謝麗榮，楊樂勇，吳炳祥，羅亞洲

(1.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京210061；2.華北電網(wǎng)公司電力調(diào)度通信中心，北京100001)

電網(wǎng)規(guī)?；l(fā)展后，電網(wǎng)設(shè)備達到相當(dāng)規(guī)模的水平，設(shè)備種類千差萬別，各類設(shè)備的運行環(huán)境和運行情況差異也較大，其生命周期和檢修周期不盡相同。另外，電網(wǎng)在迅速發(fā)展過程中存在大量基建和技改的需要，為了保證電網(wǎng)按時、保質(zhì)、保量的完成建設(shè)工作，電網(wǎng)運行過程中需要多次、不定性的進行設(shè)備停電和方式調(diào)整以配合基建和技改工作，加大了電網(wǎng)運行方式安排和電網(wǎng)調(diào)整控制的難度。目前的檢修計劃管理辦法對檢修計劃執(zhí)行方式下的電網(wǎng)是否滿足供電安全和供電質(zhì)量要求缺乏定量化的分析手段，無法快速捕捉各種檢修方案下可能存在的靜態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)安全潛在風(fēng)險，難以對檢修計劃進行優(yōu)化分析和安排。針對上述情況，結(jié)合考慮各類因素，提出了一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)的研究。梳理各類設(shè)備檢修計劃工作需求，充分考慮未來發(fā)展的需要，合理采納目前國內(nèi)外在檢修管理、優(yōu)化等領(lǐng)域的經(jīng)驗和新技術(shù)，合理、科學(xué)地安排年度、月度及日檢修計劃。

1 系統(tǒng)方案

該系統(tǒng)主要實現(xiàn)對檢修計劃進行評估、優(yōu)化、基態(tài)、靜態(tài)、暫態(tài)和動態(tài)多維度一體化安全校核，實現(xiàn)了基于電網(wǎng)運行經(jīng)驗專家?guī)?、評估指標(biāo)分析、靜態(tài)暫態(tài)動態(tài)校核的全過程檢修計劃優(yōu)化輔助決策，校核檢修計劃的可行性安排。檢修計劃優(yōu)化調(diào)整貫穿整個編制過程，實現(xiàn)了年度、月度、日前多周期及各周期多時段的檢修計劃優(yōu)化管理，通過對電網(wǎng)日前及多未來模型的本地存儲管理，在計劃優(yōu)化校核過程中自動匹配應(yīng)用當(dāng)前及未來多個電網(wǎng)模型。一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從其他系統(tǒng)接入電網(wǎng)模型、負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)、檢修申請等信息，達到整合數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)檢修計劃優(yōu)化管理的目標(biāo)，提高電網(wǎng)設(shè)備檢修安排水平。

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括檢修計劃制定模塊、檢修計劃申請審批模塊、人機界面和管理平臺模塊等組成。檢修計劃制定模塊完成年、月、日檢修計劃的制定、安全校核及優(yōu)化，檢修申請審批模塊實現(xiàn)檢修計劃網(wǎng)絡(luò)申請和發(fā)布、檢修計劃的審批流轉(zhuǎn)和統(tǒng)計，人機界面和管理平臺模塊為工作人員提供友好的人機界面、管理其他模塊的運行。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)電力系統(tǒng)實際運行需求，檢修計劃編制周期分為年度、月度、日前3類。

年度檢修計劃編制結(jié)果用于指導(dǎo)運行單位申報月度檢修申請，運行單位在申報月度檢修計劃時，可以選擇已經(jīng)批準(zhǔn)的年度檢修計劃，自動重用檢修工期和檢修內(nèi)容等信息，如果時間調(diào)整，則表示原年度檢修計劃需要變更。如果申報月度檢修計劃時沒有選擇年度檢修計劃，則表示檢修申請在年度計劃中未考慮，為新增檢修申請。在月度檢修計劃中，保留對應(yīng)年度檢修計劃的檢修單號。

月度檢修計劃編制結(jié)果用于指導(dǎo)運行單位申報日前檢修申請，運行單位在申報日前檢修計劃時，可以選擇已經(jīng)批準(zhǔn)的月度檢修計劃，自動重用檢修工期和檢修內(nèi)容等信息，如果時間調(diào)整，則表示原月度檢修計劃需要變更。如果申報日前檢修計劃時沒有選擇月度檢修計劃，則表示檢修申請在月度計劃中未考慮，為新增臨時檢修申請。

