CN105184490A - 电网调度操作过程风险辅助预控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，包括：人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块。本发明可实现智能化的调度操作过程风险量化，并可基于风险量化值实现调度操作票风险校验、调度模拟开票风险评估预演、最佳调度操作时机选取以及最优调度操作方案选取等风险辅助预控功能。

Description

电网调度操作过程风险辅助预控系统

技术领域

本发明涉及电网调度运行技术领域，特别涉及一种电网调度操作过程风险辅助预控系统。

技术背景

随着电力工业的发展，电工技术的革新以及分布式能源不断接入电网，我国的电网逐渐变成了一个规模庞大、结构复杂、随机波动明显的大电网。电网运行的不确定性更加突出，这给电网调度系统驾驭大电网并进行大规模资源优化配置带来了严峻考验。为适应上述变化并持续保障大电网的安全经济运行，提高调度在风险管控方面的智能化水平是我国电网调度自动化系统发展的必然趋势。

这样的形势下，我国现有的电网调度与控制平台已经显示出在风险管控方面的不适应。具体表现为：(1)无法对采集的海量电网运行数据进行处理，调度操作过分依赖于调度运行人员的人工决策；不仅智能化水平偏低，还隐藏着误调度的风险。(2)缺乏基于定量风险评估的调度风险预警预控等实用化功能，严重影响了调度执行的效率和效果。因此，将风险评估和风险实用化功能引入到现有电网调控平台，建立面向调度操作过程的风险评估和管控系统显得尤为重要。

目前，国内外对电网调度操作过程风险辅助预控系统的研究还处在起步阶段。现有的调度风险防控系统功能的实现大多是基于确定性的调度流程风险分析或是电网运行可靠性分析。如何基于定量的电网调度操作过程风险评估方法，建立一个与现有电网调度控制中心现有技术平台相兼容，且能够实现调度操作过程风险在线和离线评估、风险预警和调度操作风险预控辅助决策等功能的电网调度操作过程风险辅助预控系统是现阶段电网调度操作过程风险评估与实用化技术研究的重点。

未来的电网智能调度系统是集智能信息采集系统、智能监控系统、广域自适应保护系统、电压和频率自动调控系统、调度业务智能工作平台、事故处理决策系统等于一体的全方位调度支持技术平台^[1]。当前，将风险评估和风险实用化技术引入到电网调度自动化系统中，建立电网调度操作过程的风险辅助预控系统以提升现有电网调度自动化系统的智能化水平，是对未来电网智能调度系统至关重要的前期应用探索。

文中涉及如下参考文献：

[1]陈晓东，王炳焱，陈钢.构建中国电网智能调度的思考[J].广东电力，2011，5(24)：1-5.

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明将风险量化和风险实用化引入电网调度控制平台，并提出了一种电网调度操作过程风险辅助预控方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括调度操作票风险校验模块，调度操作票风险校验模块用来采用风险量化模块获得调度操作票的调度操作过程风险值序列，以实现调度操作票的风险校验。

另一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括模拟调度开票风险评估预演模块，模拟调度开票风险评估预演模块用来采用风险量化模块获得调度员培训系统产生的模拟开票的调度操作过程风险值序列，以获得模拟开票各步调度操作的风险代价。

再一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括最佳调度操作时机选取模块，最佳调度操作时机选取模块用来采用风险量化模块获得同一调度操作过程在不同时刻执行时的风险值序列，通过比对风险值序列选择最佳调度操作时机。

再一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括最优调度操作方案选取模块，最优调度操作方案选取模块用来采用风险量化模块获得同一调度任务的不同备选调度操作方案的调度操作过程风险值序列，通过比对风险值序列在备选调度操作方案中选择最优调度操作方案。

作为优选，上述系统还包括系统辅助模块，系统辅助模块与人机交互模块、核心计算模块、数据库模块均相连，系统辅助模块进一步包括数据预处理模块、风险值序列图形化输出模块、风险越限告警模块、数据综合管理模块和文本生成模块，其中，数据预处理模块用来剔除输入风险评估模块的数据中的不准确数据；风险值序列图形化输出模块用来将风险量化模块输出的风险值序列在人机交互模块上进行图形化展示；风险越限告警模块用来在图形化展示的风险值序列上显示预警线；数据综合管理模块用来对数据和图像进行系统管理。

上述风险量化模块进一步包括：

风险后果量化模块，用来获得不同风险指标下的风险后果量化值：电压越限风险后果量化值I(V)、潮流过载风险后果量化值I(S)和失负荷风险后果量化值I(ΔL)，其中， $I\left(V\right)=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}({\mathrm{\μ}}_i\·S(V_i\left)\right),I\left(S\right)=\underset{j=1}{\overset{l}{\Σ}}(v_j\·S(S_j\left)\right),$ i为节点编号，k表示电网节点数；S(V_i)为节点i的电压越限严重度函数，V_i为节点i的电压标幺值；μ_i为节点i的电压权重，不同节点的电压权重采用专家经验法进行评分；j为支路编号，l表示电网支路数；S(S_j)为支路j的潮流过载严重度函数，S_j为支路j的潮流标幺值；ν_j表示支路j的潮流权重，不同支路的潮流权重采用专家经验法进行评分；h为负荷节点编号，g为电网负荷节点数；ΔL_h为负荷节点h的负荷损失标幺值；为负荷节点h的失负荷权重，不同负荷节点的失负荷权重根据负荷节点级别采用专家经验法进行评分；

风险状态概率评分模块，用来采用公式 $\left\{\begin{array}{c}{P}_{S1}=\mathrm{\ω}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\β}\·{\mathrm{\γ}}_f\·{\mathrm{\η}}_f\·{\mathrm{\λ}}_f\\ P_{S2}=\mathrm{\β}\·{\mathrm{\γ}}_d\·{\mathrm{\η}}_d\·{\mathrm{\λ}}_d\end{array}\right.$ 对调度操作设备故障概率P(S(F_m))和其他电网设备故障概率P(S(D_n))进行评分，其中，P(S(F_m))表示F_m发生的概率，P(S(D_n))表示D_n发生的概率，F_m为第a步调度操作执行失败的第m种故障情况，D_n为第a步调度操作执行成功后其他电网设备的第n种故障情况；Ps₁为P(S(F_m))的评分，Ps₂为P(S(D_n))的评分；调度操作类型因数ω用来表示第a步调度操作的类型对P(S(F_m)的影响程度；调度操作设备故障类型因数δ用来表示F_m的类型对P(S(F_m)的影响程度；调度人员状态因数α用来表示当前调度人员的技能水平和疲劳程度对P(S(F_m)的影响程度；天气影响因数β用来表示当前调度操作过程中天气对P(S(F_m)和P(S(D_n)的影响程度；γ_f和γ_d为设备类型因数，γ_f表示第a步调度操作设备类型对P(S(F_m)的影响程度，γ_d表示其他电网设备类型对P(S(D_n)的影响程度；η_f和η_d为设备状态因数，η_f表示第a步调度操作设备状态对P(S(F_m)的影响程度，η_d表示其他电网设备状态对P(S(D_n)的影响程度；λ_f和λ_d表示历史数据统计因数，λ_f＝λ_f1/λ_f0，λ_d＝λ_d1/λ_d0，λ_f1为区域电网中第a步调度操作设备的年平均强迫停运率，λ_f0为大电网中第a步调度操作设备的同类设备的年平均强迫停运率，λ_d1为区域电网中其他电网设备的年平均强迫停运率，λ_d0为大电网中其他电网设备的同类设备的年平均强迫停运率；ω、δ、α、β、γ_f和γ_d采用专家经验法进行评分，η_f根据第a步调度操作设备的状态扣分值采用专家经验法进行评分，η_d根据当前其他电网设备状态扣分值采用专家经验法进行评分；

