朱余啟，楊浚文

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

電網(wǎng)調(diào)度值班工作的決策模式

朱余啟，楊浚文

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

從調(diào)度員值班工作出發(fā)，通過對(duì)電網(wǎng)調(diào)度值班工作各項(xiàng)業(yè)務(wù)的執(zhí)行流程、環(huán)節(jié)的研究，對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的共性也即本文所提的決策模式進(jìn)行了初步探討。電網(wǎng)調(diào)度值班工作的難點(diǎn)，在于對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的分析、判斷及防控措施的提出。在提出共同的決策模式基礎(chǔ)上，通過闡述電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)劃分的概念并結(jié)合調(diào)度值班工作過程中的n-1分析方法，提出了發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)應(yīng)防控措施的思路方法。

電網(wǎng)調(diào)度；決策；電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；調(diào)度員

0 前言

從電網(wǎng)調(diào)度值班工作的實(shí)際出發(fā)，在分析電網(wǎng)調(diào)度值班工作的決策性質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過對(duì)決策過程各環(huán)節(jié)的要點(diǎn)進(jìn)行了詳盡闡述，總體上闡明了電網(wǎng)調(diào)度值班工作的一般決策流程。

1 電網(wǎng)調(diào)度決策環(huán)節(jié)的分析

1.1 值班工作決策的簡要過程

圖1 值班工作決策的概要過程

對(duì)任何一項(xiàng)具體的電網(wǎng)調(diào)度值班工作業(yè)務(wù)而言，其從客觀信息獲取到?jīng)Q策出口執(zhí)行，都包括圖1中三個(gè)環(huán)節(jié)。

以最簡單的斷面調(diào)控為例，如圖2所示。對(duì)調(diào)控一個(gè)斷面的決策，同樣包含了信息搜集、甄別，形成處置方案，執(zhí)行處置方案三個(gè)基本環(huán)節(jié)。

圖2 斷面調(diào)控的簡要決策過程

在調(diào)控?cái)嗝媲?，必須了解這一斷面所涉及的發(fā)電、用電單位、水電廠流域水耗的匹配、不同時(shí)期的發(fā)供電原則；在此基礎(chǔ)上，如果斷面已經(jīng)超過穩(wěn)定極限則無需考慮經(jīng)濟(jì)性任意調(diào)減某一電廠，而后再分配發(fā)電出力；如已決定調(diào)減某電廠，而該電廠臨時(shí)告知下游河道有工作，不能調(diào)減，那就必須反過來修改之前的決策方案再執(zhí)行。

經(jīng)過上述對(duì)斷面調(diào)控決策過程的簡要分析，不難看出對(duì)決策過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都有相類似的問題存在，如圖3：以下通過逐步展開對(duì)各環(huán)節(jié)存在問題的分析討論。

圖3 各決策環(huán)節(jié)存在主要問題

1.2 信息搜集、甄別——決策信息獲取

圖4 電網(wǎng)調(diào)度值班工作的決策信息分類

如圖4所示，電網(wǎng)實(shí)際一、二次設(shè)備的配置信息，操作前需考慮的各方面問題[1]。而除此以外還需強(qiáng)調(diào)的是，實(shí)際運(yùn)行記錄 (包括各專業(yè)提供的分析建議)也是在電網(wǎng)調(diào)度值班工作的決策信息獲取過程中所必須認(rèn)知的。在決策信息的搜集過程中，有以下幾個(gè)方面的問題：

1)對(duì)上述兩大類客觀信息的獲取，應(yīng)當(dāng)遵循客觀到主觀的原則，而非主觀去探尋客觀的原則。

2)需注意特殊的一二次設(shè)備狀態(tài)及配置。

3)需注重分析手段的運(yùn)用。對(duì)電網(wǎng)各種異常情況的分析，如功率波動(dòng)、次同步振蕩。目前雖無太好的手段，但可通過SCADA、PMU等監(jiān)測手段粗略分析、判斷。

