曾華榮，楊旗，馬覃峰，曹杰，高正浩，吳建蓉，殷蔚翎

(1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，貴州貴陽550002；2.南方電網(wǎng)防冰減災(zāi)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽 550002；3.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司調(diào)度控制中心，貴州貴陽 555002)

冰雪災(zāi)害是危害電力系統(tǒng)運(yùn)行的最嚴(yán)重自然災(zāi)害之一[1]：覆冰引起桿塔、輸電線路載荷變化和絕緣性能變化，帶來?xiàng)U塔倒塌[2]，線路斷線，絕緣子冰閃[3]，導(dǎo)線、地線弧垂變化引發(fā)保護(hù)動(dòng)作跳閘[4]，線路部件損壞和絕緣間隙擊穿等事故風(fēng)險(xiǎn)。由于線路覆冰發(fā)生具有區(qū)域性特征，多設(shè)備同時(shí)、相繼故障，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

鑒于嚴(yán)重冰災(zāi)危害電網(wǎng)穩(wěn)定，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)穩(wěn)定，科技工作者對(duì)輸電線路防冰、除冰技術(shù)進(jìn)行了深入的研究[6-7]。通過在輸電線路材料選擇[8]、線路規(guī)劃設(shè)計(jì)[9]、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)完善、覆冰狀態(tài)監(jiān)測預(yù)測[10-12]、線路桿塔防冰加固、融冰裝置設(shè)計(jì)等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)的研究和技術(shù)應(yīng)用，電網(wǎng)防冰、除冰技術(shù)及管理水平有了較大的提升。

熱力融冰法，耗時(shí)短且操作簡單，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，特別是交直流融冰法是目前消除輸電線路覆冰災(zāi)害最為有效且比較成熟的技術(shù)之一[13-16]。

交直流融冰技術(shù)主要包括固定式直流融冰、車載式直流融冰、融冰變壓器、方式融冰、低壓交流短路融冰等。各種融冰方式特點(diǎn)和適用情況如表1所示。

表1 交直流融冰技術(shù)特點(diǎn)和適用場景Tab.1 Characteristics and applicable scenarios of AC / DC ice melting technology

適用于輸電網(wǎng)的線路融冰方式為固定式直流融冰和方式融冰。固定式直流融冰，通過在重點(diǎn)變電站安裝融冰裝置，覆冰發(fā)生時(shí)，將覆冰線路一端接入融冰裝置，另一端短路，融冰裝置提供直流電流注入導(dǎo)線引起導(dǎo)線溫度升高以達(dá)到融冰的目的，是目前輸電線路融冰的主要技術(shù)手段；方式融冰，通過改變運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)移潮流達(dá)到融冰效果，適用于電廠送出通道和大負(fù)荷供電通道，不需要專用融冰設(shè)備，較為靈活，是停電融冰技術(shù)的有益補(bǔ)充。

方式融冰作為輸電線路除冰的重要手段之一，相關(guān)自動(dòng)化、智能化輔助手段較為缺乏，目前主要采用方式計(jì)算人員離線編制方案，校核通過后下發(fā)執(zhí)行，調(diào)度運(yùn)行人員對(duì)滿足方式融冰的線路按下發(fā)規(guī)程執(zhí)行的工作方式。調(diào)度運(yùn)行人員按紙質(zhì)規(guī)程執(zhí)行，自動(dòng)化程度低；方案在編制環(huán)節(jié)基于典型方式校核，執(zhí)行時(shí)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行方式同典型方式存在差異，缺少驗(yàn)證和修正環(huán)節(jié)；方式融冰方案需要改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，僅在線路覆冰發(fā)生并達(dá)到一定厚度才開始啟動(dòng)，而覆冰發(fā)生具有區(qū)域性的特征，當(dāng)多條線路發(fā)生覆冰需要進(jìn)行方式融冰、停電融冰時(shí)，對(duì)調(diào)度部門、運(yùn)檢部門造成巨大的工作壓力，可能存在人員不足的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)前的工作方式不能在覆冰發(fā)生前和發(fā)生初期對(duì)覆冰進(jìn)行抑制。

