電網調度風險監測及判定系統功能設計

文/張杰 李斌 李華鋒

1 概述

電網是電力系統的核心，是電力系統安全穩定運行的基礎。一旦發生電網事故，就可能引發大面積停電事件，造成較大的經濟損失和社會影響。電網事故的發生通常是因各類電網風險未得到有效控制而引發的，因此建立常態、有效的電網風險控制機制，對電力系統安全穩定運行具有重要意義。

目前，供電局對于電網風險管控、風險預警、事故判定的要求極高。供電局負責主網調度工作，目前缺乏將調度信息與地理位置信息及電網網架結合的監控、展示及事故預警分析平臺。本文基于數字電網平臺的技術及應用基礎，對調度相關的運行數據進行多維整合，結合電力事故事件調查規程，研究風險監測及事故判定模型來彌補該應用領域的空白，從而提升調度風險管控水平。

通過功能的建設及應用，能夠幫助供電局對電網運行風險全過程進行跟蹤，實現對電網運行方式現狀的分析、對電網負荷的監控及預測預警、對電網網架數據信息的實時監控，提升電網運行的安全管理水平，保證人員生命財產安全，有效的促進電網的穩定運行水平，提升社會效益及經濟效益。

2 建設方案

2.1 系統功能設計

本文系統基于數字電網平臺，采用多維指標、二維GIS地圖、時間序圖等可視化展現技術，將供電局調度自動化SCADA系統的有功、無功、電壓、電流、功率因數、頻率等主要數據接入到該平臺中。

通過電網運行實時數據與電網運行現狀結合，實現供電局靜態網架展現實時運行狀態，并開展報表統計分析、風險監測及判定模型及功能的開發，輔助實現電網運行現狀分析、電網負荷預測、電網網架實時監控、電網事故判定，模擬事故影響范圍分析。

2.2 技術架構設計

通過開展對調度信息與數字電網平臺整合、電網事故判定研究，為構建調度風險監測及判定模型奠定技術基礎，實現電網風險管控；對電網事故進行模擬，判斷事故趨勢、影響范圍及結果，為調度中心的調度運行數據綜合應用提供支持。

整個技術架構分為數據服務層、API服務層、界面服務層、研發框架層，其中研發框架層中包括系統功能組件、應用交互組件，核心服務層和集成層由基礎支撐平臺提供，用來支撐應用層和交互層，數據服務層主要包括技術集成方式和數據適配技術。

系統總體技術架構如圖1所示。

2.3 數據架構設計

系統需要集成的數據包括調度自動化SCADA系統、營銷四合一系統、小水電系統的數據。調度自動化SCADA系統5分鐘1次的有功數據，15分鐘1次的無功、電壓、電流、功率因數、頻率數據，營銷四合一系統1小時1次的電量數據，小水電系統1小時 1次的發電廠有功出力數據進行采集，生產系統設備臺賬數據，GIS系統電網拓撲關系數據。

3 系統應用

在實際應用中，通過模型支撐，提供電網事故監測及事故判定平臺各功能數據采集、統計、分析及移動APP應用的實現。

3.1 模型支撐

3.1.1 數據模型體系結構

數據模型遵循IEC標準的CIM模型規范，結合電網的設備特點，建立統一的網數據模型，主要包括資產設備型、拓撲連接模型、電網量測模型、用戶用電模型、電網資源模型。

3.1.2 資產設備模型

電網信息模型是基于國際IEC61968/61970標準，遵照南方電網統一電網信息模型，結合電網電力設備的特點建立的模型。電網網架信息描述安全生產管理系統中設備臺賬的典型結構。系統使用此包的位置、容器、資產、技術參數等類。

3.1.3 電網拓撲模型

設備之間互相連接的接頭稱為端子，兩個端子相連的點稱為連接點。設備連接關系加上功能位置信息就確定一個常態的拓撲網絡，再加上配網自動化和調度平臺的開關信息就組成一個實時的拓撲網絡。

3.1.4 電網量測模型

電網量測是CIM模型中用來表達電網運行的實時及準實時的計量數據模型，通過量測來定義一個設備與一個屬性項結合的概念，通過端子和計量與設備產生關聯關系。系統數據主要涉及調度系統量測數據、計量自動化量測數據、配網自動化量測數據、繼電保護系統量測數據、輸電設備在線監測數據、變電設備在線監測數據。

3.1.5 用戶用電模型

用戶用電模型主要包括客戶信息、計量點信息、設備信息、用電量測等，通過計量點關聯設備與客戶、計量裝置。

3.2 應用功能

3.2.1 多維數據整合

包括發電廠、輸電線路、變電站、桿塔、配電網等運行數據集成和展現查詢。

3.2.2 調度風險監測及判定

結合調度自動化SCADA系統的有功、無功、電壓、電流、功率因數、頻率，營銷四合一系統的電量，小水電系統的有功出力數據，監測電網運行狀態，通過實時監測和模擬電網網架事件，結合《電力事故事件調查規程》，設定事故預警閥值，影響范圍，停電時長等維度因子，研究事故等級判定算法。

針對電力安全事件，根據已有的系統數據開展多維度分析，提供事件判定標準、事件等級、事件產生的后果等，再結合人工操作最終實現電網事故判定。

圖1：系統技術架構圖

圖2：系統數據架構圖

調度風險監測及判定主要涉及變電站內主要設備的連接情況、運行方式、運行狀態的綜合影響。

3.2.3 數據綜合應用

通過開發電網調度、運行方式的綜合統計應用功能，實現以月度、季度、年度調度統計報表。另外，結合生產系統的數據，通過公式進行自動計算，輔以統計報表，采用圖表輔助開展運行方式編制、事故分析判定、參數設置等調度分析管理工作，提高調度管理的水平。

3.2.4 移動APP應用

在移動APP端，將電網事故發生時的模擬狀況，事故的來源，發展的過程，以及最終的結果通過GIS圖形化進行模擬展現。

并可查看電廠、變電站、線路等有功、無功、電流、電壓、頻率等實時數據信息。

提供對調度相關數據的查詢與統計功能，并在移動APP端進行查詢和統計結果通過圖形化界面展示，并采用指標圖展現，圖形圖表有柱形圖、條形圖、折線圖、餅圖、面積圖、雷達圖等。可以將各種形式的圖形圖表組合在一個報表上進行展示（例如柱形圖與折線圖搭配）。

4 結束語

本文將電網網架、調度運行數據、地理位置信息進行多維整合，創新電網危害程度評估技術，用于電網危害程度監測及判定。通過結合調度信息的應用，開展電網危害程度評估監測及判定系統構建工作。本文通過功能設計、建設及應用，能夠幫助供電局對電網運行風險全過程進行跟蹤，實現對電網運行方式現狀的分析、對電網負荷的監控及預測預警、對電網網架數據信息的實時監控，提升電網運行的安全管理水平，保證生命財產安全，有效的提高電網的穩定運行，提升社會效益及經濟效益。