CN109767063A - 一种稳控装置运行信息系统及其在线电网风险评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种稳控装置运行信息系统及其在线电网风险评估方法，系统包括主控制器、数据采集模块、集中监视模块、实时告警模块、运行管理模块和预警决策模块连接；数据采集模块用于获取稳控装置的实测信息；集中监视模块用于稳控装置的实测信息的集中监视，实时告警模块至少用于稳控装置的事件告警和/或数据不一致和/或控制量不足的告警，运行管理模块至少用于稳控装置的定值管理和/或异常处理和/或动作管理；预警决策模块用于当前稳控策略辅助决策和/或在线电网风险评估。本发明实现对电网由于稳控装置动作切除负荷可能触发的电力安全事故等级风险在线评估功能，为调度运行人员调整稳控系统控制元件配置及调整运行方式提供决策依据。
Description
技术领域
本发明涉及电网风险评估技术领域，具体涉及一种稳控装置运行信息系统及其在线电网风险评估方法。
背景技术
2011年7月，国务院发布了《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(中华人民共和国国务院第599号令，以下简称《条例》)，并于同年9月15日正式实施，这是我国第一部专门规范电力安全事故应急处置和调查处理的行政法规，随即国家电网、南方电网相继发布了《国家电网公司安全事故调查规程》、《中国南方电网有限责任公司电力事故事件调查规程》(以下统一简称《规程》)，对电力安全事故事件划分标准进行了详细的规定。这标志着我国电力安全生产、安全监管进入了一个全新阶段，也对确保电力系统安全稳定运行和可靠供电提出了更高的要求。
中国发明专利申请CN104158290A披露了一种电网安全事故隐患分析仪。通过接收数据采集模块传送到的电网设备状态，将运行设备进行分类整理，形成相应的故障子集，根据电网常见故障类型，将故障子集分为不同故障子集，将每一个故障代入更新后的电网中进行潮流计算，将负荷损失百分比与电力安全事故等级划分标准相对比，确定相应的电网安全事故等级。
中国发明专利申请CN104021501A披露了一种基于风险理论协调电力系统规划与运行的分区方法。针对某一电网运行方式数据，选取故障集，计算故障事件导致的负荷损失和失负荷概率风险指标，根据事故等级判定标准和系统承受能力，判断系统各个事故等级允许的负荷损失值，最终确定故障事件所属的责任区域。
中国发明专利申请CN102664416A披露了一种切负荷导致电力安全事故风险的防控方法。通过校核考核故障下稳控系统的动作状态；计算稳控系统切负荷导致的电力安全事故等级、紧急控制风险代价和预防控制代价，并搜索紧急控制风险代价大于预防控制代价的应对措施，一定程度可实现系统切负荷导致的风险跟踪及预警，并通过风险应对来降低系统风险。
中国发明专利申请CN103714387A披露了一种精细化电网风险评估方法。通过对系统元件进行抽样确定研究的系统状态，潮流计算后得到切负荷后果，结合并根据设定的事故判断标准，判断该故障后果是否构成电力安全事故以及相应事故等级。
上述中国发明专利申请虽然都涉及了电力安全事故事件等级评定，但与本发明存在较为显著的区别：1、上述发明尚处于离线分析计算状态，无论从覆盖范围还是时效性都与电网实际运行需求存在一定的差距，未发现在线评估对电力安全事故事件等级的相关内容；2、没有针对第二道安全防线安全稳定控制装置(以下简称“稳控装置”)动作切负荷造成的电网安全事故等级风险评估方法，中国发明专利申请CN104021501A虽然有所涉及，但未有效利用稳控装置实测数据，也并非在线评估方法；3、关于电力安全事故事件等级评定描述较为简单，基本仅考虑了减供负荷比例单一要素，未能涉及《条例》及《规程》中损失用户比例以及失压厂站等判定要素。
