度事故预案的上下级动态联动。并给出省地县调度预控管理业务的数据集中、应用集中系统开发所涉及的工作流管理平台和角色访问控制技术，在保证系统安全的基础上解决了传统纸质预案存储、管理、共享和上下级联动等问题，提高了对突发事件的应急处理能力。

模型互联；风险预控；事故预案；工作流管理

预案程序化、规范化是电网事故处理快速准确的重要基础。调度人员在获得准确的事故信息后，按照事故的类型及安全自动装置、保护动作情况和开关跳闸后的停电范围等信息，有针对性地启动预先编制好的相应的规范预案，是快速、准确进行事故处理并恢复供电的基础。目前，调度预案基本以文本形式分散存放，无预案专项审核流程，搜索查询不方便，不易修改更新，共享性差，更无法实现上下级预案联动互联等高级应用功能，不利于员工的学习和培训，也不利于知识的积累。这种方式不能够对事故预案相应数据进行有效管理，无法为实现突发事件快速响应提供支持，在一定程度上对电网的安全稳定运行构成了安全隐患。

文献[1]和文献[2]通过研究电网模型，提出了上下级电网模型的拼接方法，但是没有将重建后的模型应用于电网的风险预控；文献[3]和文献[4]探讨了网省地一体化电网事故预案定制管理的必要性及其主要内容，对电网风险预控具有很重要的意义，但是没有利用电网互联模型来实现。

本文以省地县三级电网的互联模型为基础，建立了一套集中式的省地县调度一体化电网风险预控综合管理系统。完善突发事件应急预案的制定和管理工作，提高应突发事件的综合管理水平和应急处理能力。系统解决传统纸质预案的存储、管理、上下级联动和使用不便等问题，对事故预案相应数据进行有效管理，为实现突发事件快速响应提供支持。

1 基于电网互联模型的风险预控管理

本文建立了省地县三级电网的互联模型，并在此互联模型的基础上实现了图形化的调度事故预案的上下级动态联动，从传统的“单一管理”到“省地县一体的全过程在线联网动态协同联动”的大模式转变，建立“横向各专业覆盖、纵向上下级互联”的预控管理体系。

1.1 电网互联模型的特性

电网模型是进行复杂电力系统分析和计算的基础，建模的方式与模型的结构对于整个能量管理系统[2]EMS（energy management system）的运行分析至关重要。为了保证分析决策的正确性，在对本辖区电网进行在线分析时，建立的模型需要综合考虑外网这个因素。在传统EMS中，通常仅建立内网的详细网络模型，外网则被简单地等值为发电机模型挂在模型的边界节点上，此等值过程通常不考虑外网的静态和动态特性，因此无法满足电网在线安全分析的精度要求。在线安全分析，特别是在线暂态安全分析，需要得到一个既能反映内网实时状态，又能考虑外网对内网影响的网络模型，因此需要将外网在线模型和内网实时模型组合，得到一个完整的网络模型。

1.2 电网互联模型建立的流程

本文中电网互联模型建立步骤[1]如下。

（1）获取外网在线模型，并在该模型上进行等值处理，得到一个合理的外网等值模型。此时需要兼顾静态安全分析、暂态安全分析和电压安全分析的要求，外网等值采用同调动态等值方法，并保留部分缓冲网以提高等值精度。

（2）获取内网数据采集与监视控制系统SCADA （supervisory control and data acquisition）数据，删除坏数据，进行内部电网状态估计，获得一个具有一定精确度的实时内网模型。

（3）将外网模型与内网实时模型合并，得到完整的电网互联模型，调节外网相关发电机和负荷注入，使得外网边界节点电压和注入功率与内网对应的边界节点的电压和联络线功率匹配，保证内网部分的状态不变。地调与县调电网交互模型的建立同省调与县调电网交互模型建立。

1.3 外网在线模型的获取

通过与EMS的无缝对接，系统定时从EMS上导出外网在线模型，以保证系统能够动态显示设备的状态及其实时数据。地调从省调获取外网在线模型时，需要从省调获取的数据有：

（1）E格式文件。每隔5～15 min以E格式文件的方式远程读取省调数据平台中的电网模型（包括潮流分布）；

（2）可缩放矢量图形SVG（scalable vector graphics）文件[5]。远程读取厂站单线图SVG文件。

外网在线模型获取流程如图1所示。

图1 外网在线模型获取流程Fig.1 Online process to obtain the external network model

获取外网在线模型时，各地调服务器通过TCP报文向EMS平台发出申请，EMS收到申请后，通过FTP把外网在线模型以cime和g格式文件发送到地调的CIM通信服务器上，同时通过TCP报文通知地调。外网在线模型获取，交互过程如图2所示。

