左海平　王利平　蘇生　劉柏林　潘艷青

摘 要：地區(qū)電網(wǎng)在實際運行情況下，發(fā)生事故的風(fēng)險是有一定幾率的，這種幾率與工作人員對電網(wǎng)運行方式的編排、電網(wǎng)中二次保護設(shè)備的投運情況以及設(shè)備的維修保養(yǎng)情況都有一定的關(guān)系，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，廣大用戶對用電質(zhì)量的需求越來越高，電網(wǎng)運行風(fēng)險量化計算評估的方法顯得尤為重要，此方法的應(yīng)用可以幫助工作人員更加直觀的找出電網(wǎng)薄弱點，以及不同薄弱點發(fā)生事故的幾率和級別，還可根據(jù)基于人工智能和外掛專家?guī)斓淖顑?yōu)恢復(fù)供電路徑算法得出一系列風(fēng)險防范措施，集成上述功能的自動分析軟件可幫助減輕工作人員的工作壓力，降低電網(wǎng)故障產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險評估；量化計算；人工智能；風(fēng)險預(yù)控

中圖分類號：TM732 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0147-02

Abstract： In the actual operation of the regional power network， the risk of accidents is a certain probability. This probability is related to the layout of the power grid operation mode， the operation of secondary protection equipment and the maintenance of the equipment. With the power grid structure becoming more and more complex， there is a certain relationship between the probability and the operation of the secondary protection equipment and the maintenance of the equipment. With the increasing demand of users for the quality of electricity， it is particularly important to quantify the risk of power grid operation. The application of this method can help the staff to find out the weakness of the power grid more intuitively. In addition， according to the probability and level of accidents with different vulnerabilities， a series of risk prevention measures can be worked out according to the optimal restoration power supply path algorithm based on artificial intelligence and external store expert database. Integration of the above functions of the automatic analysis software can help to reduce the working pressure of workers and reduce the impact of power grid failures.

Keywords： risk assessment； quantitative calculation； artificial intelligence； risk precontrol

1 概述

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，電力電網(wǎng)發(fā)展也是一日千里，電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性是電力發(fā)展的重中之重。一旦發(fā)生電網(wǎng)運行事故，輕則造成停電，重則會造成電力設(shè)備損壞，更甚會有人員傷亡，造成極壞的社會影響。這就要求我們的電力調(diào)控人員及時的發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)薄弱點和隱患，又要掌握電網(wǎng)中某個節(jié)點發(fā)生故障時造成的影響程度，這就要求工作人員不但有扎實的專業(yè)知識，而且要負擔(dān)繁重的工作壓力。鑒于目前電力調(diào)控人員更多的還是依靠經(jīng)驗來編制電網(wǎng)運行方式，很難考慮的非常全面，難免造成脆弱節(jié)點的忽略與影響程度的誤判，針對此種情況，提出一種“地區(qū)電網(wǎng)運行風(fēng)險量化計算與輔助決策系統(tǒng)”軟件，為電網(wǎng)調(diào)控人員提供直觀的脆弱節(jié)點影響程度及風(fēng)險發(fā)生概率。

2 基于G語言規(guī)范的圖、模一體化實現(xiàn)技術(shù)

電力系統(tǒng)研究永遠離不開電力一次接線圖和電力模型，如何實現(xiàn)圖形和模型的無損接入是必須考慮的問題。慶陽電網(wǎng)目前采用的調(diào)度自動化系統(tǒng)，其可導(dǎo)出SVG格式圖形文件與CIME模型文件，本軟件采用目前行業(yè)中最先進的基于G語言規(guī)范的圖、模一體化識別技術(shù)，解決了SVG公共圖形交換格式無法直接表達電力系統(tǒng)圖形和模型一體化的缺陷，向下兼容SVG，支持高效的存取電力設(shè)備和電力圖形數(shù)據(jù)，支持不同系統(tǒng)之間的電力圖形數(shù)據(jù)交換，可隨時保證與調(diào)度自動化系統(tǒng)的圖、模一致性，且可實時接收SCADA/EMS系統(tǒng)中電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)與設(shè)備臺帳數(shù)據(jù)[2]，保證了分析計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)不但支持在線圖、模更新，還支持離線模式，系統(tǒng)中提供相應(yīng)接口導(dǎo)入圖、模文件、斷面數(shù)據(jù)、設(shè)備臺帳等，導(dǎo)入后更新數(shù)據(jù)庫，用于后續(xù)分析。實現(xiàn)流程如圖1所示。

3 基于人工智能的風(fēng)險量化計算模塊設(shè)計思路

結(jié)合慶陽地區(qū)電網(wǎng)實際情況，根據(jù)電網(wǎng)運行安全規(guī)程和相關(guān)風(fēng)險指標(biāo)的深入研究，基于人工智能相關(guān)理論，推導(dǎo)出風(fēng)險幾率方程，其中主要考慮節(jié)點的電壓等級，設(shè)備類型，檢修到期情況，節(jié)點的投運時間及壽命，節(jié)點的二次保護情況，有無風(fēng)險預(yù)控措施等，給予這些參數(shù)一定的權(quán)重初值，將收斂數(shù)值初始化成0.45，經(jīng)過訓(xùn)練后得出不同參數(shù)的最優(yōu)權(quán)重，進而可計算出任意電網(wǎng)節(jié)點風(fēng)險發(fā)生幾率。再通過常規(guī)的N-1分析方法，得出每個設(shè)備風(fēng)險等級，并將風(fēng)險發(fā)生幾率和風(fēng)險等級存于數(shù)據(jù)庫中，供后續(xù)查詢使用，并且當(dāng)數(shù)據(jù)刷新或手動調(diào)用掃描接口時會重新對全網(wǎng)進行掃描分析并更新數(shù)據(jù)庫。電網(wǎng)調(diào)控人員可根據(jù)結(jié)果編排更加合理的運行方式，提前規(guī)避風(fēng)險，也可在編制檢修計劃、處理突發(fā)情況時提供參考。

