電網調度值班工作的決策模式

朱余啟，楊浚文

(云南電力調度控制中心，昆明 650011)

電網調度值班工作的決策模式

朱余啟，楊浚文

(云南電力調度控制中心，昆明 650011)

從調度員值班工作出發，通過對電網調度值班工作各項業務的執行流程、環節的研究，對各項業務的共性也即本文所提的決策模式進行了初步探討。電網調度值班工作的難點，在于對電網運行風險的分析、判斷及防控措施的提出。在提出共同的決策模式基礎上，通過闡述電網運行狀態劃分的概念并結合調度值班工作過程中的n-1分析方法，提出了發現電網風險及其對應防控措施的思路方法。

電網調度；決策；電網運行狀態；調度員

0 前言

從電網調度值班工作的實際出發，在分析電網調度值班工作的決策性質的基礎上，進一步通過對決策過程各環節的要點進行了詳盡闡述，總體上闡明了電網調度值班工作的一般決策流程。

1 電網調度決策環節的分析

1.1 值班工作決策的簡要過程

圖1 值班工作決策的概要過程

對任何一項具體的電網調度值班工作業務而言，其從客觀信息獲取到決策出口執行，都包括圖1中三個環節。

以最簡單的斷面調控為例，如圖2所示。對調控一個斷面的決策，同樣包含了信息搜集、甄別，形成處置方案，執行處置方案三個基本環節。

圖2 斷面調控的簡要決策過程

在調控斷面前，必須了解這一斷面所涉及的發電、用電單位、水電廠流域水耗的匹配、不同時期的發供電原則；在此基礎上，如果斷面已經超過穩定極限則無需考慮經濟性任意調減某一電廠，而后再分配發電出力；如已決定調減某電廠，而該電廠臨時告知下游河道有工作，不能調減，那就必須反過來修改之前的決策方案再執行。

經過上述對斷面調控決策過程的簡要分析，不難看出對決策過程的每一個環節都有相類似的問題存在，如圖3：以下通過逐步展開對各環節存在問題的分析討論。

圖3 各決策環節存在主要問題

1.2 信息搜集、甄別——決策信息獲取

圖4 電網調度值班工作的決策信息分類

如圖4所示，電網實際一、二次設備的配置信息，操作前需考慮的各方面問題[1]。而除此以外還需強調的是，實際運行記錄 (包括各專業提供的分析建議)也是在電網調度值班工作的決策信息獲取過程中所必須認知的。在決策信息的搜集過程中，有以下幾個方面的問題：

1)對上述兩大類客觀信息的獲取，應當遵循客觀到主觀的原則，而非主觀去探尋客觀的原則。

2)需注意特殊的一二次設備狀態及配置。

3)需注重分析手段的運用。對電網各種異常情況的分析，如功率波動、次同步振蕩。目前雖無太好的手段，但可通過SCADA、PMU等監測手段粗略分析、判斷。

1.3 處置方案——電網運行目標性原則

圖5 電網運行構成要素之間的關系

電網運行的基本構成要素是 “人身、電網、設備”[2]。而這三者的關系如圖5所示，人對于電網運行和設備運行的關系，則是整體和局部的關系：

1)電網運行的意義在于對用戶持續可靠供電，因此在設備安全裕度允許的情況下都必須優先保證電網運行。

2)電網運行的基礎是設備的安全穩定運行，在設備超出其自身運行的安全裕度的情況下，應立即安排設備的隔離、消缺；在設備帶缺陷運行的情況下，應盡早安排設備停電消缺。

3)對電網運行調控的目標，是保障電網安全穩定，反過來提高設備可靠性，以提升電網運行可靠性。

在明確這三類關系基礎上，在電網調度值班工作過程中，可以很明確地對設備是否必須消缺、在設備缺陷和電網故障并發之間如何選擇優先級、在經濟運行和安全約束之間如何取舍等問題給出合理的答案，進而明確決策方案的總方向。