隨著覆冰監(jiān)測、覆冰預(yù)測系統(tǒng)的建設(shè)和不斷完善，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)，線路覆冰風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)警具備了必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；陔娋W(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、可靠、全面的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和應(yīng)用開放性特征，獲取線路運(yùn)行狀態(tài)、方式融冰操作進(jìn)度，發(fā)電計(jì)劃等數(shù)據(jù)，應(yīng)用間數(shù)據(jù)交互變得更為便利，使通過調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，增大線路功率，減輕線路覆冰風(fēng)險(xiǎn)變?yōu)榭赡堋?/p>

本文通過深入調(diào)研方式融冰管理流程和技術(shù)現(xiàn)狀，基于電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行融冰操作需求，提出一種基于電網(wǎng)覆冰風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)和預(yù)調(diào)度的方式融冰輔助決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將方式融冰方案編制、校核、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視、覆冰風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)、覆冰抑制、方式融冰操作進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，提高了電網(wǎng)抵御線路覆冰危害，快速執(zhí)行方式融冰操作的能力。

1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)串聯(lián)方式計(jì)算、調(diào)度運(yùn)行業(yè)務(wù)，接入電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、線路覆冰監(jiān)測預(yù)測數(shù)據(jù)，向方式計(jì)算專業(yè)、調(diào)度運(yùn)行專業(yè)提供方式融冰方案導(dǎo)入、電網(wǎng)運(yùn)行覆冰風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)視、融冰過程監(jiān)視、預(yù)調(diào)度策略生成、方式融冰策略生成等服務(wù)。本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，按功能特點(diǎn)分為三層，分別是匯集層、業(yè)務(wù)層和交互層，系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 輸電線路方式融冰輔助決策系統(tǒng)框架Fig.1 System framework of auxiliary decision-making system for transmission line ice melting

匯集層負(fù)責(zé)從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)獲取電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、從覆冰監(jiān)視預(yù)測系統(tǒng)獲取輸電線路當(dāng)前覆冰信息和未來覆冰預(yù)測信息，從氣象系統(tǒng)獲取各區(qū)域氣象預(yù)報(bào)信息。

業(yè)務(wù)層是系統(tǒng)的核心部分，提供方式融冰方案管理功能、電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)生成、電網(wǎng)覆冰風(fēng)險(xiǎn)分析、常規(guī)方式融冰輔助決策、預(yù)調(diào)度方式融冰輔助決策和融冰方案校核功能。

人機(jī)交互層向方式計(jì)算、調(diào)度運(yùn)行人員提供方式融冰方案導(dǎo)入、電網(wǎng)覆冰風(fēng)險(xiǎn)查詢、常規(guī)方式融冰、預(yù)調(diào)度方式融冰策略查詢、融冰操作指示等功能。

2 方式融冰方案解析及關(guān)鍵信息抽取

電力公司每年結(jié)合電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電源分布情況，在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、供電可靠的前提下，編制當(dāng)年電網(wǎng)方式融冰方案。方式融冰方案作為方式融冰的指導(dǎo)性文件，也是本系統(tǒng)的輔助決策生成的重要依據(jù)。方式融冰方案為文檔格式，需要對(duì)其核心內(nèi)容進(jìn)行解析、結(jié)構(gòu)化，才能為本系統(tǒng)所用。

通過對(duì)某電力公司方式融冰方案結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行分析，線路方式融冰方案主要內(nèi)容如圖2所示。

圖2 方式融冰方案結(jié)構(gòu)和內(nèi)容Fig.2 Structure and content of mode ice melting scheme

基于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求，對(duì)方案中的線路名稱、組合路徑、準(zhǔn)備過程、實(shí)施過程信息進(jìn)行提取，并且對(duì)關(guān)鍵信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理。