单项指标风险值计算模块，用来采用公式 $\left\{\begin{array}{c}{R}^a\left(V\right)=R_F^a\left(V\right)+R_D^a\left(V\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\[P\left(S\right(F_m\left)\right)\·I_m\left(V\right)\]+\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[P\left(S\right(D_n\left)\right)\·I_n\left(V\right)\]\\ R^a\left(S\right)=R_F^a\left(S\right)+R_D^a\left(S\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\[P\left(S\right(F_m\left)\right)\·I_m\left(S\right)\]+\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[P\left(S\right(D_n\left)\right)\·I_n\left(S\right)\]\\ R^a\left(\mathrm{\Δ}L\right)=R_F^a\left(\mathrm{\Δ}L\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\[P\left(S\right(F_m\left)\right)\·I_m\left(\mathrm{\Δ}L\right)\]\end{array}\right.$ 获得基于各指标的各步调度操作风险值R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分，其中，R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的风险值；分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的操作风险值；分别表示基于电压越限风险和潮流过载风险的第a步调度操作的间隔风险值；I_m(V)和I_n(V)分别表示F_m和D_n发生造成的电压越限风险后果量化值；I_m(S)和I_n(S)分别表示F_m和D_n发生造成的潮流过载风险后果量化值；I_m(ΔL)表示F_m发生造成的失负荷风险后果量化值；P(S(F_m)表示F_m发生的概率，P(S(F_m)＝ω·δ·α·β·γ_f·η_f·λ_f；P(S(D_n)为D_n发生的概率，P(S(D_n)＝β·γ_d·η_d·λ_d；

综合风险值加权模块，用来对调度操作风险值R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)加权求和，得调度操作的综合风险指标R^a＝ρ·R^a(S)+ξ·R^a(V)+τ·R^a(ΔL)，权重ρ、ξ和τ采用3标度层次分析法获得。

上述最佳调度操作时机选取模块进一步包括：

风险值提取模块，用来获得同一调度操作过程在不同执行时间下风险值序列的最大风险值和平均风险值；

加权模块，用来将最大风险值和平均风险值加权求和，得同一调度操作过程在各执行时间下的整体风险值，最大风险值和平均风险值的权重经专家经验法评分获得；

对比模块，用来比较整体风险值，最小整体风险值对应的执行时间即最佳调度操作时机。

上述最优调度操作方案选取模块进一步包括：

风险值提取模块，用来获得同一调度任务对应的不同备选调度操作方案的风险值序列的最大风险值和平均风险值；

加权模块，用来将最大风险值和平均风险值加权求和，得各备选调度操作方案的整体风险值，最大风险值和平均风险值的权重经专家经验法评分获得；

修正模块，用来根据备选调度操作方案的操作步骤数获得该备选调度操作方案对应的影响系数，采用影响系数修正该备选调度操作方案的整体风险值，修正后的整体风险值R_n'＝e_n·R_n，其中，R_n'和R_n分别表示第n个备选调度操作方案修正前和修正后的整体风险值；e_n为第n个备选调度操作方案的影响系数，e_n＝s_n/s；s_n为第n个备选调度操作方案的操作步骤数，s为所有备选调度操作方案的操作步骤数之和；

对比模块，用来比较各备选调度操作方案修正后的整体风险值，以修正后整体风险值最小的备选调度操作方案为最优调度操作方案。

本发明具有如下特点和有益效果：

1、具有智能化的调度操作过程风险量化功能。

本系统能针对调度任务，将调度任务分解为单项令操作序列，对单项令操作序列中各步调度操作进行风险量化，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列，从而可更直观的反映调度任务随每一步调度操作而动态变化的风险。

2、可实现风险实用化功能。

本系统可基于调度操作过程的风险值序列进行调度操作票风险校验、调度模拟开票风险评估预演、最佳调度操作时机选取以及最优调度操作方案

选取等风险辅助预控功能。

(1)调度操作票风险校验：

调度电子发令系统接收调度指令，对调度操作过程进行在线风险量化，获得调度操作过程的风险值序列。根据风险值序列找出高风险调度操作步骤并告警，从而可辅助调度人员采取相应的风险预控措施。

(2)调度模拟开票风险评估预演：

本发明系统与现有的调度员培训系统(DTS系统)进行功能调用，调度人员进行模拟开票，对模拟的调度操作过程进行在线风险量化，获得调度操作过程的风险值序列，使调度人员明确各步调度操作步骤的风险代价。

(3)最佳调度操作时机选取：

同一调度操作方案，特别是检修计划，在不同时刻执行时，对电网运行风险的影响程序不同。基于预测和计划数据，本发明系统将同一调度操作方案在不同时刻进行离线风险量化，获得不同时刻下调度操作过程的风险值序列。对比各风险值序列，选取最佳的调度操作时机。

(4)最优调度操作方案选取：

同一调度任务可采用不同的备选调度操作方案实现。本发明系统可对各备选调度操作方案进行在线风险量化，获得各备选调度操作方案的风险值序列。对比各风险值序列，选取最优调度操作方案。

3、优异的适用性。

本发明系统可应用于已有的电网调控控制平台，既可以从调度电子发令系统接收调度指令，又可以与EMS系统(网元管理系统)及其高级软件进行数据交换和功能调用，还可以从非电力信息采集系统获取风险量化所需的非电力信息，具有优异的适用性。