在明確決策方向的基礎上，則需分析電網運行風險，進而提出對應的防控措施。

1.4 處置方案——安全性約束原則

1.4.1 電網運行狀態的劃分

圖6 電網運行狀態的劃分

類似距離帶電運行狀態的遠近程度對電網設備狀態進行的 “運行”→ “熱備用”→ “冷備用”→ “檢修”的劃分，按照電網設備n-1故障后果緊急程度 (也就是安全裕度是否充足)的角度，可以將電網運行狀態劃分為上圖6中的四種狀態：安全、警戒、緊急、崩潰[3]。對圖6的補充說明如下：

1.4.1.1 各狀態的應用舉例

安全態：任意一個設備退出運行后，無需調度調控。例如一個由三回線組成的局部電網送出斷面穩定極限為620 MW，而實際送出為200 MW的情況。

警戒態：大方式下交直流混聯的電網。一旦直流單極閉鎖，主要交流外送斷面潮流越限，交流斷面再n-1故障暫穩失穩。

緊急態：

1)緊急：大方式下發生直流單極閉鎖 (無穩控策略)故障后的交直流混聯電網，如交流斷面再發生n-1故障則電網失穩；一片由雙回線供電的局部電網發生其中一回線的永久性故障后跳閘，如再發生另一回線永久性故障則局部電網解列。

2)極端緊急：大方式下發生多回直流閉鎖故障后，已經產生失步振蕩的交直流混聯電網；一片由雙回線供電的局部電網，雙回線都發生永久性故障，導致局部電網解列。

雖然電網有范圍的劃分，但對某一區域內電網而言，只要其中某一局部電網滿足上述定義條件，則應當認為整個電網都處于對應狀態，因而也必須采取相應的風險防控措施。

1.4.1.2 電網運行狀態由安全→崩潰

其起因包括兩類：故障擾動及設備檢修 (一般而言設備檢修只會導致電網狀態過渡至警戒狀態)。

1.4.1.3 電網運行狀態的越級跳變

即從安全態直接過渡至緊急態乃至崩潰態，其起因大致為兩種：

1)短時間內多個故障擾動同時或相繼發生。

2)繼電保護裝置、安全自動裝置的不正確動作導致故障的未能及時、正確切除，引發短時內故障迅速擴大。

1.4.1.4 電網運行狀態的崩潰→安全

只有人為干預調控，才能實施這一逆過程，目前的電網不具備 “自恢復”能力。

因此，對電網運行的安全約束性要求，必須是在條件允許前提下保障電網運行的安全裕度充足，也即電網運行允許的狀態為安全和警戒兩個狀態，同時必須杜絕n-1故障擾動導致電網運行狀態直接過渡至緊急、極端緊急乃至崩潰狀態。

為阻止電網運行狀態從安全、警戒過渡至緊急、極端緊急乃至崩潰狀態，提出以下兩條調度決策過程中對電網的安全性約束原則：

第一，對任一狀態下的電網，假設任一輸變電設備發生單一故障，故障能夠正確、可靠切除不擴大故障范圍的前提下，故障后電網必須能維持在安全或警戒狀態。

第二，對任一狀態下的電網，如果發生某一設備 (包括一、二次設備)運行情況異常，那就必須評估在該異常情況下任一輸變電設備故障是否存在故障擴大、故障切除時間增加等情況，以及這些情況對電網運行的影響。在明確界定該影響的前提下，電網運行狀態能夠維持在安全及警戒狀態。

在電網運行狀態不滿足上述兩類條件時，調度值班人員必須予以切實可行的措施調整電網運行狀態，在極端情況下，類似2006年華中電網“7.1”事故中調度直接下令斷開220 kV變電站主變高壓側斷路器的快拉負荷行為，也是必須緊急執行的[4]。

1.4.2 調度值班工作中的n-1分析

界定當前電網運行狀態的最主要方法，就是n-1分析。而在調度值班工作過程中，并非只是在設備故障跳閘，或是設備異常缺陷狀態下才對電網進行n-1故障預想，進而提出對當前電網運行風險的防控措施。相對于完整網架而言，為界定當前電網是否滿足1.4.1中所述的兩種允許狀態，只要有設備退出運行，就需要對設備退出運行后一定范圍內的電網進行n-1分析。除跳閘及缺陷情況外，還包括以下n-1分析的范圍：