(1)融冰對(duì)象獲取

方式融冰方案按融冰線路組織，從中獲得可以進(jìn)行方式融冰的線路清單。

(2)組合路徑處理

從融冰方案中的組合路徑信息，可以確定該線路融冰時(shí)，電源使用情況和功率傳輸路徑。

融冰方案中組合路徑內(nèi)容示例如圖3所示。

圖3 方式融冰方案中的組合路徑示例Fig.3 Example of combined path in ice melting scheme

通過對(duì)東壩線和干曹Ⅱ回線的組合路徑進(jìn)行分析，可以確定以上線路的融冰電源和線路類型信息如下表2所示。

表2 組合路徑分析結(jié)果Tab.2 Analysis results of combined path

(3)調(diào)度令處理

融冰方案中含調(diào)度指令內(nèi)容和操作步驟，調(diào)度指令包含操作類指令和控制類指令，示例如圖4所示。

圖4 方式融冰方案中的調(diào)度令示例Fig.4 Example of dispatching order in ice melting scheme

本系統(tǒng)對(duì)調(diào)度令進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，在線路進(jìn)行方式融冰時(shí)，根據(jù)調(diào)度令內(nèi)容，同指令票系統(tǒng)交互，可自動(dòng)生成指令票。

3 基于CIM模型文件的實(shí)時(shí)計(jì)算模型生成

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式分析校核中,使用的是人工編制的典型方式數(shù)據(jù), 但此類數(shù)據(jù)維護(hù)成本高, 難以靈活調(diào)節(jié)拓?fù)漕w粒度、跟蹤電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化[17]。

CIM模型是為了實(shí)現(xiàn)不同的電力企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)之間信息和功能的互通互享，由國際電工委員會(huì)提出的一種通用標(biāo)準(zhǔn)體系[18]。CIM模型為電網(wǎng)全設(shè)備的物理模型，含開關(guān)、刀閘設(shè)備，同時(shí)也包含停運(yùn)設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)需要根據(jù)開關(guān)、刀閘分合狀態(tài)分析帶電狀態(tài)確定。從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以獲得滿足CIM標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件，為本系統(tǒng)提供所需仿真計(jì)算數(shù)據(jù)。

電網(wǎng)分析仿真使用計(jì)算模型，使用CIM模型進(jìn)行電網(wǎng)仿真分析，涉及CIM模型到計(jì)算模型的轉(zhuǎn)換處理[19]。模型轉(zhuǎn)換分為CIM-XML文件解析、全網(wǎng)拓?fù)浞治?、等電位?jié)點(diǎn)合并、名稱轉(zhuǎn)換等步驟。

CIM-XML文件解析，通過對(duì)XML文件讀取，按照標(biāo)簽名稱、屬性名稱，將設(shè)備信息和運(yùn)行信息存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的設(shè)備對(duì)象中。

全網(wǎng)拓?fù)浞治觯丛O(shè)備特性，將不同設(shè)備對(duì)象映射為邏輯節(jié)點(diǎn)、邏輯支路兩類，基于深度優(yōu)先搜索技術(shù)，進(jìn)行支路連接關(guān)系分析和帶電判斷，剔除失電設(shè)備和非主電氣島中的設(shè)備，輸出按廠站組織的設(shè)備信息以及廠站間線路連接信息。

等電位節(jié)點(diǎn)合并，狀態(tài)為“合”的開關(guān)、刀閘，只起到連接兩側(cè)設(shè)備的作用，其兩側(cè)電位相等，為減輕潮流計(jì)算的計(jì)算量并節(jié)省存儲(chǔ)空間，對(duì)等電位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并處理。等電位節(jié)點(diǎn)合并以邏輯廠站為處理對(duì)象，對(duì)廠站內(nèi)的邏輯支路逐個(gè)判斷，如果為開關(guān)、刀閘等設(shè)備，刪除該支路，刪除末端節(jié)點(diǎn)，將連接末端節(jié)點(diǎn)的支路，修改為與首端節(jié)點(diǎn)相連。

名稱轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)使用BSD-BPA軟件進(jìn)行電網(wǎng)潮流、穩(wěn)定仿真，因?yàn)锽SD-BPA軟件對(duì)節(jié)點(diǎn)名稱有長度限制，本系統(tǒng)基于設(shè)備名稱，按BSD-BPA軟件節(jié)點(diǎn)名稱規(guī)范，參照名稱映射規(guī)則，生成節(jié)點(diǎn)名稱。