(1)EMS/SCADA系统可以给本发明系统提供电网运行监测数据、厂站电气接线信息、电网拓扑信息、发电机出力调节和负荷波动信息等，用于风险量化评估。

(2)调度员培训系统(DTS)可向本发明系统输入模拟调度开票信息，用于风险评估预演；调度电子发令系统为本发明系统提供调度指令，用于操作票风险校验。

(3)管理信息系统(MIS)用于在本发明系统应用于已有的电网调度控制平台时，对所有的网络信息进行统一管理、分层共享和分布应用。

(4)非电力信息采集系统给本发明系统提供电网设备和调度操作设备状态信息、实时天气信息、地理信息(GIS信息)、调度人员状态信息等非电力信息，用于对基于电网和调度历史故障数据的统计概率进行修正。

综上，本发明系统能很好地应用于现有的电网调控控制平台，并智能化地给出调度操作过程的电网运行风险的动态量化值，从而更加有效地辅助调度运行人员进行日常调度风险管控，进而提高调度操作的执行效率和效果。

附图说明

图1为本发明系统具体的功能结构示意图；

图2为本发明系统具体的基本物理架构图；

图3为电网调度操作过程风险预控体系的结构框图；

图4为步调度操作风险来源故障树模型

图5为核心计算模块流程示意图；

图6为调度人员疲劳程度因数随时间的变化曲线；

图7为风险评估模块的工作流程；

图8为最佳调度操作时机选取子模块的工作流程；

图9为最优调度操作方案选取子模块的工作流程。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明系统结构进行详细说明。

一、本发明系统整体结构。

见图1，本发明系统包括人机交互模块、核心计算模块、数据库模块和系统辅助模块，核心计算模块和系统辅助模块均连接人机交互模块，核心计算模块还连接系统辅助模块和数据库模块，数据库模块连接系统辅助模块和外部的非电力信息采集系统。核心计算模块进一步包括风险评估模块和风险实用化模块，其中，风险评估模块还连接外部的EMS系统(能量管理系统)、SCADA系统(数据采集和监视监控系统)、DTS系统(调度员培训系统)、调度电子发令系统和电力系统分析系统。

下面将结合图1对本发明系统各部分进行说明。

(1)人机交互模块。

人机交互模块用来提供操作平台，是连接用户、后台计算程序和系统数据的窗口。为便于操作，且输入输出更直观，人机交互模块采用可视化的人界交互界面。

(2)数据库模块。

数据库模块用来为核心计算模块中风险评估模块进行风险量化提供数据支持，数据库模块中数据包括电网运行基准模型数据、电网和调度历史故障统计数据、非电力信息和风险量化专家评分标准数据，其中，非电力信息进一步包括设备状态信息、实时天气信息、设备所在地的地理信息和调度人员状态信息；风险量化专家评分标准数据进一步包括节点权重数据、支路权重数据、专家评分标准和专家评分表。数据库模块中数据进行实时或定期更新。

(3)核心计算模块。

核心计算模块为本发明系统的核心模块，可根据输入数据进行风险评估与风险实用化，并输出风险评估结果(风险值序列)及调度决策建议。核心计算模块进一步包括风险评估模块和风险实用化模块，其中，风险评估模块用来对调度操作过程进行风险量化评估，从而获得调度操作过程的风险值序列。风险评估模块的风险量化结果是风险实用化的根本。

风险评估模块又进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，其中，风险评估辅助模块进一步包括：

①接口管理模块，用来对程序调用接口和数据接口进行管理，即用来管理风险评估模块、数据库模块与外部系统间的数据接口，同时管理外部程序的调用。

②单项令操作序列生成模块，用来将从调度发令系统读取的调度操作票中综合令分解为单项令操作序列，仅保留其中对一次设备进行倒闸操作或运行参数调节操作等可直接改变电网运行状态的单项令，从而获得简化的单项令操作序列。

③电网风险状态生成模块，用来将简化的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，形成连续的调度操作中间状态。在各步调度操作下，基于故障树原理，根据预想事故集，生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态。本发明中，调度操作设备指开关和刀闸，“其他电网设备”指除调度操作设备外的电网设备。

风险计算模块进一步包括：

①风险量化模块，用来量化各步调度操作引起的风险，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列。各步调度操作的风险量化可基于数据库模块中历史数据和实时采集的数据进行在线风险量化，也可基于数据库模块中历史数据、预测和计划的数据进行离线风险量化。

②风险水平分级模块，利用基于专家经验的风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级，从而实现各步调度操作的风险评估。

③风险实用化模块基于风险量化模块获得的风险值序列实现风险实用化，其进一步包括：

①调度操作票风险校验模块：

风险量化模块对调度操作票的各步调度操作进行风险量化获得风险值，将风险值高于预设预警线的调度操作步骤进行告警，从而实现调度操作票的风险校验。

②模拟调度开票风险评估预演模块：

结合调度员培训系统(DTS)，调度员采用DTS进行模拟开票，风险量化模块对模拟调度操作票的各步调度操作进行风险量化获得风险值，将风险值高于预设预警线的调度操作步骤进行告警，从而实现模拟调度开票的风险评估，使调度员可明确各步调度操作的风险代价。

③最佳调度操作时机选取模块：

在不同时刻执行同一调度操作方案，风险量化模块对调度操作方案的各步调度操作进行风险量化，获得不同时刻下调度操作过程的风险值序列。通过对比风险值序列，选择最佳的调度操作时机，从而指导调度员合理安排调度任务。

④最优调度操作方案选取模块：

对同一调度任务选择不同的备选调度操作方案，风险评估模块分别对各备选调度操作方案的各步调度操作进行风险量化，获得不同备选调度操作方案的调度操作过程风险值序列。对比各风险值序列，指导调度员选取该调度任务的最优调度操作方案。

(4)系统辅助模块。

为核心计算模块提供辅助功能，是对核心计算功能模块的输入数据进行预处理，并为其计算结果提供数据管理和输出显示功能的关键模块。

系统辅助模块进一步包括如下子模块：

系统辅助功能模块包括数据预处理模块、风险值序列图形化输出模块、风险越限告警模块、文本生成模块和数据综合管理模块。

①数据预处理模块：

剔除输入核心计算模块的数据中的不准确数据，从而提高核心计算模块的运算速度。

②风险值序列图形化输出模块：

利用可缩放矢量图形(SVG)将核心计算模块的风险评估结果—风险值序列进行图形化展示。

③风险告警模块：

用来在人机交互模块上显示核风险值序列的风险越限告告警。

④数据综合管理模块：

对本系统所涉及所有数据和图形进行系统管理，提供易于使用的图形绘制和维护功能。

⑤文本生成模块：

用来生成风险评估结果的文本文件，为第三方的访问提供开放数据接口。

为使本发明系统能应用于电网调度控制平台，本发明提出了图2所示的基本物理架构，采用C/B/S架构，局域网采用光纤和以太双网结构，需要与EMS系统、SCADA系统、DTS系统、调度电子发令系统、MIS系统和非电力信息采集系统进行数据交换和功能调用。其中，数据服务器用于①原始数据的输入、存储及维护、②数据库的建设与更新以及③风险评估结果的存储与输出，输出方式包括打印输出与图形化显示。风险计算分析工作站担负着数据的预处理与分析、风险值评估以及风险实用化分析等任务。WEB服务器用于接收非电力信息采集系统采集的数据并给用户提供浏览、整理和维护这些数据的平台。