1.3 處置方案——電網(wǎng)運(yùn)行目標(biāo)性原則

圖5 電網(wǎng)運(yùn)行構(gòu)成要素之間的關(guān)系

電網(wǎng)運(yùn)行的基本構(gòu)成要素是 “人身、電網(wǎng)、設(shè)備”[2]。而這三者的關(guān)系如圖5所示，人對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備運(yùn)行的關(guān)系，則是整體和局部的關(guān)系：

1)電網(wǎng)運(yùn)行的意義在于對(duì)用戶持續(xù)可靠供電，因此在設(shè)備安全裕度允許的情況下都必須優(yōu)先保證電網(wǎng)運(yùn)行。

2)電網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)是設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在設(shè)備超出其自身運(yùn)行的安全裕度的情況下，應(yīng)立即安排設(shè)備的隔離、消缺；在設(shè)備帶缺陷運(yùn)行的情況下，應(yīng)盡早安排設(shè)備停電消缺。

3)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)控的目標(biāo)，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定，反過來提高設(shè)備可靠性，以提升電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

在明確這三類關(guān)系基礎(chǔ)上，在電網(wǎng)調(diào)度值班工作過程中，可以很明確地對(duì)設(shè)備是否必須消缺、在設(shè)備缺陷和電網(wǎng)故障并發(fā)之間如何選擇優(yōu)先級(jí)、在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全約束之間如何取舍等問題給出合理的答案，進(jìn)而明確決策方案的總方向。

在明確決策方向的基礎(chǔ)上，則需分析電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提出對(duì)應(yīng)的防控措施。

1.4 處置方案——安全性約束原則

1.4.1 電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的劃分

圖6 電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的劃分

類似距離帶電運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)近程度對(duì)電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行的 “運(yùn)行”→ “熱備用”→ “冷備用”→ “檢修”的劃分，按照電網(wǎng)設(shè)備n-1故障后果緊急程度 (也就是安全裕度是否充足)的角度，可以將電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)劃分為上圖6中的四種狀態(tài)：安全、警戒、緊急、崩潰[3]。對(duì)圖6的補(bǔ)充說明如下：

1.4.1.1 各狀態(tài)的應(yīng)用舉例

安全態(tài)：任意一個(gè)設(shè)備退出運(yùn)行后，無需調(diào)度調(diào)控。例如一個(gè)由三回線組成的局部電網(wǎng)送出斷面穩(wěn)定極限為620 MW，而實(shí)際送出為200 MW的情況。

警戒態(tài)：大方式下交直流混聯(lián)的電網(wǎng)。一旦直流單極閉鎖，主要交流外送斷面潮流越限，交流斷面再n-1故障暫穩(wěn)失穩(wěn)。

緊急態(tài)：

1)緊急：大方式下發(fā)生直流單極閉鎖 (無穩(wěn)控策略)故障后的交直流混聯(lián)電網(wǎng)，如交流斷面再發(fā)生n-1故障則電網(wǎng)失穩(wěn)；一片由雙回線供電的局部電網(wǎng)發(fā)生其中一回線的永久性故障后跳閘，如再發(fā)生另一回線永久性故障則局部電網(wǎng)解列。

2)極端緊急：大方式下發(fā)生多回直流閉鎖故障后，已經(jīng)產(chǎn)生失步振蕩的交直流混聯(lián)電網(wǎng)；一片由雙回線供電的局部電網(wǎng)，雙回線都發(fā)生永久性故障，導(dǎo)致局部電網(wǎng)解列。

雖然電網(wǎng)有范圍的劃分，但對(duì)某一區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)而言，只要其中某一局部電網(wǎng)滿足上述定義條件，則應(yīng)當(dāng)認(rèn)為整個(gè)電網(wǎng)都處于對(duì)應(yīng)狀態(tài)，因而也必須采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防控措施。

1.4.1.2 電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)由安全→崩潰

其起因包括兩類：故障擾動(dòng)及設(shè)備檢修 (一般而言設(shè)備檢修只會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)狀態(tài)過渡至警戒狀態(tài))。

1.4.1.3 電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的越級(jí)跳變

即從安全態(tài)直接過渡至緊急態(tài)乃至崩潰態(tài)，其起因大致為兩種：

1)短時(shí)間內(nèi)多個(gè)故障擾動(dòng)同時(shí)或相繼發(fā)生。

2)繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置的不正確動(dòng)作導(dǎo)致故障的未能及時(shí)、正確切除，引發(fā)短時(shí)內(nèi)故障迅速擴(kuò)大。