由于年度、月度和日前檢修需要分別申請，因此年度檢修計劃不直接用于月度檢修計劃編制，月度檢修計劃也不直接進入日前檢修計劃編制。

2 檢修計劃編制流程設(shè)計

針對不同的檢修計劃編制周期，總體業(yè)務(wù)流程大致相同，檢修計劃制定流程如圖2。

圖2 檢修計劃制定流程

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1）檢修計劃、狀態(tài)檢修信息輸入。檢修申請信息、輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修信息能輸入系統(tǒng)。在檢修申請中，檢修主體的選擇范圍包括機組、線路、變壓器、開關(guān)、電容電抗器。檢修申請的內(nèi)容包括：檢修編號、設(shè)備名稱（檢修主體名稱）、對應(yīng)月度檢修計劃單號（新增檢修申請編號為空）、檢修開始時間、檢修工期、最早開始時間、最遲結(jié)束時間、檢修影響容量等。

（2）負(fù)荷預(yù)測信息輸入。負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測信息（包括系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測和母線負(fù)荷預(yù)測）能輸入系統(tǒng)。

（3）聯(lián)絡(luò)線計劃數(shù)據(jù)的輸入。聯(lián)絡(luò)線計劃數(shù)據(jù)能夠輸入系統(tǒng)。

（4）當(dāng)前或未來電網(wǎng)模型輸入。當(dāng)前或未來電網(wǎng)模型能輸入系統(tǒng)，結(jié)合實際基建投產(chǎn)信息，并可人工調(diào)整。

以上信息均能自動保存至數(shù)據(jù)庫，在計劃編制時根據(jù)時間篩選出編制日期的檢修計劃，然后自動匹配相應(yīng)時間的電網(wǎng)模型、方式數(shù)據(jù)、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、母線負(fù)荷預(yù)測、聯(lián)絡(luò)線計劃，構(gòu)建潮流計算數(shù)據(jù)，并啟動檢修計劃預(yù)評估與優(yōu)化計算。

2.2 檢修計劃評估與優(yōu)化

對于提交來的檢修計劃，首先進行評估前的優(yōu)化，過濾掉一些明顯不滿足安全性的問題，然后進行基于負(fù)荷供應(yīng)充裕度和等效發(fā)電容量損失的安全評估，根據(jù)安全評估結(jié)果進一步優(yōu)化，并給出優(yōu)化輔助決策，調(diào)整檢修計劃或者負(fù)荷指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上進行安全校核。日前檢修計劃編制優(yōu)化空間較小，因此只在月、年等周期進行優(yōu)化分析。

2.3 安全校核

通過初始檢修計劃制定發(fā)電計劃后，進行靜態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)的全維度多時段的安全校核，并輸出校核結(jié)果，為檢修計劃制定和運行提供建議。安全校核的數(shù)據(jù)由典型方式數(shù)據(jù)、穩(wěn)定數(shù)據(jù)構(gòu)建模塊自動生成，可人工干預(yù)。

2.4 審批發(fā)布及執(zhí)行跟蹤

檢修計劃通過安全校核后，需要提交到調(diào)度業(yè)務(wù)數(shù)字支撐系統(tǒng)審批，審批通過后的檢修計劃需要在一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)中備案，在檢修計劃執(zhí)行完成后，同樣要將實際執(zhí)行信息由調(diào)度業(yè)務(wù)數(shù)字支撐系統(tǒng)提交到一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)備案。另外，該系統(tǒng)還能夠為其他系統(tǒng)以電子文檔的形式發(fā)布已經(jīng)確定的檢修計劃。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 檢修計劃評估分析

一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)的主要目的就是在保障設(shè)備安全的情況下，合理組織電網(wǎng)輸電設(shè)備檢修和發(fā)電設(shè)備檢修，充分保障用電需求。通過對設(shè)備檢修計劃進行優(yōu)化調(diào)整，盡可能提高電網(wǎng)輸電能力，提高發(fā)電可用容量。