综上所述，目前现有的稳控装置运行信息系统不具备在线电网风险评估功能。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题，提出一种稳控装置运行信息系统及其在线电网风险评估方法，以实现对电网由于第二道安全防线稳控装置动作切除负荷可能触发的电力安全事故等级风险在线评估功能，为调度运行人员调整稳控系统控制元件配置及调整运行方式提供决策依据。
为了实现本发明目的，根据本发明第一方面实施例提供一种稳控装置运行信息系统，所述系统包括主控制器，所述主控制器分别与数据采集模块、集中监视模块、实时告警模块、运行管理模块和预警决策模块连接；所述数据采集模块用于获取稳控装置的实测信息；所述集中监视模块用于稳控装置的实测信息的集中监视，所述实时告警模块至少用于稳控装置的事件告警和/或数据不一致和/或控制量不足的告警，所述运行管理模块至少用于稳控装置的定值管理和/或异常处理和/或动作管理；所述预警决策模块用于当前稳控策略辅助决策和/或在线电网风险评估。
可选地，所述系统还包括与所述主控制器连接的可视化服务器，所述可视化服务器用于稳控装置运行信息的可视化。
可选地，所述稳控装置的实测信息包括可控负荷实时功率、允投状态、运行定值、压板状态和通道状态之一或多个。
根据本发明第二方面实施例还提供一种在线电网风险评估方法，其包括所述的稳控装置运行信息系统，具体而言，所述方法包括以下步骤：
1)根据稳控装置实测信息，结合能量管理系统(EMS)实测数据，统计电网负荷总量；解析稳控系统策略表，匹配电网当前运行方式、搜索考核故障在当前工况下需要采取的控制措施，统计该故障导致稳控装置动作减供的负荷量及减供负荷比例；
2)结合负荷线路与供电用户的关联信息，根据步骤1得到的控制措施，统计该控制措施执行后损失的用户总数，统计损失用户比例；
3)根据用电设备所属厂站属性信息，统计该控制措施导致失压厂站数量；
4)根据减供负荷量及比例、损失用户比例和失压厂站数量，对照电力安全事故事件等级划分标准，判定该考核故障引起的电力安全事故事件等级。
可选地，所述数据采集模块获取的稳控装置实测信息包括可控负荷实时功率、允切状态、运行定值、压板状态和/或通道状态。
可选地，所述步骤1)中，定义控制措施需切除M个负荷线路，减供负荷量用公式表示为：
其中，PL(i)指第i个切除负荷线路故障前实时功率，则减供负荷比例用公式表示为：
进一步分别统计各分区减供负荷量PLdcut(z)及减供负荷比例Pper(z)，则各分区减供负荷比例Pper(z)用公式表示为：
可选地，所述步骤2)中，定义第i个负荷线路属于厂站A，切除后损失的用户数为Nci，则考核故障导致损失的用户总数用公式表示为：
损失用户比例用公式表示为：
其中，Ncall是电网覆盖的总用户数；
分别统计各分区的损失用户数Nc(z)、用户总数Ncall(z)及损失用户比例Nper(z)，则各分区损失用户比例用公式表示为：
可选地，所述步骤3)中，所述失压厂站为站内所有用电设备均被切除的厂站，其包括该厂站高压母线仍带电的情况，统计失压厂站总数Nst，并分别统计各个电压等级的失压厂站数量Nst(v)。
可选地，所述步骤4)具体包括：对照电力安全事故事件等级划分标准，根据上述步骤得到的减供负荷量PLdcut及比例Pper、各分区损失用户比例Nper(z)、各电压等级失压厂站数量Nst(v)，结合当前研究电网规模，综合判定该考核考核故障导致的第二道安全防线减负荷事故等级。
与现有技术相比，实施本发明实施例具有如下有益效果：
1、本发明实施例引入并充分利用了稳控系统及装置实时采集的数据(电气量、压板状态、通道状态、运行定值等)，实时对稳控系统考核故障进行滚动扫描，及时发现电网当前运行工况下由于稳控系统动作而导致的电力安全事故等级风险，提高电网安全稳定运行水平，减少行政处罚和经济损失；
2、本发明实施例建立了电力安全事故等级划分标准的模型，通过自动化手段实现安全事故等级自动匹配；
3、本发明实施例建立了厂站用户信息对照表，可以精确统计切负荷导致损失用户以及厂站失压的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述稳控装置运行信息系统框架示意图；