二、核心计算模块工作流程。

核心计算模块基本功能的实现在理论流程上依赖于基于专家经验的电网调度操作过程风险预控体系。电网调度操作过程风险预控体系是将风险理论应用到电网日常调度工作中，在“信息采集、风险辨识、风险评估、风险实用化”的框架下，针对电网调度操作过程，建立不确定因素对电网安全经济调度的影响模型及风险评估体系，并据此研究风险实用化功能，开发风险辅助预控系统，从而降低调度决策中的风险，提高调度运行人员驾驭大电网的能力。

(1)电网调度操作过程风险预控体系。

图3所示的电网调度操作过程风险预控体系主要包括四部分：

1.1信息采集。

实现电网调度操作过程风险评估需采集四类信息：调度信息、电网运行数据、非电力信息和基本数据。调度信息可以为调度指令或检修计划，用于调度操作指令的分解简化以及调度操作过程的生成。电网运行数据包括电网拓扑信息、电网运行监测数据、厂站电气接线信息、负荷预测和发电计划数据，用于调度操作过程电网风险状态的生成以及风险状态下的电力系统分析。非电力信息包括电网设备状态信息、实时或预报天气信息、设备所在地地理信息和调度人员状态信息，用于风险评估中风险概率分析环节，对风险概率进行实时修正。基本数据包括权重信息、风险量化专家评分标准以及调度操作和电网设备历史故障统计数据，用于在线或离线风险评估中的风险概率分析环节、风险后果量化环节以及风险水平分级环节，实现专家经验在电网调度操作过程风险评估中的应用。

1.2风险辨识。

风险辨识包括分析调度操作过程的风险来源和风险分布。在风险来源分析中，将设备故障因素作为最主要的风险来源点，将天气因素、调度人员状态因素作为修正因素来实时修正设备故障发生的概率。单独考虑设备故障因素，包括调度操作设备故障和其他电网设备故障，这里，“其他电网设备”指除调度操作设备外的电网设备。将故障树原理引入到调度操作过程风险来源分析中，从调度操作执行成功和失败两个方面出发，统计各步调度操作的电网风险状态，建立单步调度操作风险来源故障树模型，见图4。图中，S(F₁)、S(F₂)、…S(F_M)分别是由M个调度操作设备故障情况F_m导致单步调度操作执行失败而带来的M个电网运行风险状态，即调度操作设备故障对应的操作风险，m＝1,2,3,...M；S(D₁)、S(D₂)、…S(D_N)为当前步调度操作执行成功后，在调度操作间隔状态下，由N个其他电网设备故障情况D_n带来的N个电网运行风险状态，即其他电网设备故障对应的间隔风险，n＝1,2,3,...N。本发明借助单步调度操作风险来源故障树来梳理风险来源，统计电网运行风险状态，并经过逻辑上分析获得调度操作中间状态风险。

由图4可知，单步调度操作风险主要包括两个方面：其一，调度操作执行失败时，因调度操作设备故障造成的操作风险；其二，调度操作执行成功后，调度操作间隔状态下，因其他电网设备故障造成的间隔风险。

本发明中操作风险主要来源点为开关和刀闸这两种调度操作设备的故障，间隔风险主要来源点在于其他电网设备故障，且只考虑电网设备一阶失效模型。

1.3风险评估。

首先，构建风险评估所需的数学模型和指标体系，所构建的数学模型包括元件停运模型、不确定因素对调度操作过程的影响模型、电网模型和负荷预测模型。其中，考虑电网设备故障时，元件停运模型选取一阶强迫失效模型；在不确定因素对调度操作过程的影响模型中，选取设备故障因素为首要考虑的不确定因素，其他因素作为实施修正因素；电网模型用于风险状态下的电力系统分析；负荷预测模型用于选取最佳调度操作时机功能的实现。指标体系采用电网静态运行风险指标，包括电压越限风险指标、潮流过载风险指标以及失负荷风险指标。

然后，根据构建的数学模型和指标体系，对电网调度操作过程风险进行量化。具体为：①将调度指令分解简化为对一次设备的倒闸操作或运行参数调节操作等可直接改变电网运行状态的连续的单项令操作序列；②将单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，形成连续的调度操作中间状态，那么调度操作中间状态风险包括调度操作执行过程风险(简称为“操作风险”)和调度操作间隔风险(简称为“间隔风险”)两部分；③利用基于专家经验的故障概率分析和风险后果量化方法进行风险评估，得到随着各步调度操作执行而阶跃变化的风险值序列；④根据风险值序列对风险水平分级，以使调度人员明确各步调度操作的风险代价。

在风险评估中，采用分别表示第1、2、3…步调度操作执行过程中由调度操作设备故障导致调度操作执行失败而带来的电网运行风险值，即操作风险值；采用分别表示第1、2、3…步调度操作间隔内由其他电网设备故障引起的电网运行风险值，即间隔风险值。调度操作前的风险值，各步调度操作中间状态风险值由此，调度操作过程风险R以调度操作前和各步调度操作中间状态风险值序列{R⁰,R¹,R²,R³,...}的形式分布，并随着调度操作分步执行而阶跃变化着，即为准动态变化的风险。

1.4风险实用化。

用于实现调度操作票风险校验和调度操作过程风险预控辅助决策等实用化功能。调度操作过程风险预控辅助决策包括模拟调度开票风险评估预演、最佳调度操作时机选取和最优调度操作方案选取三个实用化功能。将电网调度操作过程风险预控体系应用于现有的电网调度控制平台，为调度人员提供直观的风险提示并辅助其调度决策，从而提高调度执行的效率和效果。

(2)核心计算模块工作原理。

核心计算模块基于电网调度操作过程风险预控体系实现。图5所示为核心计算模块的工作原理流程，下面将结合图4和实施例对核心计算模块工作原理进行详细说明。

2.1信息采集。

需采集的信息：非电力信息采集系统采集的非电力信息、调度电子发令系统采集的调度指令和EMS系统采集的电网运行数据。非电力信息包括调度与电网历史故障统计数据、调度人员状态信息、地理信息、天气信息和设备状态信息，用于风险状态概率分析。将将调度指令分解简化为对一次设备的倒闸操作或运行参数调节操作等可直接改变电网运行状态的单项令操作序列，用于调度操作过程中电网运行风险状态的生成。电网运行数据包括电网拓扑信息、电网实时运行数据以及电源出力与负荷波动信息，用于电力系统分析，进而进行风险后果量化。其中，电源出力与负荷波动信息用于最佳调度操作时机选取这一电网调度操作过程风险预控辅助决策功能的实现。

