CN104992299A - 一种电网风险分析及预警的方法 - Google Patents

Abstract

通过采用风险类型的分析、预警模型的建立、风险指标分析以及风险预警管理来对电网安全分先进行分析预测及报警，并在一定的预警目标指导下，构建安全风险预警管理组织结构，设定并发挥必要的预警职能，制定具有针对性的预警方案并组织实施。

Description

一种电网风险分析及预警的方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统智能管理的技术领域，具体的来说，是一种电网风险分析及预警的方法。

背景技术

随着大规模联合电力系统的出现，系统的结构和运行方式越来越复杂多变，特别是远距离大功率输电线路和系统间弱联系的出现，增加了发生系统性事故和导致大面积停电的几率。差不多每一次系统性事故都与电力系统的稳定性破坏有关，因而需要进行预测控制来实现电力运行状态的短期和中长期分析预测预警，对电力运行的状况进行预报，及时采取防范措施，实现超前控制，保证电力供应安全。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种电网风险分析及预警的方法，所述方法包括风险类型的分析、预警模型的建立、风险指标分析以及风险预警管理。

电网安全风险之间存在很强的相关性，具体来说是一种风险的存在会引起另外一种风险的变化。主要的电网安全风险包括：

1.环境风险，主要指自然环境变化产生的安全风险；

2.二次系统风险，指二次系统保护的可靠性，可靠性越强则风险越小；

3.管理制度风险，指电网管理制度完善与否所导致的风险；

4.网内协同风险，指电网内各组织之间沟通、协作状态所导致的风险；

5.人为风险，即包括工作人员误操作、违规行为，也包括社会人员盗窃、破坏等行为；

6.电网设备故障风险，指电网运行系统(区别于二次保护系统)的电机、变压器、传导器、线缆、电杆等所有设备因故障导致的安全风险。

预警任务包括：预警任务l，预测间接风险因素的变化，显示预警信号，并制定以及实施风险预防、预控方案，来消除间接风险的影响。预警任务2，通过识别间接风险因素与安全风险的关系，通过预控手段，切断风险因素作用于风险动态发展的关联路径或方式。

预警的指标包括：配电网的容载比、线路半径合格率、电网安全装置的自动保护能力、调度自动化水平、人身伤亡率、误操作事故率、变电设备事故率、输电设备事故率、电压合格率、频率合格率、非计划停运率、日均负荷预测准确率、继电保护正确动作率等。

电网预警模型为：W＝f(S,T,A,O)。

式中：W—电网安全状态；S—电网结构；T—电网技术；A—电网事故；O—电网运行。

如上式所示，电网运行的安全状态为电网结构、电网技术、电网事故、电网运行四个主要变量的函数值。

临界区域即是确定电网企业危险源安全级别的值域，每个级别对应于一个相应的值域。确定了危险源安全级别的临界值域才能据此确定电网运行的安全状况。按线性刻度法来划分危险源安全等级，根据电网运行安全度W大小划分为危险、重警、轻警和安全及高度安全5个级别，根据相应的警情，采用相应的报警方式进行报警。

电网故障的风险指标：

R＝P_Event×I_Event

式中R为风险值；P_Event为事故的概率；I_Event为事故的后果。

电力系统故障风险包括母线、负荷和发电厂。

(1)母线风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，保护设备由于故障跳闸而最终可能导致母线与电网失去联系，引发母线风险。第j条线路短路引发母线风险的概率为：

${\mathrm{BIP}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，BIP_j为第j条线路短路引发母线风险的概率，x(i)为第i次触发导致母线风险的可能，N(j)为线路j触发短路故障的总次数。

若母线发生风险则取值为1，否则为0。

母线故障的风险指标为：

$R_{BIP}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_BIP(j)为母线故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致母线风险造成的系统负荷功率损失。

(2)负荷风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，保护设备由于故障连锁跳闸而最终可能导致负荷被切除，引发负荷风险，第j条线路短路引发负荷风险概率为：

${\mathrm{LOLP}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，LOLP_j为第j条线路短路引发负荷风险的概率，x(i)为第i次触发导致负荷风险的可能，若发生负荷风险则取值为1，否则为0。

负荷故障的风险指标为：

$R_{LOLP}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_LOLP(j)为负荷故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致负荷风险造成的系统负荷功率损失。