图2为本发明实施例所述风险在线评估方法流程图；
具体实施例
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例结合附图来进行说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种稳控装置运行信息系统，涉及紧急控制切负荷事故等级风险评估，可广泛应用于国(分)、省、地等各级电力调度机构。具体而言，本发明实施例提供的稳控装置运行信息系统包括主控制器，所述主控制器分别与数据采集模块、集中监视模块、实时告警模块、运行管理模块和预警决策模块连接；所述数据采集模块用于获取稳控装置的实测信息；所述集中监视模块用于稳控装置的实测信息的集中监视，所述实时告警模块至少用于稳控装置的”事件告警”和/或”数据不一致”和/或”控制量不足”的告警，所述运行管理模块至少用于稳控装置的”定值管理”和/或”异常处理”和/或”动作管理”；所述预警决策模块用于当前稳控策略辅助决策和/或在线电网风险评估。具体而言，所述主控器控制所述数据采集模块、集中监视模块、实时告警模块、运行管理模块和预警决策模块工作，在所述集中监视模块监测到“事件告警”和/或”数据不一致”和/或”控制量不足”时，主控制器控制所述实时告警模块进行告警；根据所述数据采集模块采集得到的稳控装置的实测信息，主控制器控制所述预警决策模块分析，提出当前稳控策略和/或进行在线电网风险评估。
具体而言，本发明实施例中，
“事件告警”表示有一件异常事件发生。
“数据不一致”表明检测的数据存在不一致情况。
“控制量不足”表明稳控可切除量不足。
“定值管理”是一个专门对稳控装置的定值进行管理的模块。
“异常处理”是一个专门对稳控装置的异常情况进行处理的模块。
“动作管理”是一个专门对稳控装置的动作报告进行管理的模块。
本发明实施例引入并充分利用了稳控系统及装置实时采集的数据，实时对稳控系统考核故障进行滚动扫描，对各种故障后进行仿真分析，得到失压的变电站个数和损失负荷。根据失压站数和损失负荷，及时发现电网当前运行工况下由于稳控系统动作而导致的电力安全事故等级风险，提高电网安全稳定运行水平，减少行政处罚和经济损失。
具体而言，该稳控装置运行信息系统通过统一通信规约与变电站现场安装的稳控装置进行通信。本发明实施例的稳控装置运行信息系统与稳控装置的通讯是直接通过电力调度数据网连接，该通讯过程是在电力安全I区主要完成稳控装置数据采集及应用功能实现，均配置电力系统的纵向隔离装置。
在一实施例中，所述系统还包括与所述主控制器连接的可视化服务器，所述可视化服务器用于稳控装置运行信息的可视化，所述稳控装置运行信息系统硬在目前的现有调度自动化系统支撑平台上基础进行开发，并配置了专用的稳控可视化服务器，并配置有独立稳控装置运行信息应用模块。可视化服务器的提出，便于运行人员能够及时获悉对稳控装置的运行状态。
在一实施例中，所述稳控装置的实测信息优选但不限于包括可控负荷实时功率、允投状态、运行定值、压板状态和通道状态之一或多个，需要说明的是，本实施例中未提及的其他稳控装置实测信息同样可以由本实施例的数据采集模块进行获取，此处不进行详述。
此外，本发明实施例还提供一种在线电网风险评估方法，其包括所述的稳控装置运行信息系统，具体而言，所述方法包括以下步骤：
1)根据所述数据采集模块获取的稳控装置实测信息，结合能量管理系统(EMS)中各变电站有功负荷的实测数据，统计电网负荷总量；解析稳控系统策略表，匹配电网当前运行方式、搜索考核故障在当前工况下需要采取的控制措施，统计该故障导致稳控装置动作减供的负荷量及减供负荷比例；
2)结合负荷线路与供电用户的关联信息，根据步骤1)得到的控制措施，统计该控制措施执行后损失的用户总数，统计损失用户比例；其中，负荷线路指的是用电设备。
3)根据用电设备所属厂站属性信息，统计该控制措施导致失压厂站数量；