表1为某具体的调度操作票内容，表2为表1中调度操作票分解简化后的单项令操作序列。

表1调度操作票内容

表2单项令操作序列

2.2计算单项令操作序列中各步调度操作的综合风险值。

2.2a单项令操作序列中各步调度操作的分解和简化。

将单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，形成连续的调度操作中间状态，那么调度操作中间状态风险包括调度操作执行过程风险和调度操作间隔风险两部分，即各步调度操作的风险值为操作风险值和间隔风险值之和。为方便描述，文中将“调度操作执行过程风险”和“调度操作间隔风险”分别简称为“操作风险”和“间隔风险”。

2.2b构建指标体系并量化各指标风险。

以电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险作为调度操作过程风险评估的指标，三种指标风险的量化如下：

(a)电压越限风险的量化。

电压越限风险量化值其中，i表示节点编号，V_i表示节点i的电压标幺值，k表示电网节点数；为节点i的电压越限严重度函数；μ_i为节点i的电压权重，电压权重μ_i根据节点i所连接发电机的最大有功出力或节点所连接变压器额定容量进行评分，电压权重μ_i的专家评分表见表3，参考Q/CSG11104002-2012标准和经验获得。

表3电压权重的专家评分表

(b)潮流过载风险量化。

潮流过载风险量化值其中，j为支路编号，S_j为支路j的潮流标幺值，l表示支路数； $S\left(S_j\right)=\{\begin{array}{cc}0,& 0<S_j\&le;0.8\\ e^{S_j-0.8},& S_j>0.8\end{array},$ 为支路j的潮流过载严重度函数；ν_j表示支路j的潮流权重，潮流权重ν_j根据支路所在线路的电压等级与额定传输电流进行评分，潮流权重ν_j的专家评分表见表4，参考Q/CSG11104002-2012标准和经验获得。

表4支路潮流权重的专家评分表

(c)失负荷风险量化。

失负荷风险量化值其中，h表示负荷节点编号，ΔL_h为负荷节点h的负荷损失标幺值；g为电网负荷节点数；为负荷节点h的负荷权重，根据负荷重要程度对各负荷节点的失负荷权重进行评分，表5是本具体实施方式采用的失负荷重专家评分表，来源自Q/CSG11104002-2012标准。

表5负荷节点权重的专家评分表

2.2c风险状态概率的评分。

基于专家评分法对调度操作设备故障概率P(S(F_m))和其他电网设备故障概率P(S(D_n))进行评分：如下：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{S1}=\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;{\mathrm{\&gamma;}}_f\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_f\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_f\\ P_{S2}=\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;{\mathrm{\&gamma;}}_d\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_d\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_d\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中：

P(S(F_m))表示F_m发生的概率，P(S(D_n))表示D_n发生的概率；

Ps₁表示P(S(F_m))的评分，Ps₂表示P(S(D_n))的评分；

各影响因数的评分方法如下：

调度操作类型因数ω，用来表征不同的调度操作对调度操作风险状态概率的影响程度。制定调度操作类型因数专家评分表时，考虑无倒闸操作、倒母线操作、电磁环网合环、执行临时保护措施操作等调度操作类型，根据专家经验对不同类型的调度操作进行评分，该评分即调度操作类型因数。表6是本具体实施方式采用的调度操作类型因数专家评分表，该专家评分表来源自Q/CSG11104002-2012标准。

表6调度操作类型因数的专家评分表

调度操作设备故障类型因数δ，用来表征不同类型的调度操作设备故障对调度操作风险状态概率的影响程度。制定调度操作设备故障类型因数δ的专家评分表时，分别针对开关和刀闸，考虑开关拒动、开关拒动且闭锁、开关非全相分合、开关爆炸、刀闸拒动、刀闸绝缘损坏导致接地短路等几种典型的调度操作设备故障类型，根据专家经验并结合历史统计数据对不同类型的调度操作设备故障进行评分。表7是本具体实施方式采用的调度操作设备故障类型因数的专家评分表。

表7调度操作设备故障类型因数的专家评分表

调度人员状态因数α＝α₁·α₂，用来表征调度人员的技能水平和疲劳程度对调度操作风险状态概率的影响程度。其中，α₁表示调度人员技能水平因数，α₂表示调度人员疲劳程度因数。调度人员技能水平因数采用经验公式获得，S_T为调度人员的技能水平考核得分，考核采用百分制，60分及以上才能上岗，60分以下则需要参与业务培训。根据专家经验，获得“三班倒”工作规律下调度人员疲劳程度因数α₂的拟合函数模型和拟合曲线。图6为调度人员疲劳程度因数β₂随时间的变化曲线，图中曲线1、2、3分别代表白班、中班、晚班时调度人员疲劳程度因数的变化曲线，该变化曲线可采用如下的拟合函数模型表示：

${\mathrm{\&alpha;}}_2\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}2+sin(0.107\&CenterDot;t-2.641),& 8<t\&le;16\\ 2+\sin (0.159\&CenterDot;t-4.275),& 16<t\&le;22\\ 2+\sin (0.116\&CenterDot;t-4.353),& 22<t\&le;24\\ 2+sin(0.116\&CenterDot;t-1.569),& 0<t\&le;8\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，t表示时刻，α₂(t)表示时刻t时调度人员疲劳程度因数。

天气影响因数β，用来表征天气对调度操作风险状态概率的影响程度。制定天气影响因数专家评分表时，结合调度操作时段内电网所在地的气候条件，考虑正常、台风、雷雨大风、森林火险、高温、大雾、结冰等几种常见的天气情况，并结合黄色预警、橙色预警、红色预警等天气恶劣程度，根据专家经验制定天气影响因数专家评分表。表8是本具体实施方式采用的天气影响因数专家评分表，来源自Q/CSG11104002-2012标准。

设备类型因数γ_f和γ_d，用来表征不同类型的设备对调度操作风险状态概率的影响程度。本发明中主要分析电气一次设备，包括主变、母线、开关、刀闸、电缆、架空线、直流线路、发电机，其中开关和刀闸为调度操作设备，根据专家经验制定设备类型因数专家评分表，见表9。

表8天气影响因数的专家评分表

表9设备类型因数的专家评分表

η_f和η_d为设备状态因数，η_f表示第a步调度操作设备状态对P(S(F_m)的影响程度，η_d表示D_n所涉及的其他电网设备状态对P(S(D_n)的影响程度。设备状态因数可采用公式计算获得，η用来表征不同的设备状态对调度操作风险状态概率的影响程度，S_D为设备状态扣分值。设备状态扣分值可参考Q/GDW171-2008标准获得，根据其他电网设备状态量对设备失效概率影响程度的不同，按从轻到重的顺序将状态量权重系数分别设定为1、2、3、4。接着，根据电网设备状态量劣化程度的不同，按从轻到重的顺序分为四个等级，基本扣分值分别为2、4、8、10分。电网设备状态扣分值S_D等于基本扣分值的加权和，设备状态正常时不扣分。