1.4.1.4 電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的崩潰→安全

只有人為干預(yù)調(diào)控，才能實(shí)施這一逆過程，目前的電網(wǎng)不具備 “自恢復(fù)”能力。

因此，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全約束性要求，必須是在條件允許前提下保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全裕度充足，也即電網(wǎng)運(yùn)行允許的狀態(tài)為安全和警戒兩個(gè)狀態(tài)，同時(shí)必須杜絕n-1故障擾動(dòng)導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)直接過渡至緊急、極端緊急乃至崩潰狀態(tài)。

為阻止電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)從安全、警戒過渡至緊急、極端緊急乃至崩潰狀態(tài)，提出以下兩條調(diào)度決策過程中對(duì)電網(wǎng)的安全性約束原則：

第一，對(duì)任一狀態(tài)下的電網(wǎng)，假設(shè)任一輸變電設(shè)備發(fā)生單一故障，故障能夠正確、可靠切除不擴(kuò)大故障范圍的前提下，故障后電網(wǎng)必須能維持在安全或警戒狀態(tài)。

第二，對(duì)任一狀態(tài)下的電網(wǎng)，如果發(fā)生某一設(shè)備 (包括一、二次設(shè)備)運(yùn)行情況異常，那就必須評(píng)估在該異常情況下任一輸變電設(shè)備故障是否存在故障擴(kuò)大、故障切除時(shí)間增加等情況，以及這些情況對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。在明確界定該影響的前提下，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)能夠維持在安全及警戒狀態(tài)。

在電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)不滿足上述兩類條件時(shí)，調(diào)度值班人員必須予以切實(shí)可行的措施調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，在極端情況下，類似2006年華中電網(wǎng)“7.1”事故中調(diào)度直接下令斷開220 kV變電站主變高壓側(cè)斷路器的快拉負(fù)荷行為，也是必須緊急執(zhí)行的[4]。

1.4.2 調(diào)度值班工作中的n-1分析

界定當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的最主要方法，就是n-1分析。而在調(diào)度值班工作過程中，并非只是在設(shè)備故障跳閘，或是設(shè)備異常缺陷狀態(tài)下才對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行n-1故障預(yù)想，進(jìn)而提出對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的防控措施。相對(duì)于完整網(wǎng)架而言，為界定當(dāng)前電網(wǎng)是否滿足1.4.1中所述的兩種允許狀態(tài)，只要有設(shè)備退出運(yùn)行，就需要對(duì)設(shè)備退出運(yùn)行后一定范圍內(nèi)的電網(wǎng)進(jìn)行n-1分析。除跳閘及缺陷情況外，還包括以下n-1分析的范圍：

1)已安排設(shè)備檢修之后的電網(wǎng)。由于其處在潛在安全裕度不充裕狀態(tài)，如不詳細(xì)校核，很難發(fā)現(xiàn)其可能已經(jīng)進(jìn)入 “緊急”狀態(tài)。

2)正在操作過程中的電網(wǎng)。需將操作和故障跳閘等同視之。例如線路由對(duì)側(cè)空充引發(fā)的與備自投狀態(tài)不匹配。

3)當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常缺陷，導(dǎo)致設(shè)備故障不能正常切除時(shí)，需要重新審視原有斷面極限的正確性。例如斷路器閉鎖分合閘導(dǎo)致故障切除時(shí)間的增加影響斷面穩(wěn)定極限。雖不能及時(shí)獲取此類情況下的準(zhǔn)確穩(wěn)定裕度，但可以考慮按最保守的0功率原則控制。

4)需注意一、二次設(shè)備之間的相互影響。一、二次設(shè)備運(yùn)行方式必須匹配，例如設(shè)備缺陷發(fā)生、電網(wǎng)運(yùn)行方式變化會(huì)否引起保護(hù)的不適應(yīng)都是需要考慮的問題。例如PT、CT的異常；某一發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組全停后，500 kV部分由220 kV部分供電，導(dǎo)致保護(hù)靈敏度下降。

