地區電網運行風險量化計算評估與輔助決策技術研究

左海平　王利平　蘇生　劉柏林　潘艷青

摘 要：地區電網在實際運行情況下，發生事故的風險是有一定幾率的，這種幾率與工作人員對電網運行方式的編排、電網中二次保護設備的投運情況以及設備的維修保養情況都有一定的關系，隨著電網結構越來越復雜，廣大用戶對用電質量的需求越來越高，電網運行風險量化計算評估的方法顯得尤為重要，此方法的應用可以幫助工作人員更加直觀的找出電網薄弱點，以及不同薄弱點發生事故的幾率和級別，還可根據基于人工智能和外掛專家庫的最優恢復供電路徑算法得出一系列風險防范措施，集成上述功能的自動分析軟件可幫助減輕工作人員的工作壓力，降低電網故障產生的影響。

關鍵詞：風險評估；量化計算；人工智能；風險預控

中圖分類號：TM732 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0147-02

Abstract： In the actual operation of the regional power network， the risk of accidents is a certain probability. This probability is related to the layout of the power grid operation mode， the operation of secondary protection equipment and the maintenance of the equipment. With the power grid structure becoming more and more complex， there is a certain relationship between the probability and the operation of the secondary protection equipment and the maintenance of the equipment. With the increasing demand of users for the quality of electricity， it is particularly important to quantify the risk of power grid operation. The application of this method can help the staff to find out the weakness of the power grid more intuitively. In addition， according to the probability and level of accidents with different vulnerabilities， a series of risk prevention measures can be worked out according to the optimal restoration power supply path algorithm based on artificial intelligence and external store expert database. Integration of the above functions of the automatic analysis software can help to reduce the working pressure of workers and reduce the impact of power grid failures.

Keywords： risk assessment； quantitative calculation； artificial intelligence； risk precontrol

1 概述

隨著經濟的發展和社會的進步，電力電網發展也是一日千里，電網的運行穩定性是電力發展的重中之重。一旦發生電網運行事故，輕則造成停電，重則會造成電力設備損壞，更甚會有人員傷亡，造成極壞的社會影響。這就要求我們的電力調控人員及時的發現電網薄弱點和隱患，又要掌握電網中某個節點發生故障時造成的影響程度，這就要求工作人員不但有扎實的專業知識，而且要負擔繁重的工作壓力。鑒于目前電力調控人員更多的還是依靠經驗來編制電網運行方式，很難考慮的非常全面，難免造成脆弱節點的忽略與影響程度的誤判，針對此種情況，提出一種“地區電網運行風險量化計算與輔助決策系統”軟件，為電網調控人員提供直觀的脆弱節點影響程度及風險發生概率。

2 基于G語言規范的圖、模一體化實現技術

電力系統研究永遠離不開電力一次接線圖和電力模型，如何實現圖形和模型的無損接入是必須考慮的問題。慶陽電網目前采用的調度自動化系統，其可導出SVG格式圖形文件與CIME模型文件，本軟件采用目前行業中最先進的基于G語言規范的圖、模一體化識別技術，解決了SVG公共圖形交換格式無法直接表達電力系統圖形和模型一體化的缺陷，向下兼容SVG，支持高效的存取電力設備和電力圖形數據，支持不同系統之間的電力圖形數據交換，可隨時保證與調度自動化系統的圖、模一致性，且可實時接收SCADA/EMS系統中電網運行數據與設備臺帳數據[2]，保證了分析計算結果的準確性。系統不但支持在線圖、模更新，還支持離線模式，系統中提供相應接口導入圖、模文件、斷面數據、設備臺帳等，導入后更新數據庫，用于后續分析。實現流程如圖1所示。