图2 模型获取交互过程Fig.2 Model for interactive structure

外网在线模型以cime和g文件作为数据载体。

（1）cime文件。系统定时以cime文件的方式远程读取EMS平台中的电网模型。cime文件中包含有电网的拓扑连接关系、厂站关系及设备遥信、遥测数据等。

（2）g文件。系统远程读取厂站单线图g文件。g文件中包含有设备电压颜色、不同状态下的特征、文字信息以及图间跳转关系等。

通过对cime文件和g文件的解析，合并成一个外网实时模型，将其导入系统。外网在线模型获取涉及的文件如图3所示。

图3 外网在线模型获取涉及的文件Fig.3 Documents involved for outside network model

1.4 电网互联模型的合并和交互关系

在电网在线模型中，设备元件以设备ID作为其唯一的区别标识，省调和地调须建立联络线名称对照表或保持命名规范一致，以保证双方模型的正常合并。本系统通过以下3种方式来实现模型的合并。

（1）省调、地调母线公用。省调、地调电网模型合并时，将公用母线设置相同的设备ID，根据公用母线建立省地各自的拓扑关系。

（2）省调、地调变压器公用。在省调、地调电网模型中，公用的变压器设置相同的设备ID。模型互联时，从省调模型中获取公用变压器高压侧部分，与地调模型中公用变压器中、低压侧部分进行合并。

（3）单端线路替代。如果省地调模型中没有公用母线或变压器，就需要用单端线路来替代。在省调模型中，地调模型中的设备整体以一条单端线路替代；在地调模型中，省调模型中的设备整体以一条单端线路替代，这两条对应的单端线路设置相同的设备ID。

2 风险预控管理系统开发

2.1 事故预案编制流程

在电网互联模型的基础上，省调通过电力专用网获取其所辖地调建立的事故预案，各地调可以通过电力企业调度部门之间各类生产数据共享、MIS系统信息交换问题的中间交换平台来读取省调事故预案；各地调通过其网络拓扑结构来读取所辖县调事故预案，各县调可以借助共享平台来查看省调、地调事故预案。这样就实现了省、地、县三级电网的动态联动。

本方法的事故预案由省、地、县各级调度机构共同完成。省调负责提出事故处理总体思路和框架，并制定自己的相关调控措施；地调在省调调控措施的基础上，结合事故处理的思路和步骤，完成自己调度管辖范围内相关调控措施；相关县调在省调和地调调控措施的基础上完成自身的调控措施。地调对事故处理思路、步骤有建议和意见，可以反馈给省调，经过协商后调整，地调负责审核县调的调控措施是否合适，最终由省调审核地调的调控措施并汇总完成整个一体化事故预案。通过由上而下制定，再自下而上反馈修订完成的一体化事故预案，可以使各级调度机构都能够了解和掌握整个事故处理思路和步骤，从而极大地提升了事故预案的系统性、针对性和有效性。

2.2 工作流管理平台技术

引擎设计参考国际工作流管理联盟制定的工作流标准，以图形化的方式实现工作流程的设计再造，直观展示流程图，以拖动的方式维护流程节点及其拓扑关系。

流程数据库中记录了流程中每一个节点的状态，包括节点的可维护性、处理权限、拓扑关系以及起止时间等属性。为了便于设计，将待处理的表单页面与流程节点进行了对应绑定，这样表单在按流程流转时，自动继承了该节点的属性。

由于页面继承了流程节点的时间属性，所以页面到达后，会自动与节点的时间信息进行比较，如果已经达到可以在该节点的停留时间，则页面会自动提醒或按照该节点的拓扑关系流转，从而实现了任务改派、超时提醒等功能。工作流管理系统采取的结构如图4所示[7]。

图4 工作流管理系统结构Fig.4 Structure of workflow management system

2.3 基于角色的访问控制技术

基于角色（Role）的权限，系统对用户的访问进行控制。根据需要，在系统中设置不同的角色，规定各个角色的权限，并将各个用户置于不同的角色。实施过程中需结合高级加密标准AES（advanced encryption standard）等密码算法对用户名、密码等关键字段进行加密处理。

系统将角色的权限作为流程节点的属性，来控制用户的访问。由于页面继承了流程节点的权限属性，所以用户登录后，根据用户所属的角色，来判断用户在编制、审核事故预案时可以有哪些权限，对那些页面进行哪些操作。基于角色的访问控制模块如图5所示。