可方式融冰線路分析，按照可方式融冰線路特征，基于實(shí)時(shí)電網(wǎng)計(jì)算模型，以水電廠為起點(diǎn)，搜索水電廠出線以及并網(wǎng)變電站的下一級(jí)線路作為監(jiān)視對(duì)象。

4 電網(wǎng)覆冰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與定級(jí)

輸電線路作為輸電網(wǎng)中的關(guān)鍵組成部分，對(duì)供電可靠性有著直接影響，準(zhǔn)確評(píng)估輸電線路故障引起的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，有助于方式計(jì)算人員優(yōu)化運(yùn)行方式、編制預(yù)案，也能輔助調(diào)度運(yùn)行人員監(jiān)視風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和提前進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)整。文獻(xiàn)[20]提出了一種基于改進(jìn)支持向量機(jī)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警技術(shù)。文獻(xiàn)[21]將風(fēng)險(xiǎn)理論引入調(diào)度操作評(píng)估當(dāng)中，提出一種基于馬爾可夫鏈與兩點(diǎn)估計(jì)法的電網(wǎng)調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。文獻(xiàn)[22]提出了一種基于改進(jìn)多層感知機(jī)的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。文獻(xiàn)[23]構(gòu)建了考慮概率預(yù)測的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與主動(dòng)調(diào)控模型，實(shí)現(xiàn)了基于時(shí)序預(yù)測輸出系統(tǒng)部分關(guān)鍵對(duì)象在未來的越限概率，并最終集成為系統(tǒng)量化風(fēng)險(xiǎn)。

本系統(tǒng)綜合考慮當(dāng)前覆冰厚度、未來覆冰厚度和設(shè)備停運(yùn)后果，將原本不夠直觀的定量系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定級(jí)處理，為調(diào)度運(yùn)行人員采用對(duì)應(yīng)策略提供直觀的參考，也為本輔助決策系統(tǒng)自動(dòng)處置提供明確的依據(jù)，最終通過預(yù)調(diào)度方式融冰和常規(guī)方式融冰措施，抑制、減緩輸電線路覆冰發(fā)生和發(fā)展，避免、減輕覆冰對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

本系統(tǒng)將基于方式融冰方案解析和實(shí)時(shí)運(yùn)行方式分析得到的可方式融冰線路，作為監(jiān)視對(duì)象。系統(tǒng)從覆冰監(jiān)測系統(tǒng)、覆冰預(yù)測系統(tǒng)獲取監(jiān)視線路當(dāng)前覆冰厚度、未來覆冰厚度；基于實(shí)時(shí)計(jì)算模型對(duì)監(jiān)視線路進(jìn)行靜態(tài)安全分析和穩(wěn)定分析，判斷其故障對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，綜合以上信息確定線路融冰緊迫性指標(biāo)。

覆冰風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算流程如下：從輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)獲得線路當(dāng)前覆冰厚度THKln，從覆冰預(yù)測系統(tǒng)中獲取覆冰時(shí)段和覆冰厚度，從中估算線路一小時(shí)后覆冰厚度THKlf，線路設(shè)計(jì)最大覆冰厚度表示為THKld，將線路覆冰厚度和線路設(shè)計(jì)最大覆冰厚度的比值作為該線路覆冰斷線的風(fēng)險(xiǎn)值。

輸電線路當(dāng)前斷線風(fēng)險(xiǎn)Rln計(jì)算方法如公式(1)所示：

(1)

輸電線路未來斷線風(fēng)險(xiǎn)Rlf計(jì)算方法如公式(2)所示：

(2)

線路重要性權(quán)重分為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)重要性和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行重要性兩部分。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)Wli′為線路靜態(tài)指標(biāo)，依據(jù)保底網(wǎng)架原則確定，電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行重要性系數(shù)Wli″隨電網(wǎng)運(yùn)行方式變化而變化，通過周期計(jì)算該線路發(fā)生N-1故障后電網(wǎng)靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行能力確定。