4)根据减供负荷量及比例、损失用户比例和失压厂站数量，对照电力安全事故事件等级划分标准，判定该考核故障引起的电力安全事故事件等级。
本实施例中，所述稳控系统策略表是指根据电网可能出现的运行方式，设定相关的故障，通过大量的离线计算得出各种组合方式下为维持系统稳定所需采取的紧急控制措施形成的控制策略表，是稳控装置策略逻辑设计的依据。所述步骤1)中，利用了基于结构化模型驱动的稳控装置动作模拟仿真方法，该方法可见于中国专利申请CN101881942A，在线匹配该考核故障对应的当前运行方式，检索相应的控制措施。
在一实施例中，所述数据采集模块获取的稳控装置实测信息包括可控负荷实时功率、允切状态、运行定值、压板状态和/或通道状态。需要说明的是，本实施例中未提及的其他稳控装置实测信息同样可以由本实施例的数据采集模块进行获取，此处不进行详述。
在一实施例中，所述步骤1)中，由于减供的负荷量指稳控装置动作直接切除的负荷线路故障前实时功率之和，因此本实施例中，定义控制措施需切除M个负荷线路，减供负荷量用公式表示为：
其中，PLd(i)指第i个切除负荷线路故障前实时功率，则减供负荷比例用公式表示为：
进一步分别统计各分区减供负荷量PLdcut(z)及减供负荷比例Pper(z)，则各分区减供负荷比例Pper(z)用公式表示为：
在一实施例中，所述步骤2)中，定义第i个负荷线路属于厂站A，切除后损失的用户数为Nci，则考核故障导致损失的用户总数用公式表示为：
损失用户比例用公式表示为：
其中，Ncall是电网覆盖的总用户数；
分别统计各分区的损失用户数Nc(z)、用户总数Ncall(z)及损失用户比例Nper(z)，则各分区损失用户比例用公式表示为：
在一实施例中，所述步骤3)中，所述失压厂站为站内所有用电设备均被切除的厂站，其包括该厂站高压母线仍带电的情况，按此规则，统计失压厂站总数Nst，并分别统计各个电压等级的失压厂站数量Nst(v)，本实施例中优选但不限于v＝{35，66，110，220，330，500，750，1000}，v代表该失压厂站的电压等级，例如Nst(500)表示该考核故障导致失压的500kV厂站数量。本发明实施例建立了厂站用户信息对照表，可以精确统计切负荷导致损失用户以及厂站失压的情况。
在一实施例中，所述步骤4)具体包括：对照电力安全事故事件等级划分标准，根据上述步骤得到的减供负荷量PLdcut及比例Pper、各分区损失用户比例Nper(z)、各电压等级失压厂站数量Nst(v)，结合当前研究电网规模，综合判定该考核考核故障导致的第二道安全防线减负荷事故等级。其中，各分区可以是直辖市、自治区、电网负荷达到相关规模的各类型行政分区。本发明实施例建立了电力安全事故等级划分标准的模型，通过自动化手段实现安全事故等级自动匹配。
通过以上描述可知，实施本发明实施例系统及方法具有如下有益效果：
1)基于第二道防线稳控系统实测数据，结合能量管理系统(EMS)一次设备模型及实时负荷信息，结合电力安全事故事件划分标准，利用基于结构化模型驱动的稳控装置动作模拟仿真方法，实现了电网第二道安全防线切负荷造成的电力安全事故事件等级风险在线评估，降低稳控系统运行风险。该在线电网评估评估方法用于电力系统中稳控切负荷导致电力安全事故风险的预警，有助于对稳控系统配置合理性进行在线跟踪，及时发现电网运行中潜在的稳控系统动作可能导致的电力安全事故等级风险。
2)采用本实施例在线电网评估评估方法可有效提高电网安全事故风险排查效率，及早发现问题、解决问题，通过调整电网运行方式或改变网络结构来消除事故风险隐患，减少国民经济损失，降低电力安全事故责任和经济处罚风险，从而促进稳控系统运行管理水平，切实发挥稳控系统对电网安全稳定运行的保障作用。