(3)发电厂风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，引起电力系统故障，从而引发的发电厂风险，第j条线路短路引发发电厂风险概率为：

${\mathrm{EPL}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，EPL_j为第j条线路短路引发发电厂风险的概率，x(i)为第i次触发导致发电厂风险的可能，若发生发电厂风险则取值为1，否则为0。

发电厂故障的风险指标为：

$R_{EPL}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_EPL(j)为发电厂故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致发电厂风险造成的系统负荷功率损失。

通过母线风险、负荷风险和发电厂风险的权重系数w_B、w_L、w_E，综合三个风险指标，得到由于线路j发生短路引起的电力系统连锁故障总风险指标为:

R_Total(j)＝w_BR_BIP(j)+w_LR_LOLP(j)+w_ER_EPL(j)

预警系统是利用从RTU装置收集的电网运行数据或者历史高峰期的数据作为原始的输入数据，将得到的数据利用计算机录入，对数据进行整理后方可导入数据库。在数据导入数据库之后，便可以使系统与数据库连接。需要调用的数据包括：支路数据(包括支路的电阻、电抗、导纳，变压器支路还需要统计变比并确定节点关系)，负荷节点数据(包括节点类型、节点有功功率、节点无功功率)，发电机节点数据(包括节点类型、发电机有功出力、发电机无功出力)。系统与数据库连接之后就可以在事故预警系统的运行界面上直观地对数据进行操作和维护。在算法分析的过程中，实现了自动模拟负荷升高，并能实时报告发生的事件(支路跳闸、潮流计算不收敛、电压崩溃)以及事件发生后系统的负荷水平。电网事故预警系统包含了数据采集、数据整理录入数据库、事故分析和辅助决策这四个部分。数据采集和数据整理录入数据库把收集的数据先整理好再向预警系统内导入事故分析和辅助决策是在系统内部依据事故分析算法实现。

电网安全预警管理是在一定的预警目标指导下，构建安全风险预警管理组织结构，设定并发挥必要的预警职能，制定具有针对性的预警方案并组织实施的过程。因此，电网安全风险预警管理是一种内部预警元素紧密结合的动态结构，涵盖了预警目标、预警组织、预警功能与预警方案四个子结构。

(1)经济目标

电网安全风险预警管理的首要目标是经济目标，尽可能避免风险的发生、降低发生概率或当风险发生后启动控制预案减小风险，即实现安全风险预警管理价值最大化。预警管理需要对安全风险进行区分与排序，对重大安全风险投入较大的预警成本，反之依然。因此，电网安全风险预警管理的经济目标之一是在考虑预警成本的前提下，尽可能避免或降低风险损失。

(2)社会目标

作为社会运行系统中的重要一环，电网系统拥有庞大的利益相关者，比如能源供应商、股东、债权人、电力用户、政府部门与社会组织，因此电网安全风险预警管理工作必须以履行社会责任为目标。

(3)健康目标

在安全风险损失评价中，对于风险导致的人员健康水平下降、人员伤亡等结果，其损失不能以赔偿的金额为依据，如果这样做将可能因为经济目标的实现而提高了人身安全风险的概率。因此，电网安全风险预警管理应当无条件的优先考虑对人身健康的影响。

风险预警组织包括风险分析、风险分析结果审核、风险预警决策以及预警管理沟通等职能的共同存在与综合效应。

(1)分析组织模块

分析模块的执行组织结构，通常由风险管理部门中的技术部、电网系统中各单位的一线部门构成，主要承担电网安全风险性质的定义，识别安全风险因素以及风险与因素之间的关联，描述各种安全风险的风险征兆，监测现实中的风险征兆，评价安全风险的级别，对照安全预警线制定预警报告等工作。其中，风险管理部门负责定义风险、识别风险、描述征兆。而各一线部门则根据风险征兆标准，判断电网系统中出现的实际风险因素，并监测风险因素的变化，将实际风险因素与征兆表象汇报给风险管理部门，如果监测过程中发现风险意外变动，也要及时提交风险与征兆变动情况。风险管理部门运用合适的风险评价技术，衡量风险强度与级别，对照预警标准并形成风险预警建议报告，提交给审核部门。