基于覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)和重要性指標(biāo)，計(jì)算監(jiān)視線路融冰緊迫性指標(biāo)Urgencyl計(jì)算方法如公式(3)所示：

(3)

將電網(wǎng)輸電線路覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)分為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、輕微風(fēng)險(xiǎn)三級(jí)。

嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行告警，由調(diào)度運(yùn)行人員制定融冰措施，采用停電融冰方式進(jìn)行融冰；中等風(fēng)險(xiǎn)采用調(diào)整運(yùn)行方式的方式融冰手段進(jìn)行融冰；嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)和中等風(fēng)險(xiǎn)判斷方法參照調(diào)度運(yùn)行相關(guān)規(guī)程。輕微風(fēng)險(xiǎn)采用通過預(yù)調(diào)度方式增加線路功率的手段進(jìn)行覆冰抑制、覆冰厚度增速降低，基于線路融冰緊迫性指標(biāo)Urgencyl數(shù)值進(jìn)行判定，支持對(duì)限值進(jìn)行調(diào)整。

5 預(yù)調(diào)度方式融冰輔助決策

輸電線路覆冰風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)為輕微風(fēng)險(xiǎn)，表明該線路已經(jīng)發(fā)生覆冰或者即將發(fā)生覆冰，并且覆冰厚度呈增加的趨勢，但又不滿足常規(guī)方式融冰的條件，此時(shí)嘗試通過增加發(fā)電廠出力來增大線路功率，對(duì)覆冰的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行抑制和限制，處理流程包括相關(guān)機(jī)組分析、可增出力計(jì)算、目標(biāo)方式生成、安全校核和方案下發(fā)。

相關(guān)機(jī)組分析，以待處理覆冰線路起點(diǎn)、取功率流入端方向，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，尋找與覆冰線路輸送功率強(qiáng)相關(guān)的發(fā)電機(jī)。

可增出力計(jì)算：可進(jìn)行方式融冰的線路，為水電廠出線或者并網(wǎng)變電站的下一級(jí)線路，相關(guān)機(jī)組為水電機(jī)組。水電機(jī)組可增出力受發(fā)電機(jī)額定容量、當(dāng)前出力、水庫水位、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)影響，基于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集的水電廠相關(guān)數(shù)據(jù)，相關(guān)機(jī)組i的最大可調(diào)出力Pgmax_i計(jì)算方法如式(4)所示：

Pgmax_i=Pgrated_i-MAX(Plimit1_i-Plimit2_i)

(4)

其中Pgrated_i為機(jī)組i的額定容量，Plimit1_i、Plimit2_i分別為機(jī)組i的水位受限和設(shè)備狀態(tài)受限功率。

機(jī)組i的可增出力Pgraise_i的計(jì)算方法如式(5)所示：

Pgraise_i=Pgmax_i-Pg_i

(5)

其中Pg_i為機(jī)組i的當(dāng)前出力。

融冰可行性估算：考慮到相關(guān)機(jī)組可能存在多條有功輸送通道，通過計(jì)算各機(jī)組同覆冰線路的靈敏度Ki，計(jì)算線路可增輸送功率Plraise計(jì)算方法如公式(6)所示：

(6)

當(dāng)線路可增輸送功率大于設(shè)定數(shù)值時(shí)，則認(rèn)為該預(yù)調(diào)度方式融冰可以產(chǎn)生預(yù)期效果，是可行的。

目標(biāo)方式生成：預(yù)調(diào)度方式融冰，雖然不需要改變電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是會(huì)影響電網(wǎng)的潮流分布，為保證融冰過程中電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行靜態(tài)、暫態(tài)校核。以當(dāng)前方式為基礎(chǔ)，在參與融冰的機(jī)組所屬區(qū)域內(nèi)，選擇合適數(shù)量的機(jī)組降低出力，維持區(qū)域以及全網(wǎng)的發(fā)用電平衡，計(jì)算相關(guān)廠站無功平衡情況，調(diào)整無功設(shè)備投運(yùn)情況，維持無功平衡，生成目標(biāo)方式，供校核使用。