λ_f和λ_d表示历史数据统计因数，λ_f＝λ_f1/λ_f0，λ_d＝λ_d1/λ_d0，λ_f1为区域电网中第a步调度操作设备的年平均强迫停运率，λ_f0为大电网中第a步调度操作设备的同类设备的年平均强迫停运率，λ_d1为区域电网中D_n所涉及的其他电网设备的年平均强迫停运率，λ_d0为大电网中D_n所涉及的其他电网设备的同类设备的年平均强迫停运率。

ω、δ、α、β、γ_f和γ_d采用专家经验法进行评分，评分标准可采用已有的评分标准，也可以结合通过多次试验模拟获得，还可以通过试验模拟对已有评分标准进行调整修正获得。

2.2d计算基于单指标的各步调度操作风险值。

参照IEEE100-1992标准中风险定义，分别基于上述三种单指标，分别得到第a步调度操作风险值：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^a\left(V\right)=R_F^a\left(V\right)+R_D^a\left(V\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(F_m))\&CenterDot;I_m\left(V\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(D_n))\&CenterDot;I_n\left(V\right)\&rsqb;\\ R^a\left(S\right)=R_F^a\left(S\right)+R_D^a\left(S\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(F_m))\&CenterDot;I_m\left(S\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(D_n))\&CenterDot;I_n\left(S\right)\&rsqb;\\ R^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=R_F^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(F_m))\&CenterDot;I_m\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)\&rsqb;\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中：

R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分别表示基于电压越限风险指标、潮流过载风险指标和失负荷风险指标的第a步调度操作风险值，即第a步调度操作中间状态风险；

分别表示基于电压越限风险指标、潮流过载风险指标和失负荷风险指标的第a步调度操作的操作风险值；

分别表示基于电压越限风险指标和潮流过载风险指标的第a步调度操作的间隔风险值；

P(S(F_m)表示第m个操作风险状态S(F_m)发生的概率，其值为公式(1)所获得的评分Ps₁，m＝1,2,...M，M表示调度操作设备故障情况数；

P(S(D_n)表示第n个间隔风险状态S(D_n)发生的概率，其值为公式(1)所获得的评分Ps₂，n＝1,2,...N，N表示电网设备故障情况数；

I_m(V)和I_n(V)分别表示调度操作设备故障F_m和电网设备故障D_n发生后造成的电压越限风险量化值；；

I_m(S)和I_n(S)分别表示调度操作设备故障F_m和电网设备故障D_n发生后造成的系统潮流过载风险量化值；

I_m(ΔL)为操作设备故障F_m造成的系统失负荷风险量化值。

调度操作执行前，电网运行风险计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^0\left(V\right)=R_D^0\left(V\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(D_n\right)\right)\&CenterDot;I_n\left(V\right)\&rsqb;\\ R^0\left(S\right)=R_D^0\left(S\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(D_n\right)\right)\&CenterDot;I_n\left(S\right)\&rsqb;\end{array}\right.---\left(4\right)$

式(4)中：

R⁰(V)和R⁰(S)分别表示调度操作执行前、基于电压越限风险指标和潮流过载风险指标的调度操作风险值；

和分别表示调度操作执行前、基于电压越限风险指标和潮流过载风险指标的间隔风险值。

2.2e计算各步调度操作的综合风险值。

对第a步调度操作的风险值R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)进行加权求和，得第a步调度操作的综合风险指标R^a：

R^a＝ρ·R^a(S)+ξ·R^a(V)+τ·R^a(ΔL)(5)

综合风险指标R^a即第a步调度操作中间状态风险值，a＝0、1、2…。

结合专家经验，采用3标度层次分析法对权重ρ、ξ和τ进行分析，从而得到调度操作过程风险值序列{R⁰,R¹,R²,R³,...}。

3标度层次分析法确定权重ρ、ξ和τ为专家经验法中的常用技术，为便于理解，下面将对权重ρ、ξ和τ的确定过程进行说明。

矩阵B中元素b_ij的取值按以下标准进行：B_i比B_j重要，则b_ij＝2；B_i与B_j同等重要，则b_ij＝1；B_i不如B_j重要，则b_ij＝0。本具体实施中，根据专家经验获取b_ij的取值。对矩阵B按列进行归一化处理，采用算术平均法获得ρ、ξ和τ：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&rho;}=\frac{1}{3}(\frac{b_{11}}{b_{11}+b_{21}+b_{31}}+\frac{b_{12}}{b_{12}+b_{22}+b_{32}}+\frac{b_{13}}{b_{13}+b_{23}+b_{33}})\\ \mathrm{\&xi;}=\frac{1}{3}(\frac{b_{21}}{b_{11}+b_{21}+b_{31}}+\frac{b_{22}}{b_{12}+b_{22}+b_{32}}+\frac{b_{23}}{b_{13}+b_{23}+b_{33}})\\ \mathrm{\&tau;}=\frac{1}{3}(\frac{b_{31}}{b_{11}+b_{21}+b_{31}}+\frac{b_{32}}{b_{12}+b_{22}+b_{32}}+\frac{b_{33}}{b_{13}+b_{23}+b_{33}})\end{array}\right.---\left(6\right)$

2.3各步调度操作的综合风险值构成调度操作过程的风险值序列，根据风险值序列对调度操作过程的风险水平进行评估。

结合专家经验和风险水平分级标准对调度操作过程风险值进行风险等级划分并确定风险告警线。本具体实施中，参照Q/CSG11104002-2012标准中已有的风险分级标准，并结合区域电网调度操作过程的现实风险水平变化范围，制定电网调度操作过程风险水平分级方法，具体如下：

表10风险状态概率分级标准

表11风险状态风险后果分级标准

参照Q/CSG11104002-2012标准，结合调度操作过程风险状态现实的概率统计规律，获得表10所示的风险状态概率分级标准。根据区域电网调度操作过程风险状态的风险后果的现实变化范围，结合Q/CSG11104002-2012标准，将风险后果也分为五级，具体的分级标准见表11。

以表11中的概率为纵坐标，以表13中的风险后果为横坐标，确定两者的乘积，即风险值的分级范围。通过上述方法对电网调度操作过程风险值序列中各风险值分别进行风险水平分级，并设置风险告警线，不同的风险等级将采用不同的应对措施。