(2)审核组织模块

审核模块的执行组织，一般由电网系统各单位的风险管理部门共同构成，电网、电厂等单位分别对自己业务范围内的预警报告进行审核，主要职能包括明确绝对征兆、疑似征兆、虚假征兆，以此完成风险筛选，并重新确定风险级别，形成最终的风险预警报告。电网安全风险因素多种多样，其征兆表象也极具变化，而某些征兆的出现并不一定以为着预估风险级别存在，如果不进行疑因判断则可能发出错警、虚警，否则将造成重大损失。同时，以风险因素与风险征兆的再次审核结果为基础，调整评价结果并形成最终报告，提交至决策部门。

(3)决策组织模块

决策模块的执行组织由电网系统各单位管理高层派出人员共同组成，同时风险管理部门作为参谋。主要职能是根据预警最终报告，结合企业资源状况与管理能力，下达预警指令，根据不同安全风险的重要性以及风险现存与发展状态，设计风险预防、预控、控制方案以及危机管理方案，并组织各单位执行风险预警方案。

(4)沟通组织模块

安全风险预警的沟通组织联系网内各单位的桥梁，主要功能是建立电厂、电网与用户之间的信息系统，监督各单位风险信息传递，组织各单位进行风险会诊，调整风险预警方案，当各单位之间发生利益纠纷时，及时出面进行调节。因此，沟通组织既是协调分析组织、审核组织与决策组织之间的关系，也是整合网内各独立单位的预警管理工作的力量。

电网安全风险预警管理的功能系统包括：

(1)辨识功能

风险辨识是运用有关知识和方法，感知风险征兆、识别电网企业面临的安全风险，并辨析安全风险真伪以及风险成因。电网安全风险管理的辨识功能，是发现、筛选、监测与诊断风险等行为的综合，其实现过程包括：

①通过观察风险因素变化，识别并辨析电网安全风险。

②监测风险征兆，识别风险警源。

(2)度量功能

指对电网安全风险的发生概率和损失程度等能描述风险度的因子做出估计，为后续的预警管理工作提供技术支持，度量对象为辨识后已确定的安全风险。

①定量度量法。主要运用大数法则、概率推理等方法，确定当前风险因素状态产生的风险的概率以及损失估计。

②定性度量法。电网运行的许多安全风险因素是难以用数据来描述，例如人的安全意识、天气因素，因此在度量某些风险必须采用类推方法、经验法或惯性估计等方法定性描述，再根据不同的定性描述，完成符合实际的概率与损失值的赋值过程。

(3)评价功能

评价是根据度量的结果，结合风险演变趋势以及电网系统抗风险能力，对电网安全风险状况进行综合评价。主要包括两个方面的评价：①电网安全风险的整体评价②某种电网安全风险的评价，即评估指定安全风险的状态，为预警决策提供依据。

(4)警示功能

设定风险预警的各级临界值，如果安全风险评价结果达到或超过某一警戒值，相应发出警示(可以用层次性的警度进行风险预报)，警示的作用在于提醒各级单位与风险管理部门防范风险，警示也具备启动相应预案的信号指示作用。

(5)预控功能

能提前感知、预先挖掘安全风险，预控功能随风险评价结果不同体现出差异，尽量做到风险未出现时预防、风险露出苗头时预控以及风险显化时控制。

(6)存储功能

当风险出现后，将风险因素、形成机理、预警方法等内容输入信息系统加以存储。对于某种已知安全风险的预警管理，如果在实践中发现了新的风险因素或总结出更好的预警方案、手段，则应对信息库进行更新。当电网系统出现曾有的风险征兆时，可以通过查询安全风险存储库，迅速辨析风险，并参照信息库中的成功预警方案进行预警决策管理。

电网安全预警系统提供实时态、预测态及研究态三种分析态功能，对电网进行安全分析、预警和辅助决策。

实时态通过对电网当前运行状态的分析，实时监视电网的安全运行状态，并根据电网的当前状态，启动相应的功能子系统进行相应的报警、预警及辅助决策功能。实时态属在线评估模式，以较短的周期在线实时运行。实时态从综合信息平台获取电网模型及实时信息，通过网络拓扑分析、状态估计与不良数据辨识建立起电网的实时状态。由于状态估计对电网基础数据依赖性较高，而电力系统中不良数据的存在可能会造成状态估计失败。一旦状态估计失败时，系统将自动启动对基础数据的依赖性相对较低的有功状态估计，近似估计电网的运行状态，以保障系统的正常运行。