匯總1.4.1及1.4.2，可以得出電網(wǎng)調(diào)度值班工作決策的安全性原則及對(duì)應(yīng)防控措施：通過n-1分析界定當(dāng)前電網(wǎng)所處的狀態(tài)，并由此得出所有一切可能將電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整回 “安全”和“警戒”狀態(tài)所需的可執(zhí)行措施。

而所有可執(zhí)行措施無外乎兩大類：一是調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備狀態(tài)；二是調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行工況所涉及的各種參數(shù) (電壓、頻率、有功、無功)。在獲取可執(zhí)行的防控措施之后，則需著手安排執(zhí)行處置方案。

1.5 處置方案——確保決策方案執(zhí)行

圖7 電網(wǎng)調(diào)度值班工作的決策方案實(shí)施

如圖7，為確保對(duì)任一已形成的決策方案的可執(zhí)行性，都需先對(duì)其分解。例如 “合環(huán)調(diào)電”就必須分解為多個(gè)有順序邏輯關(guān)系的操作任務(wù)，而后全部核實(shí)其實(shí)際可行性后再執(zhí)行。如果執(zhí)行過程中存在異常，那么又必須回過頭來修改決策方案，再執(zhí)行。

2 電網(wǎng)調(diào)度值班工作的決策模式

通過前述對(duì)各決策環(huán)節(jié)的分析敘述，對(duì)圖2進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)充、細(xì)化，調(diào)度值班工作的一般決策模式，都遵循由發(fā)散→匯集→發(fā)散的過程。與前文敘述順序不同，在決策方案的生成環(huán)節(jié)需要首先展開n-1分析，明確當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)之后應(yīng)用決策的大方向性識(shí)別及安全性約束，權(quán)衡取舍之后得出可執(zhí)行的風(fēng)險(xiǎn)防控措施。這一 “思維體系”的實(shí)踐需要長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)、理論和實(shí)踐相結(jié)合才能達(dá)到良好效果。

3 對(duì)調(diào)度員工作思路轉(zhuǎn)變的思考

綜上所述，在目前電網(wǎng)調(diào)度所處的階段，電網(wǎng)調(diào)度調(diào)控目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)依賴于調(diào)度員對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的正確分析、思考判斷以及準(zhǔn)確執(zhí)行。需要提升調(diào)度員的獨(dú)立分析、思考判斷能力。從故障后果角度對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行劃分及界定，進(jìn)一步在此基礎(chǔ)上，指出了約束電網(wǎng)運(yùn)行的安全性原則從而得出獲取風(fēng)險(xiǎn)防控措施的方法。此外還將這一分析方法納入了整個(gè)調(diào)度值班工作的決策模式當(dāng)中去。

[1] 云南電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)程 [Z].昆明：云南電網(wǎng)公司，2009，第238條.

[2] 云南電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)程 [Z].昆明：云南電網(wǎng)公司，2009，第263條.

[3] 袁季修.防御大停電的廣域保護(hù)和緊急控制 [M].北京：中國電力出版社，2004.

[4] 王梅義.大電網(wǎng)事故分析與技術(shù)應(yīng)用 [M].北京：中國電力出版社，2008.

Study on Decision Model of Power Grid Dispatching Duty

ZHU Yuqi，YANG Junwen
(Yunnan Electric Power Dispatching Control Center，Kunming 650011)

this paper has studied the similarity of these procedures and links which is called decision model through studying on the procedure and link of each item about power grid dispatching duty.Of course this study has based on experience of power grid dispatching duty.The difficulty of power grid dispatching duty is analysis、judgment of power grid operation risk and how to find out the corresponding solutions.Through explaining the concept of how to divide power grid operation status and the analysis method of n-1 method during power grid dispatching duty，this paper has pointed out the way which can find out the power grid operation risk and the corresponding solutions.This concept and analysis method is the key of decision model.

power grid dispatching；decision；power grid operation status；dispatcher

TM73

B

1006-7345(2014)05-0088-04

2014-05-15

朱余啟 (1984)，男，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作。

楊浚文 (1985)，男，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電網(wǎng)調(diào)度方式工作。