母線負(fù)荷供應(yīng)充裕度[1]反映檢修對母線負(fù)荷需求供應(yīng)能力和供電可靠性的影響，評價在設(shè)定的檢修計劃模式下，各母線負(fù)荷需求供應(yīng)的充足程度。對母線負(fù)荷供應(yīng)充裕度的評估落實到每一個母線負(fù)荷節(jié)點上。母線負(fù)荷供應(yīng)充裕度計算分時段進行。已知基態(tài)潮流下，在每一時段考慮相應(yīng)的待評估的檢修計劃，根據(jù)支路有功對負(fù)荷有功的靈敏度[2，3]，計算在支路熱穩(wěn)定限值下母線負(fù)荷裕度。如日檢修計劃的母線負(fù)荷供應(yīng)充裕度評估可以分24個時間點進行，即每小時評估一個斷面。

電力系統(tǒng)實際運行中，發(fā)輸電設(shè)備檢修有可能造成實際可用發(fā)電能力[4]的降低。等效發(fā)電容量損失衡量由于發(fā)電或輸電設(shè)備檢修，而造成實際可用發(fā)電能力降低。等效發(fā)電容量損失是綜合考慮發(fā)電、輸電檢修和負(fù)荷需求的一個綜合指標(biāo)。對等效發(fā)電容量損失進行評估,可避免在負(fù)荷高峰時段檢修以及同一輸電通道上多個輸電設(shè)備同時檢修，同時鼓勵發(fā)、輸電設(shè)備同時檢修。

發(fā)電容量損失的計算分時段進行。如日檢修計劃編制中的發(fā)電容量損失評估，可以分24個時段進行，得到24個等效發(fā)電容量損失值，通過比較每個時段檢修計劃的變化，分析得到每個檢修計劃所引起的等效發(fā)電容量損失的變化。

3.2 多周期多維度檢修優(yōu)化輔助決策

檢修優(yōu)化[5]輔助決策包括基于電網(wǎng)運行經(jīng)驗專家?guī)?、評估指標(biāo)分析、靜態(tài)暫態(tài)動態(tài)校核的全過程檢修計劃優(yōu)化輔助決策。基于電網(wǎng)運行經(jīng)驗專家?guī)斓膬?yōu)化輔助決策，根據(jù)實際電網(wǎng)運行經(jīng)驗給出檢修計劃的優(yōu)化調(diào)整建議。例如：檢修應(yīng)與系統(tǒng)負(fù)荷配合，在系統(tǒng)負(fù)荷較小時期進行；檢修不應(yīng)過于集中，應(yīng)盡量錯開；保障500 kV主網(wǎng)、地區(qū)電網(wǎng)安全運行等原則。通過基于電網(wǎng)運行經(jīng)驗專家?guī)斓膬?yōu)化輔助決策過程，可以過濾掉一些明確不能滿足安全性能指標(biāo)的檢修計劃，并對其執(zhí)行時間進行自動調(diào)整。基于評估指標(biāo)分析的優(yōu)化是根據(jù)負(fù)荷充裕度評估的結(jié)果，如果某一時段的負(fù)荷充裕度不足，根據(jù)負(fù)荷充裕度評估的原理，必定是某一條或幾條輸電支路的輸電功率逼近或超過該支路的熱穩(wěn)定限值造成發(fā)電量不能供應(yīng)到此負(fù)荷，稱該種支路為母線負(fù)荷供應(yīng)充裕度不足的相關(guān)支路。在該時段的檢修與該輸電支路有一定的相關(guān)性，稱之為檢修對負(fù)荷供應(yīng)充裕度的靈敏度，該靈敏度越大，則檢修對此輸電支路影響越大，進而對該負(fù)荷的供應(yīng)充裕度影響越大。通過找出對負(fù)荷供應(yīng)充裕度的靈敏度大的檢修計劃，給出影響負(fù)荷供應(yīng)充裕度不足的負(fù)荷的檢修計劃，并給出相應(yīng)的檢修計劃調(diào)整建議。在基態(tài)和靜態(tài)安全校核過程中，通過自動調(diào)整機組開停機和發(fā)電出力來優(yōu)化檢修計劃的安排，若存在不能消除的N-1越限且機組不再具備調(diào)整能力，則自動計算靈敏度，給出檢修計劃優(yōu)化調(diào)整信息。暫態(tài)動態(tài)校核過程中，如果電網(wǎng)存在失穩(wěn)的情況，會給出調(diào)整機群、地區(qū)電壓調(diào)整等輔助決策，例如某一機群增加出力或降低出力對抑制電網(wǎng)失穩(wěn)有效等。