潮流计算、合环潮流计算、理论线损统计、母线负荷预测模型维护、电压调节能力充裕度校核、保护定值校核，以及静态安全校核与辅助决策等功能模块间相互独立，可以将相应的计算任务分布在不同的节点实现并行计算。

紧急状态的辅助决策以降低最大支路负载率为目标，通过网络重构加以实现。如果通过网络重构仍不能消除支路潮流过载，则提供最大支路负载率对各节点切负荷的灵敏度，辅助调度员在必要的时候选择切负荷点及切负荷量。恢复状态辅助决策首先搜索任一可能的恢复供电路径实现对停电区域的恢复供电，而后以降低最大支路负载率为目标通过网络重构搜索最优恢复供电路径。系统提供多种可能恢复供电方案，并给出相应的技术、经济指标，辅助调度员选择合理的恢复供电方案。

预警状态辅助决策以降低最大支路负载率为目标通过网络重构搜索多种可能的负荷转供方案，并给出相应的技术、经济指标，辅助调度员选择合理的转供方案。

正常安全状态辅助决策则以降低电网有功损耗为目标进行网络重构，并给出相应的技术、经济指标，辅助运行方式人员合理安排运行方式。

预测态利用实时状态估计维护的母线负荷预测模型，通过超短期负荷预测及母线负荷预测确定一定时间之后的负荷分布情况，并在此基础上进行安全分析，对可能出现的不安全状况进行预警，并结合设备状态进行预防控制决策。预测态在线评估，以一定的周期在线连续运行。预测态的安全预警和预防控制决策针对即将出现的运行状态中可能存在的安全隐患进行分析处理。

研究态利用实际电网模型，截取实时断面、或加载历史断面，或加载研究方式并进行调整实现对研究场景的设定，分析电网存在的问题及隐患，给出预警及控制策略，对电网的特殊或检修运行方式进行研究，也可对制定的运行方式进行安全校核，同时能够保存方式用于培训和后续研究。研究态安全预警与辅助决策服务由用户手工触发执行，其功能与实时态相同，只是实时态的数据来源于实时数据，而研究态的数据则可能来源于实时数据、或历史数据，或过去保存的运行方式，并允许用户对初始运行方式及潮流进行调整。

附图说明

图1是本发明的电网风险分析及预警的方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种电网风险分析及预警的方法，所述方法包括风险类型的分析、预警模型的建立、风险指标分析以及风险预警管理。

电网安全风险之间存在很强的相关性，具体来说是一种风险的存在会引起另外一种风险的变化。主要的电网安全风险包括：

1.环境风险，主要指自然环境变化产生的安全风险；

2.二次系统风险，指二次系统保护的可靠性，可靠性越强则风险越小；

3.管理制度风险，指电网管理制度完善与否所导致的风险；

4.网内协同风险，指电网内各组织之间沟通、协作状态所导致的风险；

5.人为风险，即包括工作人员误操作、违规行为，也包括社会人员盗窃、破坏等行为；

6.电网设备故障风险，指电网运行系统(区别于二次保护系统)的电机、变压器、传导器、线缆、电杆等所有设备因故障导致的安全风险。

预警任务包括：预警任务l，预测间接风险因素的变化，显示预警信号，并制定以及实施风险预防、预控方案，来消除间接风险的影响。预警任务2，通过识别间接风险因素与安全风险的关系，通过预控手段，切断风险因素作用于风险动态发展的关联路径或方式。

预警的指标包括：配电网的容载比、线路半径合格率、电网安全装置的自动保护能力、调度自动化水平、人身伤亡率、误操作事故率、变电设备事故率、输电设备事故率、电压合格率、频率合格率、非计划停运率、日均负荷预测准确率、继电保护正确动作率等。

电网预警模型为：W＝f(S,T,A,O)

式中：W—电网安全状态；S—电网结构；T—电网技术；A—电网事故；O—电网运行。

如上式所示，电网运行的安全状态为电网结构、电网技术、电网事故、电网运行四个主要变量的函数值。

临界区域即是确定电网企业危险源安全级别的值域，每个级别对应于一个相应的值域。确定了危险源安全级别的临界值域才能据此确定电网运行的安全状况。按线性刻度法来划分危险源安全等级，根据电网运行安全度W大小划分为危险、重警、轻警和安全及高度安全5个级别，根据相应的警情，采用相应的报警方式进行报警。