6 常規(guī)方式融冰輔助決策

輸電線路覆冰風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)，表明該線路覆冰情況已經(jīng)滿足常規(guī)方式融冰的條件，需按規(guī)程啟動(dòng)相應(yīng)融冰操作。

基于本系統(tǒng)的方式融冰方案解析及關(guān)鍵信息抽取處理，方式融冰方案內(nèi)容完成結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)化的方式融冰方案，輔助多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行方式融冰操作，提供融冰方案展示與調(diào)整，調(diào)度指令票生成、控制指令下發(fā)、執(zhí)行過程監(jiān)視等功能。

電網(wǎng)覆冰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與定級(jí)功能判定線路達(dá)到常規(guī)方式融冰條件后，向調(diào)度運(yùn)行人員推送線路覆冰狀態(tài)及方式融冰方案內(nèi)容，調(diào)度運(yùn)行人員可根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)方式融冰方案進(jìn)行調(diào)整，按設(shè)定流程審核通過后，本系統(tǒng)按審核后的方案從準(zhǔn)備工作和實(shí)施過程兩個(gè)方面指導(dǎo)調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行方式融冰操作。

通過同調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的指令票功能聯(lián)動(dòng)，支持將具體融冰措施自動(dòng)生成指令票，可大幅提高工作效率；通過自動(dòng)從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、覆冰監(jiān)測預(yù)測系統(tǒng)獲取融冰線路的運(yùn)行狀態(tài)、覆冰厚度，輔助調(diào)度運(yùn)行人員及時(shí)掌握當(dāng)前操作進(jìn)展和融冰進(jìn)展。

7 方式融冰動(dòng)態(tài)校核

預(yù)調(diào)度方式融冰和常規(guī)方式融冰，均改變了電網(wǎng)的潮流分布，并且兩種融冰方式執(zhí)行均需要持續(xù)一定的時(shí)間，執(zhí)行過程中電網(wǎng)的運(yùn)行方式也在不斷變化，因此方案執(zhí)行之前需要對(duì)方案實(shí)施過程中不同時(shí)刻進(jìn)行電網(wǎng)安全、穩(wěn)定分析，以驗(yàn)證方案的安全可行性，保證實(shí)施過程中電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行；方案執(zhí)行過程中，為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中的非計(jì)劃調(diào)整，也要基于實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，不斷進(jìn)行校核工作。

本系統(tǒng)通過計(jì)算模型生成功能，從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)CIM模型數(shù)據(jù)文件，生成當(dāng)前計(jì)算模型；通過同調(diào)度計(jì)劃、檢修計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測等系統(tǒng)的交互，獲得未來各個(gè)時(shí)刻發(fā)電、用電數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)當(dāng)前計(jì)算模型進(jìn)行調(diào)整，得到未來各個(gè)時(shí)刻的電網(wǎng)計(jì)算模型，供靜態(tài)校核和暫態(tài)校核使用。

(1)潮流調(diào)整

生成的計(jì)算模型可能存在潮流不收斂的情況，文獻(xiàn)[24]通過分析電網(wǎng)在不收斂臨界點(diǎn)的特征，提出了綜合表征指標(biāo)，并基于該指標(biāo)提出電網(wǎng)潮流不收斂的自動(dòng)調(diào)整算法。文獻(xiàn)[25]從全網(wǎng)功率平衡的角度，完成對(duì)系統(tǒng)潮流的調(diào)整，增強(qiáng)潮流的收斂性。文獻(xiàn)[26]基于 NR迭代電壓幅值和相角的偏差衰減比突變點(diǎn)處的數(shù)值大小確定病態(tài)特征，建立了基于內(nèi)點(diǎn)法最優(yōu)潮流的病態(tài)潮流和無解潮流的自動(dòng)調(diào)整模型。

本系統(tǒng)綜合人工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)典型的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行篩查后，按照有功功率平衡和無功功率平衡的順序，對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)(發(fā)電機(jī)出力、變壓器分接頭位置，無功補(bǔ)償裝置等)進(jìn)行調(diào)整，改變潮流方式，使新生成的潮流方程收斂[27-28]。

