电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控技术研究

2019-05-08何腾芳邓兵华

通信电源技术 2019年4期

何腾芳，邓兵华，戴亦，陈媛

（国网湖南省电力有限公司水电分公司，湖南长沙 410000）

1 电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控的必要性

当前，以全过程理念为指导的电网调度运行风险跟踪和调控手段得以实施。从管理效果看，电网调度运行的整个过程被纳入风险监管体系，实现了电力系统各个运行阶段风险的全面把控，反映了电网系统的真实安全水平，从而为风险预防和调控奠定了基础[1]。其次，通过实施全过程动态调控，可系统管理电力系统前后阶段风险的影响，提升电网调控的效率和质量，保障运行的安全性和可靠性。最后，从整体管理过程看，电网调度运行过程中，全过程风险跟踪与动态调控技术的应用提升了电力企业的服务能力，获得了电网运行经济效益，彰显了企业的社会价值。

2 电网调度运行的全过程风险跟踪

2.1 电网调度运行的风险识别

社会发展过程中，人们将造成风险的人、物或事件称为风险源，并根据收益或影响的不同，分为收益风险、机会风险和纯粹风险三种基本类型[2]。本文的电网调度运行风险特指纯粹风险。电网调度运行的纯粹风险源识别过程中，电力工作人员需在设备停运模型的基础上，准确计算停运率，从而辨识可能造成风险的源头[3]。内部风险源信息和外部风险源信息是常见的两种表现形态。譬如，电网线路规划、电气元件布局及电力系统保护装置运行等都可能成为内部风险的源头，而外部风险包括天气、意外损坏等。风险源辨识过程中，电网调度运行的阶段不同，风险源信息的关注点和设备停运模型的侧重点会存在差异。因此，风险源辨识的结果直接体现了各个阶段的关注重点。

2.2 电网调度运行的全过程风险评估

风险评估是风险指标评估的重要内容，是以电网调度运行的具体情况为基础，并对其进行预想故障的分析，评估可能出现的风险后果。具体而言，电网调度运行风险评估的过程包含3个环节。第一，选择电网调度运行失效状态。通常，状态枚举、蒙特卡罗模拟和N-k等都是电网调度运行失效状态选择的重要类型，然后针对具体状态类型，分析和计算其可能发生的概率。第二，有效分析电网拓扑结构。将预想故障类型的拓扑结构作为分析对象，分析其电网解列、厂站或重要用户全停风险的存在情况，研究电网拓扑结构的稳定控制。第三，计算电网潮流的严格化风险指标。线路、变压器及输电断面是电网潮流计算的基本对象，并将重载风险和过载风险作为主要研究内容，实现了节点电压偏移风险的有效控制。通常，电网风险指标计算公式为：

其中，Crisk指电网系统的风险指标；Nc指预想故障发生的个数；Pj和Sj分别指故障j发生的概率和后果严重度[4]。通常，电网调度运行风险后果的严重度具有多重性，可直接体现在电网解列、厂站全停、线路或变压器过载以及电压偏移等方面。

2.3 电网调度运行的风险定级

风险定级管理是对电网调度运行风险后果的指标确认，同时也是风险动态控制的主要依据。风险定级过程中，电力工作人员可依据风险定级规则将电网调度运行风险的后果转化为若干等级，从而良好把控风险水平。应用风险定级，可避免电网调度人员不了解风险原因和后果详情的状况，在风险清晰化管理的同时，有效提升电网调度质量。电网故障概率等级和后果等级是风险等级的两个制约因素。目前，电网系统调度运行的风险故障概率分为5个层级[5]，如表1所示。

表1 电网调度运行风险故障概率定级规则

电网解列、厂站全停、线路或变压器过载以及电压偏移等常见的电网事故管理过程中，我国电力工程行业在风险故障概率定级规则的基础上，结合《国家电网公司安全事故调查规程》，将电网风险故障后果等级分为5个等级，计算公式为：

其中，L、Lp、Ls分别指电网调度运行的风险等级、故障等级和故障后果等级；(0,1)是μ的基本取值区间。同时，为有效确认电网故障后果等级，可通过round函数四舍五入取整。

3 电网调度运行的全过程动态调控

新经济形态下，人们对电网调度运行的过程提出了高质量要求，以实现电网调度运行的可靠化和安全化。在精确追踪电网调度运行风险的基础上，人们进行高质量的全过程动态调控。当前，电网调度运行的全过程动态调控包括中短期调度、日前调度及日内调度三种方式。

3.1 电网调度运行的中短期调度

电网调度运行全过程风险管理中，中短期调度的时间跨度较长，预测结果较为粗糙。该调度环节中，风险源信息的属性较固定，电力工作人员通过评估和预警风险，为中短期调度风险的跟踪处理奠定了基础。通常，交直流特高压线路的传输功率、中短期灾害预报等，是电网调度运行的中短期调度前评估的重要内容。一旦风险追踪系统发现高风险场景，电力调度人员须在风险机组组合模型的基础上确定目标函数，并在满足供电平衡约束、线路潮流约束和发电机出力限制约束的基础上，最小化确认开机费用、停机费用及运行费用等风险指标，然后系统性地进行机组组合优化和动态调整。

3.2 电网调度运行的日前调度

电网调度运行过程中，日前调度是风险调控管理的关键内容，其调度的时间跨度为24 h。通过应用日前调度，可有效控制电网调度运营系统的负荷数据、设备状态数据和灾害预报信息，为确定次日机组出力计划提供了评定依据。电力工程应用过程中，最优潮流模型是风险调度的基本形式，可满足日前机组供电平衡约束和线路潮流约束。同时，通过约束日前机组出力计划，可系统优化电网日前运行模式，从而合理控制电网运行风险，获得安全效益、经济效益及社会效益。

3.3 电网调度运行的日内调度

与中短期调度和日前调度相比，电网调度运行日内调度的时间跨度更短，以1 h或15 min为基本调度区间，并分析电网调度系统相关线路、设备及电气元件的可靠性。相对而言，日内调度的风险源把控具有较高精度，在最新预报信息评估的基础上，有效辨识短期内高故障率设备，从而在机组调整和设备检修的基础上，有效监督和调控电网调度运行风险。实践过程中，线路堵塞、变压器过载及高危险设备辨识等，都是日内调度动态调控的基本内容。变压器故障日内调度检修如图1所示。