图5 基于角色的访问控制模型Fig.5 Role-based access control model

2.4 风险预控管理系统的功能

1）调度预案流程管理

实现省调、地调、县调三级调度事故预案的编制、审核、批准、网络发布等流程化管理；实现事故预案的远程上传更新、流程审计及监督考评功能。

2）省地预案上下级联动

系统根据上下级双重调度边界点作为联动点，依据重要用户的电源追溯表，将市调所管辖的高电压等级电网的事故预案与地区电网部分的事故预案进行关联，形成一个纵向互联的全网事故预案管理体系。

3）图形服务

通过发布电网和变电站电气接线图，实现全网电气接线图与预案的统一管理和服务功能，用户可对事故状态下的电网断面进行模拟研究，对该断面下的电网潮流进行模拟3D可视化展示。

3 结语

本文提出的以省地县电网三级互联模型为基础，建立图形化的事故预案上下级联动，以实现电网风险预控的方法，完善了电网公司突发事件应急预案的制定和管理工作，为电网应对突发事件提供快速技术支持，大幅度提高应对突发事件的综合管理水平和应急处理能力。系统实施突出预防和应急处置并重的原则，在可预见的范围内，实现有效预防、迅速响应、快速组织、果断处置大面积停电等应急事件，努力控制事态发展并降低其影响，使电力生产秩序尽快恢复正常。

[1]邹根华，姚诸香，郭玉金，等（Zou Genhua，Yao Zhuxiang，Guo Yujin，et al）.网省级电网之间模型互联实现方法的研究（An implementation scheme of model for interconnected power networks）[C]//中国电机工程学会年会（CSEE Conference），西安（Xi’an，China）：2008.

[2]马强，荆铭，梁成辉（Ma Qiang，Jing Ming，Liang Chenghui）.基于CIM／CIS的省地调电网模型拼接与数据交换（CIM/CIS-based model connection and data exchange for provincial and regional power networks）[J].电力自动化设备（Electric Power Automation Equipment），2012，32（6）：116-119.

[3]郭华，李林峰（Guo Hua，Li Linfeng）.浅谈电网事故处理预案的定制管理（Discussion about customization management of power grid fault treatment plan）[J].南方电网技术（Southern Power System Technology），2008，2（3）：77-78.

[4]唐宝，董征，陈亦平（Tang Bao，Dong Zheng，Chen Yiping）.网省地一体化电网事故处理预案定制管理（Customized plan making of integrated scheme of contingency management for region，province and city power grids）[J].南方电网技术（Southern Power System Technology），2012，6（1）：103-106.

[5]董朝霞，戴琦，杨峰（Dong Zhaoxia，Dai Qi，Yang Feng）.基于CIM和SVG的电网建模技术（Power network modeling method based on CIM and SVG）[J].电力系统及其自动化学报（Proceeding of the CSU-EPSA），2006，18（5）：58-61.

[6]张家安，蔡敏，毕兆东，等.多级多区互联电网数据模型的组建方法[P].中国：200910028731，2009-09-23.

[7]赵瑞东，陆晶，时燕（Zhao Ruidong，Lu Jing，Shi Yan）.工作流与工作流管理技术综述（Overview of workflow and its management technology）[J].科技信息（Science Information），2007（8）：105-107.

Risk Pre-control Integrated Management System Based on Grid Interconnection Model

LI Wen-qi，FU Hong-jun，LI Yan，LIU Yi，WANG Xing-hai，LIU Bo-kang
（Henan Electric Power Dispatching and Communication Centre，Zhengzhou 450052，China）

In order to speed up handling process of grid incidents，a risk pre-control management system，centralizing provinces and counties scheduling integration，is established.In this system，the interconnected model among provincial and county grids is established，which achieves a graphical dynamic linkage of scheduling accident plan between superior and subordinates.It can centralize the data of pre-control management for provinces and counties scheduling，and employ the concentrated system to develop the related workflow management platform and the role-based access control technology.Based on the safety of system，it can solve the problems of traditional paper storage，management，sharing and linkage between superior and subordinates，which improves the handling ability of emergency.

interconnected model；risk pre-control；accident plan；workflow management

TM712

A

1003-8930（2013）06-0062-04

李文启（1963—），男，本科，高级工程师，研究方向为生产技术管理。Email：liwenqi@ha.sgcc.com.cn

2013-01-09；

2013-07-16

河南省科技项目（豫电DTZXKJ【2011】888号）

付红军（1968—），男，硕士，高级工程师，研究方向为电网调度运行与控制。Email：fuhongjun@ha.sgcc.com.cn

李 岩（1973—），男，本科，高级工程师，研究方向为电网调度运行与控制。Email：liyan@ha.sgcc.com.cn