1)已安排設備檢修之后的電網。由于其處在潛在安全裕度不充裕狀態，如不詳細校核，很難發現其可能已經進入 “緊急”狀態。

2)正在操作過程中的電網。需將操作和故障跳閘等同視之。例如線路由對側空充引發的與備自投狀態不匹配。

3)當設備出現異常缺陷，導致設備故障不能正常切除時，需要重新審視原有斷面極限的正確性。例如斷路器閉鎖分合閘導致故障切除時間的增加影響斷面穩定極限。雖不能及時獲取此類情況下的準確穩定裕度，但可以考慮按最保守的0功率原則控制。

4)需注意一、二次設備之間的相互影響。一、二次設備運行方式必須匹配，例如設備缺陷發生、電網運行方式變化會否引起保護的不適應都是需要考慮的問題。例如PT、CT的異常；某一發電廠發電機組全停后，500 kV部分由220 kV部分供電，導致保護靈敏度下降。

匯總1.4.1及1.4.2，可以得出電網調度值班工作決策的安全性原則及對應防控措施：通過n-1分析界定當前電網所處的狀態，并由此得出所有一切可能將電網運行狀態調整回 “安全”和“警戒”狀態所需的可執行措施。

而所有可執行措施無外乎兩大類：一是調整網絡結構和設備狀態；二是調整電網運行工況所涉及的各種參數 (電壓、頻率、有功、無功)。在獲取可執行的防控措施之后，則需著手安排執行處置方案。

1.5 處置方案——確保決策方案執行

圖7 電網調度值班工作的決策方案實施

如圖7，為確保對任一已形成的決策方案的可執行性，都需先對其分解。例如 “合環調電”就必須分解為多個有順序邏輯關系的操作任務，而后全部核實其實際可行性后再執行。如果執行過程中存在異常，那么又必須回過頭來修改決策方案，再執行。

2 電網調度值班工作的決策模式

通過前述對各決策環節的分析敘述，對圖2進行進一步的擴充、細化，調度值班工作的一般決策模式，都遵循由發散→匯集→發散的過程。與前文敘述順序不同，在決策方案的生成環節需要首先展開n-1分析，明確當前電網狀態之后應用決策的大方向性識別及安全性約束，權衡取舍之后得出可執行的風險防控措施。這一 “思維體系”的實踐需要長時間經驗、理論和實踐相結合才能達到良好效果。

3 對調度員工作思路轉變的思考

綜上所述，在目前電網調度所處的階段，電網調度調控目標的實現依賴于調度員對各項業務的正確分析、思考判斷以及準確執行。需要提升調度員的獨立分析、思考判斷能力。從故障后果角度對電網運行狀態進行劃分及界定，進一步在此基礎上，指出了約束電網運行的安全性原則從而得出獲取風險防控措施的方法。此外還將這一分析方法納入了整個調度值班工作的決策模式當中去。

[1] 云南電網調度管理規程 [Z].昆明：云南電網公司，2009，第238條.

[2] 云南電網調度管理規程 [Z].昆明：云南電網公司，2009，第263條.

[3] 袁季修.防御大停電的廣域保護和緊急控制 [M].北京：中國電力出版社，2004.

[4] 王梅義.大電網事故分析與技術應用 [M].北京：中國電力出版社，2008.

Study on Decision Model of Power Grid Dispatching Duty

ZHU Yuqi，YANG Junwen
(Yunnan Electric Power Dispatching Control Center，Kunming 650011)

this paper has studied the similarity of these procedures and links which is called decision model through studying on the procedure and link of each item about power grid dispatching duty.Of course this study has based on experience of power grid dispatching duty.The difficulty of power grid dispatching duty is analysis、judgment of power grid operation risk and how to find out the corresponding solutions.Through explaining the concept of how to divide power grid operation status and the analysis method of n-1 method during power grid dispatching duty，this paper has pointed out the way which can find out the power grid operation risk and the corresponding solutions.This concept and analysis method is the key of decision model.

power grid dispatching；decision；power grid operation status；dispatcher

TM73

B

1006-7345(2014)05-0088-04

2014-05-15

朱余啟 (1984)，男，工程師，云南電力調度控制中心，從事電網調度運行工作。

楊浚文 (1985)，男，工程師，云南電力調度控制中心，從事電網調度方式工作。