本发明实施例系统及方法中未展开的部分，可参考以上实施例系统及方法的对应部分，在此不再详细展开。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施例的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种稳控装置运行信息系统，其特征在于，所述系统包括主控制器，所述主控制器分别与数据采集模块、集中监视模块、实时告警模块、运行管理模块和预警决策模块连接；所述数据采集模块用于获取稳控装置的实测信息；所述集中监视模块用于稳控装置的实测信息的集中监视，所述实时告警模块至少用于稳控装置的事件告警和/或数据不一致和/或控制量不足的告警，所述运行管理模块至少用于稳控装置的定值管理和/或异常处理和/或动作管理；所述预警决策模块用于当前稳控策略辅助决策和/或在线电网风险评估。
2.如权利要求1所述的一种稳控装置运行信息系统，其特征在于，所述系统还包括与所述主控制器连接的可视化服务器，所述可视化服务器用于稳控装置运行信息的可视化。
3.如权利要求1所述的一种稳控装置运行信息系统，其特征在于，所述稳控装置的实测信息包括可控负荷实时功率、允投状态、运行定值、压板状态和通道状态之一或多个。
4.一种在线电网风险评估方法，其包括权利要求1-3任一项所述的稳控装置运行信息系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)根据稳控装置实测信息，结合能量管理系统(EMS)实测数据，统计电网负荷总量；解析稳控系统策略表，匹配电网当前运行方式、搜索考核故障在当前工况下需要采取的控制措施，统计该故障导致稳控装置动作减供的负荷量及减供负荷比例；
2)结合负荷线路与供电用户的关联信息，根据步骤1得到的控制措施，统计该控制措施执行后损失的用户总数，统计损失用户比例；
3)根据用电设备所属厂站属性信息，统计该控制措施导致失压厂站数量；
4)根据减供负荷量及比例、损失用户比例和失压厂站数量，对照电力安全事故事件等级划分标准，判定该考核故障引起的电力安全事故事件等级。
5.如权利要求4所述的一种在线电网风险评估方法，其特征在于，步骤1)中，所述数据采集模块获取的稳控装置实测信息包括可控负荷实时功率、允切状态、运行定值、压板状态和/或通道状态。
6.如权利要求4所述的一种在线电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，定义控制措施需切除M个负荷线路，减供负荷量用公式表示为：
其中，PLd(i)指第i个切除负荷线路故障前实时功率，则减供负荷比例用公式表示为：
进一步分别统计各分区减供负荷量PLdcut(z)及减供负荷比例Pper(z)，则各分区减供负荷比例Pper(z)用公式表示为：
7.如权利要求4所述的一种在线电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤2)中，定义第i个负荷线路属于厂站A，切除后损失的用户数为Nci，则考核故障导致损失的用户总数用公式表示为：
损失用户比例用公式表示为：
其中，Ncall是电网覆盖的总用户数；
分别统计各分区的损失用户数Nc(z)、用户总数Ncall(z)及损失用户比例Nper(z)，则各分区损失用户比例用公式表示为：
8.如权利要求4所述的一种在线电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述失压厂站为站内所有用电设备均被切除的厂站，其包括该厂站高压母线仍带电的情况，统计失压厂站总数Nst，并分别统计各个电压等级的失压厂站数量Nst(v)。
9.如权利要求4所述的一种在线电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：对照电力安全事故事件等级划分标准，根据上述步骤得到的减供负荷量PLdcut及比例Pper、各分区损失用户比例Nper(z)、各电压等级失压厂站数量Nst(v)，结合当前研究电网规模，综合判定该考核考核故障导致的第二道安全防线减负荷事故等级。
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