电网故障的风险指标：

R＝P_Event×I_Event

式中R为风险值；P_Event为事故的概率；I_Event为事故的后果。

电力系统故障风险包括母线、负荷和发电厂。

(1)母线风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，保护设备由于故障跳闸而最终可能导致母线与电网失去联系，引发母线风险。第j条线路短路引发母线风险的概率为：

${\mathrm{BIP}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，BIP_j为第j条线路短路引发母线风险的概率，x(i)为第i次触发导致母线风险的可能，N(j)为线路j触发短路故障的总次数。

若母线发生风险则取值为1，否则为0。

母线故障的风险指标为：

$R_{BIP}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_BIP(j)为母线故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致母线风险造成的系统负荷功率损失。

(2)负荷风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，保护设备由于故障连锁跳闸而最终可能导致负荷被切除，引发负荷风险，第j条线路短路引发负荷风险概率为：

${\mathrm{LOLP}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，LOLP_j为第j条线路短路引发负荷风险的概率，x(i)为第i次触发导致负荷风险的可能，若发生负荷风险则取值为1，否则为0。

负荷故障的风险指标为：

$R_{LOLP}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_LOLP(j)为负荷故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致负荷风险造成的系统负荷功率损失。

(3)发电厂风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，引起电力系统故障，从而引发的发电厂风险，第j条线路短路引发发电厂风险概率为：

${\mathrm{EPL}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，EPL_j为第j条线路短路引发发电厂风险的概率，x(i)为第i次触发导致发电厂风险的可能，若发生发电厂风险则取值为1，否则为0。

发电厂故障的风险指标为：

$R_{EPL}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_EPL(j)为发电厂故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致发电厂风险造成的系统负荷功率损失。

通过母线风险、负荷风险和发电厂风险的权重系数w_B、w_L、w_E，综合三个风险指标，得到由于线路j发生短路引起的电力系统连锁故障总风险指标为:

R_Total(j)＝w_BR_BIP(j)+w_LR_LOLP(j)+w_ER_EPL(j)

预警系统是利用从RTU装置收集的电网运行数据或者历史高峰期的数据作为原始的输入数据，将得到的数据利用计算机录入，对数据进行整理后方可导入数据库。在数据导入数据库之后，便可以使系统与数据库连接。需要调用的数据包括：支路数据(包括支路的电阻、电抗、导纳，变压器支路还需要统计变比并确定节点关系)，负荷节点数据(包括节点类型、节点有功功率、节点无功功率)，发电机节点数据(包括节点类型、发电机有功出力、发电机无功出力)。系统与数据库连接之后就可以在事故预警系统的运行界面上直观地对数据进行操作和维护。在算法分析的过程中，实现了自动模拟负荷升高，并能实时报告发生的事件(支路跳闸、潮流计算不收敛、电压崩溃)以及事件发生后系统的负荷水平。电网事故预警系统包含了数据采集、数据整理录入数据库、事故分析和辅助决策这四个部分。数据采集和数据整理录入数据库把收集的数据先整理好再向预警系统内导入事故分析和辅助决策是在系统内部依据事故分析算法实现。

电网安全预警管理是在一定的预警目标指导下，构建安全风险预警管理组织结构，设定并发挥必要的预警职能，制定具有针对性的预警方案并组织实施的过程。因此，电网安全风险预警管理是一种内部预警元素紧密结合的动态结构，涵盖了预警目标、预警组织、预警功能与预警方案四个子结构。

预警目标包括：

(1)经济目标

电网安全风险预警管理的首要目标是经济目标，尽可能避免风险的发生、降低发生概率或当风险发生后启动控制预案减小风险，即实现安全风险预警管理价值最大化。预警管理需要对安全风险进行区分与排序，对重大安全风险投入较大的预警成本，反之依然。因此，电网安全风险预警管理的经济目标之一是在考虑预警成本的前提下，尽可能避免或降低风险损失。

(2)社会目标

作为社会运行系统中的重要一环，电网系统拥有庞大的利益相关者，比如能源供应商、股东、债权人、电力用户、政府部门与社会组织，因此电网安全风险预警管理工作必须以履行社会责任为目标。