2.4风险实用化。

将调度操作过程的风险值序列转化为直方图，即获得调度操作过程的风险水平直方图，根据该风险水平直方图直观实现调度操作票风险校验、模拟调度开票风险评估预演、最佳调度操作时机选取和最优调度操作方案选取等功能。

三、关键模块的流程的设计。

(1)风险评估模块的工作流程，见图7：

1.1单项令操作序列生成环节：

从调度电子发令系统或DTS系统采集现实或模拟的调度指令，对其中的综合令进行分解得单项令，提取对一次设备进行倒闸操作的单项令，形成单项令操作序列；若调度指令不存在综合令，直接简化单项令，即提取对一次设备进行倒闸操作的单项令。

1.2调度操作过程电网风险状态生成环节：

根据单项令操作序列信息、电网拓扑信息、厂站接线信息和预设风险来源集，构建调度操作风险来源故障树，梳理各步调度操作下的电网风险状态。

1.3调度操作过程风险量化环节：

从数据库模块读取电网历史数据和非电力信息，并从EMS/SCADA系统采集电网运行监测数据、厂站电气接线信息、电网拓扑信息、发电机出力调节和负荷波动信息。基于这些数据，量化各步调度操作的操作风险和间隔风险。

1.4调度操作过程风险值序列计算与评估环节：

根据操作风险和间隔风险的量化结果，结合权重信息，获得各步调度操作的风险值。所有调度操作步骤的风险值构成调度操作过程的风险值序列。对风险值序列进行风险水平分级。

(2)最佳调度操作时机选取模块的工作流程，见图8：

2.1单项令操作序列生成环节：

从DTS系统采集模拟的调度指令，分解调度指令得单项令操作序列，提取对一次设备进行倒闸操作的单项令，得简化后的单项令操作序列。

2.2调度操作过程风险离线量化环节：

基于历史数据与预测数据和计划数据，采用风险评估模块对不同时间执行的调度操作过程进行风险量化，得到不同执行时间下调度操作过程的风险值序列。

2.3最佳调度操作时机选择环节：

针对各执行时间下的风险值序列，分别提取最大风险值，并计算平均风险值，将最大风险值和平均风险值进行加权平均，得各执行时间下的整体风险值，最小整体风险值对应的执行时间即最佳调度操作时机。

加权平均中，令最大风险值权重为w₁，平均风险值权重为w₂，w₁+w₂＝1，w₁和w₂根据专家经验法进行评分，一般令w₁＞0.5，w₂＜0.5。

(3)最优调度操作方案选取模块的工作流程，见图9。

3.1单项令操作序列生成环节：

对调度电子发令系统读取的调度操作票进行处理，对同一调度任务，选择不同的备选调度操作方案，并得到各备选调度操作方案的单项令操作序列。

(b)调度操作过程风险在线量化环节：

基于历史数据与在线监测数据，采用风险评估模块对各备选调度操作方案对应的调度操作过程进行风险量化，得到各调度操作方案对应的风险值序列。

(c)最优调度操作方案选定环节：

针对各备选调度操作方案对应的风险值序列，提取最大风险值，并计算平均风险值，将最大风险值和平均风险值进行加权平均得各备选调度操作方案的整体风险值。根据各备选调度操作方案的操作步骤数获得影响系数，采用各备选调度操作方案的影响系数修正对应的整体风险值，以修正后整体风险值最小的备选调度操作方案为最优调度操作方案。

加权平均中，最大风险值权重和平均风险值权重的取值同最佳调度操作时机选择环节中的最大风险值权重和平均风险值权重。

第n个备选调度操作方案的影响系数e_n＝s_n/s，其中，s_n为第n个备选调度草操作方案的操作步骤数，s为所有备选调度操作方案的操作步骤数之和。例如，假设有N个备选调度操作方案，对应的操作步骤数分别s₁、s₂、…s_n、…s_N，则

采用备选调度操作方案的影响系数修正其整体风险值，具体为：

令第n个备选调度操作方案的整体风险值为R_n，则其修正后的整体风险值R_n'＝e_n·R_n，n＝1,2,...N。

Claims (8)

1.一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括调度操作票风险校验模块，调度操作票风险校验模块用来采用风险量化模块获得调度操作票的调度操作过程风险值序列，以实现调度操作票的风险校验。

2.一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括模拟调度开票风险评估预演模块，模拟调度开票风险评估预演模块用来采用风险量化模块获得调度员培训系统产生的模拟开票的调度操作过程风险值序列，以获得模拟开票各步调度操作的风险代价。

3.一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括最佳调度操作时机选取模块，最佳调度操作时机选取模块用来采用风险量化模块获得同一调度操作过程在不同时刻执行时的风险值序列，通过比对风险值序列选择最佳调度操作时机。

4.一种电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是，包括：

人机交互模块、核心计算模块和数据库模块，核心计算模块连接人机交互模块、数据库模块和外部系统，数据库模块还连接外部系统；

核心计算模块包括风险评估模块和风险实用化模块，风险评估模块连接外部系统；风险评估模块进一步包括风险评估辅助模块和风险计算模块，风险评估辅助模块进一步包括接口管理模块、单项令操作序列生成模块和电网风险状态生成模块；其中，单项令操作序列生成模块用来将调度操作过程分解为单项令操作序列并保留其中对一次设备进行倒闸操作和运行参数调节操作的单项令；电网风险状态生成模块用来将单项令操作序列生成模块输出的单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，并在各步调度操作下，基于故障树原理生成当前调度操作设备分别发生不同类型故障时的电网风险状态和不同其他电网设备分别发生故障时的电网风险状态；

风险计算模块进一步包括风险量化模块和风险水平分级模块，其中，风险量化模块用来量化各步调度操作引起的风险值，各步调度操作的风险值构成调度操作过程的风险值序列；风险水平分级模块用来基于专家标准和风险水平分级标准对风险量化模块输出的风险值序列进行风险水平分级；

风险实用化模块包括最优调度操作方案选取模块，最优调度操作方案选取模块用来采用风险量化模块获得同一调度任务的不同备选调度操作方案的调度操作过程风险值序列，通过比对风险值序列在备选调度操作方案中选择最优调度操作方案。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是：

还包括系统辅助模块，系统辅助模块与人机交互模块、核心计算模块、数据库模块均相连，系统辅助模块进一步包括数据预处理模块、风险值序列图形化输出模块、风险越限告警模块、数据综合管理模块和文本生成模块，其中，数据预处理模块用来剔除输入风险评估模块的数据中的不准确数据；风险值序列图形化输出模块用来将风险量化模块输出的风险值序列在人机交互模块上进行图形化展示；风险越限告警模块用来在图形化展示的风险值序列上显示预警线；数据综合管理模块用来对数据和图像进行系统管理。