(2)快速靜態(tài)校核

靜態(tài)安全分析用以校核電網(wǎng)發(fā)生N-1和N-M故障情況下，是否仍能保持安全運(yùn)行?？紤]到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具備完整的靜態(tài)安全掃描功能，以及融冰操作的時(shí)效性要求，本系統(tǒng)通過快速生成故障集以縮小計(jì)算范圍，提高靜態(tài)校核速度。

通過對(duì)融冰初始電網(wǎng)方式進(jìn)行拓?fù)浞治觯梢源_定解列故障集，按照解列故障集逐個(gè)進(jìn)行方式調(diào)整和潮流計(jì)算、判斷是否存在電網(wǎng)設(shè)備過載，生成過載設(shè)備清單。過載設(shè)備清單，加上同桿并架線路故障形成完整故障集?；谠摴收霞瑢?duì)融冰階段各個(gè)時(shí)刻的計(jì)算模型進(jìn)行調(diào)整，使用PSD-BPA潮流程序，進(jìn)行詳細(xì)的潮流計(jì)算分析。主要步驟如圖5所示。

圖5 快速靜態(tài)校核流程Fig.5 Flow of quick static verification

本系統(tǒng)通過潮流數(shù)據(jù)自動(dòng)修改和潮流計(jì)算結(jié)果自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)校核的自動(dòng)處理：按照故障集內(nèi)容，將支路(含線路和變壓器)從潮流數(shù)據(jù)中去除，通過拓?fù)浞治?，去除孤立?jié)點(diǎn)，若發(fā)生電網(wǎng)解列，在解列的多個(gè)同步網(wǎng)中均設(shè)定平衡節(jié)點(diǎn)，調(diào)整有功、無功，保證各個(gè)同步電網(wǎng)的有功、無功平衡，以及平衡機(jī)出力的合理性，以保證潮流計(jì)算的順利進(jìn)行。

潮流計(jì)算完成后，對(duì)計(jì)算輸出文件進(jìn)行解析，根據(jù)過載限值表，判斷是否存在支路過載情況，判定電網(wǎng)運(yùn)行方式是否安全。

(3)快速暫態(tài)穩(wěn)定校核

對(duì)通過靜態(tài)校核的方式融冰方案，本系統(tǒng)基于PSD-BPA穩(wěn)定分析程序進(jìn)行穩(wěn)定仿真，進(jìn)一步判斷方式融冰方案的安全性。故障卡生成、穩(wěn)定分析計(jì)算程序調(diào)用、穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果分析判斷，均通過軟件實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)了暫態(tài)穩(wěn)定自動(dòng)分析。

穩(wěn)定性判斷主要是從電網(wǎng)在功角、電壓、頻率、阻尼等方面特征進(jìn)行分析：同步電網(wǎng)中最大功角差超過設(shè)定值；主要母線電壓超出設(shè)定范圍并未及時(shí)恢復(fù)；系統(tǒng)頻率超過設(shè)定的范圍；出現(xiàn)等幅振蕩或者增幅振蕩，存在以上任一種情況，則認(rèn)為電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定校核不通過。為提高暫態(tài)穩(wěn)定校核速度，本系統(tǒng)應(yīng)用穩(wěn)定快速判斷技術(shù)，實(shí)時(shí)分析處理穩(wěn)定計(jì)算的輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定判據(jù)滿足時(shí)，立刻終止當(dāng)前仿真計(jì)算。

8 結(jié)語

本文提出一種基于調(diào)度自動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)調(diào)度方式融冰、常規(guī)方式融冰輔助決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過預(yù)調(diào)度方式融冰，充分利用電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，在不停電的情況下，通過增加相關(guān)機(jī)組出力，實(shí)現(xiàn)輸電線路覆冰的抑制和緩解；常規(guī)方式融冰輔助決策功能，可以對(duì)調(diào)度運(yùn)行人員的方式融冰操作提供大力的支持，提高工作效率，減少工作失誤，通過方式融冰動(dòng)態(tài)校核功能，提高了方式融冰操作的安全性，本系統(tǒng)的應(yīng)用，可以提高電網(wǎng)對(duì)低溫覆冰天氣的抵御能力。