(3)健康目标

在安全风险损失评价中，对于风险导致的人员健康水平下降、人员伤亡等结果，其损失不能以赔偿的金额为依据，如果这样做将可能因为经济目标的实现而提高了人身安全风险的概率。因此，电网安全风险预警管理应当无条件的优先考虑对人身健康的影响。

风险预警组织包括风险分析、风险分析结果审核、风险预警决策以及预警管理沟通等职能的共同存在与综合效应。

(1)分析组织模块

分析模块的执行组织结构，通常由风险管理部门中的技术部、电网系统中各单位的一线部门构成，主要承担电网安全风险性质的定义，识别安全风险因素以及风险与因素之间的关联，描述各种安全风险的风险征兆，监测现实中的风险征兆，评价安全风险的级别，对照安全预警线制定预警报告等工作。其中，风险管理部门负责定义风险、识别风险、描述征兆。而各一线部门则根据风险征兆标准，判断电网系统中出现的实际风险因素，并监测风险因素的变化，将实际风险因素与征兆表象汇报给风险管理部门，如果监测过程中发现风险意外变动，也要及时提交风险与征兆变动情况。风险管理部门运用合适的风险评价技术，衡量风险强度与级别，对照预警标准并形成风险预警建议报告，提交给审核部门。

(2)审核组织模块

审核模块的执行组织，一般由电网系统各单位的风险管理部门共同构成，电网、电厂等单位分别对自己业务范围内的预警报告进行审核，主要职能包括明确绝对征兆、疑似征兆、虚假征兆，以此完成风险筛选，并重新确定风险级别，形成最终的风险预警报告。电网安全风险因素多种多样，其征兆表象也极具变化，而某些征兆的出现并不一定以为着预估风险级别存在，如果不进行疑因判断则可能发出错警、虚警，否则将造成重大损失。同时，以风险因素与风险征兆的再次审核结果为基础，调整评价结果并形成最终报告，提交至决策部门。

(3)决策组织模块

决策模块的执行组织由电网系统各单位管理高层派出人员共同组成，同时风险管理部门作为参谋。主要职能是根据预警最终报告，结合企业资源状况与管理能力，下达预警指令，根据不同安全风险的重要性以及风险现存与发展状态，设计风险预防、预控、控制方案以及危机管理方案，并组织各单位执行风险预警方案。

(4)沟通组织模块

安全风险预警的沟通组织联系网内各单位的桥梁，主要功能是建立电厂、电网与用户之间的信息系统，监督各单位风险信息传递，组织各单位进行风险会诊，调整风险预警方案，当各单位之间发生利益纠纷时，及时出面进行调节。因此，沟通组织既是协调分析组织、审核组织与决策组织之间的关系，也是整合网内各独立单位的预警管理工作的力量。

电网安全风险预警管理的功能系统包括：

(1)辨识功能

风险辨识是运用有关知识和方法，感知风险征兆、识别电网企业面临的安全风险，并辨析安全风险真伪以及风险成因。电网安全风险管理的辨识功能，是发现、筛选、监测与诊断风险等行为的综合，其实现过程包括：

①通过观察风险因素变化，识别并辨析电网安全风险。

②监测风险征兆，识别风险警源。

(2)度量功能

指对电网安全风险的发生概率和损失程度等能描述风险度的因子做出估计，为后续的预警管理工作提供技术支持，度量对象为辨识后已确定的安全风险。

①定量度量法。主要运用大数法则、概率推理等方法，确定当前风险因素状态产生的风险的概率以及损失估计。

②定性度量法。电网运行的许多安全风险因素是难以用数据来描述，例如人的安全意识、天气因素，因此在度量某些风险必须采用类推方法、经验法或惯性估计等方法定性描述，再根据不同的定性描述，完成符合实际的概率与损失值的赋值过程。

(3)评价功能

评价是根据度量的结果，结合风险演变趋势以及电网系统抗风险能力，对电网安全风险状况进行综合评价。主要包括两个方面的评价：①电网安全风险的整体评价②某种电网安全风险的评价，即评估指定安全风险的状态，为预警决策提供依据。

(4)警示功能

设定风险预警的各级临界值，如果安全风险评价结果达到或超过某一警戒值，相应发出警示(可以用层次性的警度进行风险预报)，警示的作用在于提醒各级单位与风险管理部门防范风险，警示也具备启动相应预案的信号指示作用。