3 基于人工智能的風險量化計算模塊設計思路

結合慶陽地區電網實際情況，根據電網運行安全規程和相關風險指標的深入研究，基于人工智能相關理論，推導出風險幾率方程，其中主要考慮節點的電壓等級，設備類型，檢修到期情況，節點的投運時間及壽命，節點的二次保護情況，有無風險預控措施等，給予這些參數一定的權重初值，將收斂數值初始化成0.45，經過訓練后得出不同參數的最優權重，進而可計算出任意電網節點風險發生幾率。再通過常規的N-1分析方法，得出每個設備風險等級，并將風險發生幾率和風險等級存于數據庫中，供后續查詢使用，并且當數據刷新或手動調用掃描接口時會重新對全網進行掃描分析并更新數據庫。電網調控人員可根據結果編排更加合理的運行方式，提前規避風險，也可在編制檢修計劃、處理突發情況時提供參考。

4 地區電網運行風險量化計算評估與輔助決策系統的實際作用

4.1 電網薄弱點及重大風險隱患實時告警功能

目前慶陽地區在用的調控自動化系統只有設備動作信息及二次保護告警提醒功能，而此系統具備運行方式主動/被動改變后，電網薄弱點及重大風險隱患告警功能。當數據刷新或運行方式改變后，實時進行全網N-1分析與風險幾率計算，結合分析計算結果與相應規程，得出告警信息，并以窗口信息的形式告知值班人員，輔助當值工作人員進行風險預判。

實時分析信息可以靈活掌握保存方式，如不進行人為干預，數據庫保存最新計算結果，系統以緩存的形式保存十次歷史分析結果，后續內容覆蓋保存。并且提供手動保存接口，可以保存任何時段分析結果。

4.2 最優恢復供電路徑計算

當電網事故發生后，如何使受影響區域恢復供電是減少損失的重要方法。系統中采用改進后的最優路徑算法，在電網模型的基礎上增加了狀態估計功能，不單單考慮故障區域距離電源點最短條件，還綜合考慮了負荷轉移后的設備運行情況，例如不同路徑下包含線路是否超過額定負載、路徑下需要操作開關在合閘時是否會引起保護設備動作、路徑所依賴電源點能支持恢復供電區域最大、路徑下所需操作設備數據最少等條件，去除不合格的復電路徑，這樣不但保證了當前事故快速恢復的同時，還降低了造成二次事故的幾率。

4.3 電網薄弱點改進建議及電網常規運行參數監視

對于一些缺乏保護措施的電網節點會依據系統內置的專家庫給出改進意見，而且專家知識庫支持升級維護。另外對于一些找不到故障恢復路徑的電網節點設備，也會依據專家庫和電網運行規范給出事故處理意見，幫助工作人員提高工作效率，減少故障損失。

系統支持對于電網實際運行參數進行實時監視，操作人員可以對現有的數據設置限值，靈活掌握想要重點關注的設備運行參數，還可以設置運行數據超越所設置限值的告警提示方式和次數，最大程度的防止告警信息被忽視的情況。

4.4 風險預警通知單自動填寫導出

填寫風險預警通知單是地區電網調控團隊成員都非常熟悉的工作內容，在繁復的工作下，大量的風險預警通知單填寫工作無形中增加了調控人員的工作壓力，本系統支持用戶自定義模版，自動填充分析結果中包含的風險等級、負荷轉移方案、風險預控措施等內容，極大的減小了工作量，一定程度上減少了工作失誤。

5 結束語

本文主要介紹了一種電網運行風險量化計算評估及輔助決策系統，采用基于G語言規范的國內外最先進的圖、模一體化數據交換技術，避免了工作人員維護多套電網圖、模的繁重工作；基于人工智能的風險幾率計算方式最大程度的減小了計算誤差，結合N-1分析結果準備的進行風險定級[1]；為電網事故提供最優恢復供電路徑或事故處理措施建議，減少事故造成的損失；自動導出風險預警通知單可有效減少重復工作。

參考文獻：

[1]田洪，張焰，張益波.地區電網運行方式評價方法[J].電力系統保護與控制，2009，37（20）：93-98.

[2]張蕾，陶文偉.淺談EMS調度自動化系統在電網中的實用[J]. 廣東科技，2007.