4 地區(qū)電網(wǎng)運行風(fēng)險量化計算評估與輔助決策系統(tǒng)的實際作用

4.1 電網(wǎng)薄弱點及重大風(fēng)險隱患實時告警功能

目前慶陽地區(qū)在用的調(diào)控自動化系統(tǒng)只有設(shè)備動作信息及二次保護告警提醒功能，而此系統(tǒng)具備運行方式主動/被動改變后，電網(wǎng)薄弱點及重大風(fēng)險隱患告警功能。當(dāng)數(shù)據(jù)刷新或運行方式改變后，實時進行全網(wǎng)N-1分析與風(fēng)險幾率計算，結(jié)合分析計算結(jié)果與相應(yīng)規(guī)程，得出告警信息，并以窗口信息的形式告知值班人員，輔助當(dāng)值工作人員進行風(fēng)險預(yù)判。

實時分析信息可以靈活掌握保存方式，如不進行人為干預(yù)，數(shù)據(jù)庫保存最新計算結(jié)果，系統(tǒng)以緩存的形式保存十次歷史分析結(jié)果，后續(xù)內(nèi)容覆蓋保存。并且提供手動保存接口，可以保存任何時段分析結(jié)果。

4.2 最優(yōu)恢復(fù)供電路徑計算

當(dāng)電網(wǎng)事故發(fā)生后，如何使受影響區(qū)域恢復(fù)供電是減少損失的重要方法。系統(tǒng)中采用改進后的最優(yōu)路徑算法，在電網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上增加了狀態(tài)估計功能，不單單考慮故障區(qū)域距離電源點最短條件，還綜合考慮了負荷轉(zhuǎn)移后的設(shè)備運行情況，例如不同路徑下包含線路是否超過額定負載、路徑下需要操作開關(guān)在合閘時是否會引起保護設(shè)備動作、路徑所依賴電源點能支持恢復(fù)供電區(qū)域最大、路徑下所需操作設(shè)備數(shù)據(jù)最少等條件，去除不合格的復(fù)電路徑，這樣不但保證了當(dāng)前事故快速恢復(fù)的同時，還降低了造成二次事故的幾率。

4.3 電網(wǎng)薄弱點改進建議及電網(wǎng)常規(guī)運行參數(shù)監(jiān)視

對于一些缺乏保護措施的電網(wǎng)節(jié)點會依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的專家?guī)旖o出改進意見，而且專家知識庫支持升級維護。另外對于一些找不到故障恢復(fù)路徑的電網(wǎng)節(jié)點設(shè)備，也會依據(jù)專家?guī)旌碗娋W(wǎng)運行規(guī)范給出事故處理意見，幫助工作人員提高工作效率，減少故障損失。

系統(tǒng)支持對于電網(wǎng)實際運行參數(shù)進行實時監(jiān)視，操作人員可以對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)設(shè)置限值，靈活掌握想要重點關(guān)注的設(shè)備運行參數(shù)，還可以設(shè)置運行數(shù)據(jù)超越所設(shè)置限值的告警提示方式和次數(shù)，最大程度的防止告警信息被忽視的情況。

4.4 風(fēng)險預(yù)警通知單自動填寫導(dǎo)出

填寫風(fēng)險預(yù)警通知單是地區(qū)電網(wǎng)調(diào)控團隊成員都非常熟悉的工作內(nèi)容，在繁復(fù)的工作下，大量的風(fēng)險預(yù)警通知單填寫工作無形中增加了調(diào)控人員的工作壓力，本系統(tǒng)支持用戶自定義模版，自動填充分析結(jié)果中包含的風(fēng)險等級、負荷轉(zhuǎn)移方案、風(fēng)險預(yù)控措施等內(nèi)容，極大的減小了工作量，一定程度上減少了工作失誤。

5 結(jié)束語

本文主要介紹了一種電網(wǎng)運行風(fēng)險量化計算評估及輔助決策系統(tǒng)，采用基于G語言規(guī)范的國內(nèi)外最先進的圖、模一體化數(shù)據(jù)交換技術(shù)，避免了工作人員維護多套電網(wǎng)圖、模的繁重工作；基于人工智能的風(fēng)險幾率計算方式最大程度的減小了計算誤差，結(jié)合N-1分析結(jié)果準(zhǔn)備的進行風(fēng)險定級[1]；為電網(wǎng)事故提供最優(yōu)恢復(fù)供電路徑或事故處理措施建議，減少事故造成的損失；自動導(dǎo)出風(fēng)險預(yù)警通知單可有效減少重復(fù)工作。

參考文獻：

[1]田洪，張焰，張益波.地區(qū)電網(wǎng)運行方式評價方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（20）：93-98.

[2]張蕾，陶文偉.淺談EMS調(diào)度自動化系統(tǒng)在電網(wǎng)中的實用[J]. 廣東科技，2007.