3.3 全維度檢修計劃安全校核

根據(jù)各計算時段系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、聯(lián)絡(luò)線計劃、已安排檢修計劃和待安排檢修計劃，自動形成相應(yīng)時段的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜桶l(fā)電計劃，進行基態(tài)潮流分析和N-1安全分析。如果出現(xiàn)基態(tài)越限，自動優(yōu)化調(diào)整機組發(fā)電或啟停來消除越限，若越限無法消除，則自動計算給出越限對檢修的靈敏度，給出優(yōu)化調(diào)整信息；基態(tài)校核通過后進入N-1校核，自動調(diào)整機組發(fā)電或啟停來消除越限，若存在無法消除越限，則自動計算檢修計劃對越限的靈敏度，給出優(yōu)化調(diào)整輔助決策信息。

在靜態(tài)安全校核基礎(chǔ)上，使用各時段潮流斷面，對檢修計劃進行動態(tài)和暫態(tài)安全校核，分析可能導(dǎo)致失穩(wěn)的預(yù)想故障及可能失穩(wěn)的機組和母線組合。

3.4 基于多電網(wǎng)模型的檢修計劃安全分析與優(yōu)化

電力系統(tǒng)實際運行中，電網(wǎng)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系會隨著檢修等工作的進行而發(fā)生變化。因此，在進行日、月、年各周期的檢修計劃安全分析和優(yōu)化時，采用了多種典型電網(wǎng)模型以適應(yīng)電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系的變化。在檢修計劃的評估分析模塊、優(yōu)化輔助決策模塊、靜態(tài)和動態(tài)安全校核模塊中都涉及到多電網(wǎng)模型的應(yīng)用，各個模塊采用相同的模型匹配原則，保證各模塊模型應(yīng)用的同一性。

4 應(yīng)用

該系統(tǒng)在某區(qū)域電網(wǎng)中得到應(yīng)用。從調(diào)度數(shù)字支撐系統(tǒng)獲取檢修申請，從已有模型拼接系統(tǒng)獲取區(qū)域電網(wǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，從負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)獲取系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測，從計劃管理系統(tǒng)獲取聯(lián)絡(luò)線計劃等。通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行整合，構(gòu)建潮流計算斷面，在此基礎(chǔ)上進行檢修計劃安全評估和檢修計劃安全校核，根據(jù)安全評估和校核結(jié)果提出優(yōu)化輔助決策。該系統(tǒng)對該區(qū)域電網(wǎng)的檢修計劃編制工作給出了指導(dǎo)性建議，提高了系統(tǒng)運行的安全性。

5 結(jié)束語

在對輸電設(shè)備檢修計劃和發(fā)輸電設(shè)備配合檢修計劃的安全評估分析和優(yōu)化輔助決策上進行了一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)的研究，提出了基于負(fù)荷供應(yīng)充裕度和等效發(fā)電容量損失的安全評估分析理論和實現(xiàn)方案，并基于安全評估分析結(jié)果給出檢修計劃優(yōu)化輔助決策，在完成檢修計劃優(yōu)化調(diào)整后，進行檢修計劃的靜態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)安全校核，降低檢修計劃對電網(wǎng)安全運行的影響，對合理安排和優(yōu)化電網(wǎng)運行方式提供技術(shù)支持,提高電力市場環(huán)境下的調(diào)度能力，更好地實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。該系統(tǒng)目前在華北電網(wǎng)調(diào)度中心取得了很好的效果，通過一體化檢修計劃優(yōu)化管理系統(tǒng)的建設(shè)，提高了設(shè)備檢修的計劃性及設(shè)備檢修時間的利用率，增強了設(shè)備檢修相互之間的配合，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提下，將電網(wǎng)調(diào)整在最優(yōu)的運行水平。

[1]劉 升，周京陽，潘 毅.基于直流靈敏度法的節(jié)點間可用輸電能力計算[J].華北電力技術(shù)，2008（10）：1-6.

[2]丁 明，羅初田.電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的靈敏度分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1990，13（3）：72-81.

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