(5)预控功能

能提前感知、预先挖掘安全风险，预控功能随风险评价结果不同体现出差异，尽量做到风险未出现时预防、风险露出苗头时预控以及风险显化时控制。

(6)存储功能

当风险出现后，将风险因素、形成机理、预警方法等内容输入信息系统加以存储。对于某种已知安全风险的预警管理，如果在实践中发现了新的风险因素或总结出更好的预警方案、手段，则应对信息库进行更新。当电网系统出现曾有的风险征兆时，可以通过查询安全风险存储库，迅速辨析风险，并参照信息库中的成功预警方案进行预警决策管理。

电网安全预警系统提供实时态、预测态及研究态三种分析态功能，对电网进行安全分析、预警和辅助决策。

实时态通过对电网当前运行状态的分析，实时监视电网的安全运行状态，并根据电网的当前状态，启动相应的功能子系统进行相应的报警、预警及辅助决策功能。实时态属在线评估模式，以较短的周期在线实时运行。实时态从综合信息平台获取电网模型及实时信息，通过网络拓扑分析、状态估计与不良数据辨识建立起电网的实时状态。由于状态估计对电网基础数据依赖性较高，而电力系统中不良数据的存在可能会造成状态估计失败。一旦状态估计失败时，系统将自动启动对基础数据的依赖性相对较低的有功状态估计，近似估计电网的运行状态，以保障系统的正常运行。

潮流计算、合环潮流计算、理论线损统计、母线负荷预测模型维护、电压调节能力充裕度校核、保护定值校核，以及静态安全校核与辅助决策等功能模块间相互独立，可以将相应的计算任务分布在不同的节点实现并行计算。

紧急状态的辅助决策以降低最大支路负载率为目标，通过网络重构加以实现。如果通过网络重构仍不能消除支路潮流过载，则提供最大支路负载率对各节点切负荷的灵敏度，辅助调度员在必要的时候选择切负荷点及切负荷量。恢复状态辅助决策首先搜索任一可能的恢复供电路径实现对停电区域的恢复供电，而后以降低最大支路负载率为目标通过网络重构搜索最优恢复供电路径。系统提供多种可能恢复供电方案，并给出相应的技术、经济指标，辅助调度员选择合理的恢复供电方案。

预警状态辅助决策以降低最大支路负载率为目标通过网络重构搜索多种可能的负荷转供方案，并给出相应的技术、经济指标，辅助调度员选择合理的转供方案。

正常安全状态辅助决策则以降低电网有功损耗为目标进行网络重构，并给出相应的技术、经济指标，辅助运行方式人员合理安排运行方式。

预测态利用实时状态估计维护的母线负荷预测模型，通过超短期负荷预测及母线负荷预测确定一定时间之后的负荷分布情况，并在此基础上进行安全分析，对可能出现的不安全状况进行预警，并结合设备状态进行预防控制决策。预测态在线评估，以一定的周期在线连续运行。预测态的安全预警和预防控制决策针对即将出现的运行状态中可能存在的安全隐患进行分析处理。

研究态利用实际电网模型，截取实时断面、或加载历史断面，或加载研究方式并进行调整实现对研究场景的设定，分析电网存在的问题及隐患，给出预警及控制策略，对电网的特殊或检修运行方式进行研究，也可对制定的运行方式进行安全校核，同时能够保存方式用于培训和后续研究。研究态安全预警与辅助决策服务由用户手工触发执行，其功能与实时态相同，只是实时态的数据来源于实时数据，而研究态的数据则可能来源于实时数据、或历史数据，或过去保存的运行方式，并允许用户对初始运行方式及潮流进行调整。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种电网风险分析及预警的方法，其特征在于，所述方法包括风险类型的分析、预警模型的建立、风险指标分析以及风险预警管理。

2.如权利要求1所述的电网风险分析及预警的方法，其特征在于，电网安全风险包括：环境风险、二次系统风险、管理制度风险、网内协同风险、人为风险和电网设备故障风险。

3.如权利要求2所述的电网风险分析及预警的方法，其特征在于，预警任务包括：预测间接风险因素的变化，显示预警信号，并制定以及实施风险预防、预控方案，来消除间接风险的影响，通过识别间接风险因素与安全风险的关系，通过预控手段，切断风险因素作用于风险动态发展的关联路径或方式。