6.如权利要求1所述的电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是：

所述的风险量化模块进一步包括：

风险后果量化模块，用来获得不同风险指标下的风险后果量化值：电压越限风险后果量化值I(V)、潮流过载风险后果量化值I(S)和失负荷风险后果量化值I(ΔL)，其中， $I\left(V\right)=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}({\mathrm{\&mu;}}_i\&CenterDot;S(V_i\left)\right),$ $I\left(S\right)=\underset{j=1}{\overset{l}{\&Sigma;}}(v_j\&CenterDot;S(S_j\left)\right),$ i为节点编号，k表示电网节点数；S(V_i)为节点i的电压越限严重度函数，V_i为节点i的电压标幺值；μ_i为节点i的电压权重，不同节点的电压权重采用专家经验法进行评分；j为支路编号，l表示电网支路数；S(S_j)为支路j的潮流过载严重度函数，S_j为支路j的潮流标幺值；ν_j表示支路j的潮流权重，不同支路的潮流权重采用专家经验法进行评分；h为负荷节点编号，g为电网负荷节点数；ΔL_h为负荷节点h的负荷损失标幺值；为负荷节点h的失负荷权重，不同负荷节点的失负荷权重根据负荷节点级别采用专家经验法进行评分；

风险状态概率评分模块，用来采用公式 $\left\{\begin{array}{c}{P}_{S1}=\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}\&CenterDot;\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;{\mathrm{\&gamma;}}_f\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_f\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_f\\ P_{S2}=\mathrm{\&beta;}\&CenterDot;{\mathrm{\&gamma;}}_d\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_d\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_d\end{array}\right.$ 对调度操作设备故障概率P(S(F_m))和其他电网设备故障概率P(S(D_n))进行评分，其中，P(S(F_m))表示F_m发生的概率，P(S(D_n))表示D_n发生的概率，F_m为第a步调度操作执行失败的第m种故障情况，D_n为第a步调度操作执行成功后其他电网设备的第n种故障情况；P_s1为P(S(F_m))的评分，P_s2为P(S(D_n))的评分；调度操作类型因数ω用来表示第a步调度操作的类型对P(S(F_m)的影响程度；调度操作设备故障类型因数δ用来表示F_m的类型对P(S(F_m)的影响程度；调度人员状态因数α用来表示当前调度人员的技能水平和疲劳程度对P(S(F_m)的影响程度；天气影响因数β用来表示当前调度操作过程中天气对P(S(F_m)和P(S(D_n)的影响程度；γ_f和γ_d为设备类型因数，γ_f表示第a步调度操作设备类型对P(S(F_m)的影响程度，γ_d表示其他电网设备类型对P(S(D_n)的影响程度；η_f和η_d为设备状态因数，η_f表示第a步调度操作设备状态对P(S(F_m)的影响程度，η_d表示其他电网设备状态对P(S(D_n)的影响程度；λ_f和λ_d表示历史数据统计因数，λ_f＝λ_f1/λ_f0，λ_d＝λ_d1/λ_d0，λ_f1为区域电网中第a步调度操作设备的年平均强迫停运率，λ_f0为大电网中第a步调度操作设备的同类设备的年平均强迫停运率，λ_d1为区域电网中其他电网设备的年平均强迫停运率，λ_d0为大电网中其他电网设备的同类设备的年平均强迫停运率；ω、δ、α、β、γ_f和γ_d采用专家经验法进行评分，η_f根据第a步调度操作设备的状态扣分值采用专家经验法进行评分，η_d根据当前其他电网设备状态扣分值采用专家经验法进行评分；

单项指标风险值计算模块，用来采用公式 $\left\{\begin{array}{c}{R}^a\left(V\right)=R_F^a\left(V\right)+R_D^a\left(V\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(F_m\left)\right)\&CenterDot;I_m\left(V\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(D_n\left)\right)\&CenterDot;I_n\left(V\right)\&rsqb;\\ R^a\left(S\right)=R_F^a\left(S\right)+R_D^a\left(S\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(F_m\left)\right)\&CenterDot;I_m\left(S\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(D_n\left)\right)\&CenterDot;I_n\left(S\right)\&rsqb;\\ R^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=R_F^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(F_m\left)\right)\&CenterDot;I_m\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)\&rsqb;\end{array}\right.$ 获得基于各指标的各步调度操作风险值R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分，其中，R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的风险值； 分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的操作风险值； 分别表示基于电压越限风险和潮流过载风险的第a步调度操作的间隔风险值；I_m(V)和I_n(V)分别表示F_m和D_n发生造成的电压越限风险后果量化值；I_m(S)和I_n(S)分别表示F_m和D_n发生造成的潮流过载风险后果量化值；I_m(ΔL)表示F_m发生造成的失负荷风险后果量化值；P(S(F_m)表示F_m发生的概率，P(S(F_m)＝ω·δ·α·β·γ_f·η_f·λ_f；P(S(D_n)为D_n发生的概率，P(S(D_n)＝β·γ_d·η_d·λ_d；

综合风险值加权模块，用来对调度操作风险值R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)加权求和，得调度操作的综合风险指标R^a＝ρ·R^a(S)+ξ·R^a(V)+τ·R^a(ΔL)，权重ρ、ξ和τ采用3标度层次分析法获得。

7.如权利要求1所述的电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是：

所述的最佳调度操作时机选取模块进一步包括：

风险值提取模块，用来获得同一调度操作过程在不同执行时间下风险值序列的最大风险值和平均风险值；

加权模块，用来将最大风险值和平均风险值加权求和，得同一调度操作过程在各执行时间下的整体风险值，最大风险值和平均风险值的权重经专家经验法评分获得；

对比模块，用来比较整体风险值，最小整体风险值对应的执行时间即最佳调度操作时机。

8.如权利要求1所述的电网调度操作过程风险辅助预控系统，其特征是：

所述的最优调度操作方案选取模块进一步包括：

风险值提取模块，用来获得同一调度任务对应的不同备选调度操作方案的风险值序列的最大风险值和平均风险值；

加权模块，用来将最大风险值和平均风险值加权求和，得各备选调度操作方案的整体风险值，最大风险值和平均风险值的权重经专家经验法评分获得；

修正模块，用来根据备选调度操作方案的操作步骤数获得该备选调度操作方案对应的影响系数，采用影响系数修正该备选调度操作方案的整体风险值，修正后的整体风险值R_n'＝e_n·R_n，其中，R_n'和R_n分别表示第n个备选调度操作方案修正前和修正后的整体风险值；e_n为第n个备选调度操作方案的影响系数，e_n＝s_n/s；s_n为第n个备选调度操作方案的操作步骤数，s为所有备选调度操作方案的操作步骤数之和；

对比模块，用来比较各备选调度操作方案修正后的整体风险值，以修正后整体风险值最小的备选调度操作方案为最优调度操作方案。