4.如权利要求3所述的电网风险分析及预警的方法，其特征在于，预警的指标包括：配电网的容载比、线路半径合格率、电网安全装置的自动保护能力、调度自动化水平、人身伤亡率、误操作事故率、变电设备事故率、输电设备事故率、电压合格率、频率合格率、非计划停运率、日均负荷预测准确率、继电保护正确动作率；

电网预警模型为：W＝f(S,T,A,O)；

式中：W—电网安全状态；S—电网结构；T—电网技术；A—电网事故；O—电网运行。

5.如权利要求4所述的电网风险分析及预警的方法，其特征在于，电网故障的风险指标：

R＝P_Event×I_Event

式中R为风险值，P_Event为事故的概率，I_Event为事故的后果；

电力系统故障风险包括母线、负荷和发电厂；

(1)母线风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，保护设备由于故障跳闸而最终可能导致母线与电网失去联系，引发母线风险，第j条线路短路引发母线风险的概率为：

${\mathrm{BIP}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，BIP_j为第j条线路短路引发母线风险的概率，x(i)为第i次触发导致母线风险的可能，N(j)为线路j触发短路故障的总次数；

若母线发生风险则取值为1，否则为0；

母线故障的风险指标为：

$R_{BIP}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_BIP(j)为母线故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致母线风险造成的系统负荷功率损失；

(2)负荷风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，保护设备由于故障连锁跳闸而最终可能导致负荷被切除，引发负荷风险，第j条线路短路引发负荷风险概率为：

${\mathrm{LOLP}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，LOLP_j为第j条线路短路引发负荷风险的概率，x(i)为第i次触发导致负荷风险的可能，若发生负荷风险则取值为1，否则为0；

负荷故障的风险指标为:

$R_{LOLP}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_LOLP(j)为负荷故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致负荷风险造成的系统负荷功率损失；

(3)发电厂风险

当第j条线路发生短路触发电力系统故障，引起电力系统故障，从而引发的发电厂风险，第j条线路短路引发发电厂风险概率为：

${\mathrm{EPL}}_j=\underset{i}{\Σ}\frac{x\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，EPL_j为第j条线路短路引发发电厂风险的概率，x(i)为第i次触发导致发电厂风险的可能，若发生发电厂风险则取值为1，否则为0；

发电厂故障的风险指标为：

$R_{EPL}\left(j\right)=\frac{1}{SL}\underset{i}{\Σ}\frac{P_s\left(i\right)}{N\left(j\right)}$

式中，R_EPL(j)为发电厂故障发生的风险指标，SL为系统总容量，P_s(i)为第j条线路第i次触发短路导致发电厂风险造成的系统负荷功率损失；

通过母线风险、负荷风险和发电厂风险的权重系数w_B、w_L、w_E，综合三个风险指标，得到由于线路j发生短路引起的电力系统连锁故障总风险指标为:

R_Total(j)＝w_BR_BIP(j)+w_LR_LOLP(j)+w_ER_EPL(j)。

6.如权利要求5所述的电网风险分析及预警的方法，其特征在于，风险预警管理内容包括预警目标、预警组织、预警功能与预警方案，预警目标包括：经济目标、社会目标和健康目标，预警组织包括分析组织模块、审核组织模块、决策组织模块和沟通组织模块，预警功能包括辨识功能、度量功能、评价功能、警示功能、预控功能和存储功能，其中辨识功能包括识别并辨析电网安全风险和监测风险征兆，度量功能包括定量度量和定性度量，评价功能包括电网安全风险的整体评价和指定电网安全风险的评价，风险预警管理还包括实时态、预测态及研究态三种分析态，实时态通过对电网当前运行状态的分析，实时监视电网的安全运行状态，并根据电网的当前状态，启动相应的功能子系统进行相应的报警、预警及辅助决策功能，预测态利用实时状态估计维护的母线负荷预测模型，通过超短期负荷预测及母线负荷预测确定一定时间之后的负荷分布情况，并在此基础上进行安全分析，对可能出现的不安全状况进行预警，并结合设备状态进行预防控制决策，研究态利用实际电网模型，截取实时断面、或加载历史断面，或加载研究方式并进行调整实现对研究场景的设定，分析电网存在的问题及隐患，给出预警及控制策略。