電網調度運行全過程風險跟蹤與動態調控技術研究

何騰芳，鄧兵華，戴 亦，陳 媛

（國網湖南省電力有限公司水電分公司，湖南 長沙 410000）

1 電網調度運行全過程風險跟蹤與動態調控的必要性

當前，以全過程理念為指導的電網調度運行風險跟蹤和調控手段得以實施。從管理效果看，電網調度運行的整個過程被納入風險監管體系，實現了電力系統各個運行階段風險的全面把控，反映了電網系統的真實安全水平，從而為風險預防和調控奠定了基礎[1]。其次，通過實施全過程動態調控，可系統管理電力系統前后階段風險的影響，提升電網調控的效率和質量，保障運行的安全性和可靠性。最后，從整體管理過程看，電網調度運行過程中，全過程風險跟蹤與動態調控技術的應用提升了電力企業的服務能力，獲得了電網運行經濟效益，彰顯了企業的社會價值。

2 電網調度運行的全過程風險跟蹤

2.1 電網調度運行的風險識別

社會發展過程中，人們將造成風險的人、物或事件稱為風險源，并根據收益或影響的不同，分為收益風險、機會風險和純粹風險三種基本類型[2]。本文的電網調度運行風險特指純粹風險。電網調度運行的純粹風險源識別過程中，電力工作人員需在設備停運模型的基礎上，準確計算停運率，從而辨識可能造成風險的源頭[3]。內部風險源信息和外部風險源信息是常見的兩種表現形態。譬如，電網線路規劃、電氣元件布局及電力系統保護裝置運行等都可能成為內部風險的源頭，而外部風險包括天氣、意外損壞等。風險源辨識過程中，電網調度運行的階段不同，風險源信息的關注點和設備停運模型的側重點會存在差異。因此，風險源辨識的結果直接體現了各個階段的關注重點。

2.2 電網調度運行的全過程風險評估

風險評估是風險指標評估的重要內容，是以電網調度運行的具體情況為基礎，并對其進行預想故障的分析，評估可能出現的風險后果。具體而言，電網調度運行風險評估的過程包含3個環節。第一，選擇電網調度運行失效狀態。通常，狀態枚舉、蒙特卡羅模擬和N-k等都是電網調度運行失效狀態選擇的重要類型，然后針對具體狀態類型，分析和計算其可能發生的概率。第二，有效分析電網拓撲結構。將預想故障類型的拓撲結構作為分析對象，分析其電網解列、廠站或重要用戶全停風險的存在情況，研究電網拓撲結構的穩定控制。第三，計算電網潮流的嚴格化風險指標。線路、變壓器及輸電斷面是電網潮流計算的基本對象，并將重載風險和過載風險作為主要研究內容，實現了節點電壓偏移風險的有效控制。通常，電網風險指標計算公式為：

其中，Crisk指電網系統的風險指標；Nc指預想故障發生的個數；Pj和Sj分別指故障j發生的概率和后果嚴重度[4]。通常，電網調度運行風險后果的嚴重度具有多重性，可直接體現在電網解列、廠站全停、線路或變壓器過載以及電壓偏移等方面。

2.3 電網調度運行的風險定級

風險定級管理是對電網調度運行風險后果的指標確認，同時也是風險動態控制的主要依據。風險定級過程中，電力工作人員可依據風險定級規則將電網調度運行風險的后果轉化為若干等級，從而良好把控風險水平。應用風險定級，可避免電網調度人員不了解風險原因和后果詳情的狀況，在風險清晰化管理的同時，有效提升電網調度質量。電網故障概率等級和后果等級是風險等級的兩個制約因素。目前，電網系統調度運行的風險故障概率分為5個層級[5]，如表1所示。

表1 電網調度運行風險故障概率定級規則

電網解列、廠站全停、線路或變壓器過載以及電壓偏移等常見的電網事故管理過程中，我國電力工程行業在風險故障概率定級規則的基礎上，結合《國家電網公司安全事故調查規程》，將電網風險故障后果等級分為5個等級，計算公式為：

其中，L、Lp、Ls分別指電網調度運行的風險等級、故障等級和故障后果等級；(0,1)是μ的基本取值區間。同時，為有效確認電網故障后果等級，可通過round函數四舍五入取整。

3 電網調度運行的全過程動態調控

新經濟形態下，人們對電網調度運行的過程提出了高質量要求，以實現電網調度運行的可靠化和安全化。在精確追蹤電網調度運行風險的基礎上，人們進行高質量的全過程動態調控。當前，電網調度運行的全過程動態調控包括中短期調度、日前調度及日內調度三種方式。

3.1 電網調度運行的中短期調度

電網調度運行全過程風險管理中，中短期調度的時間跨度較長，預測結果較為粗糙。該調度環節中，風險源信息的屬性較固定，電力工作人員通過評估和預警風險，為中短期調度風險的跟蹤處理奠定了基礎。通常，交直流特高壓線路的傳輸功率、中短期災害預報等，是電網調度運行的中短期調度前評估的重要內容。一旦風險追蹤系統發現高風險場景，電力調度人員須在風險機組組合模型的基礎上確定目標函數，并在滿足供電平衡約束、線路潮流約束和發電機出力限制約束的基礎上，最小化確認開機費用、停機費用及運行費用等風險指標，然后系統性地進行機組組合優化和動態調整。

3.2 電網調度運行的日前調度

電網調度運行過程中，日前調度是風險調控管理的關鍵內容，其調度的時間跨度為24 h。通過應用日前調度，可有效控制電網調度運營系統的負荷數據、設備狀態數據和災害預報信息，為確定次日機組出力計劃提供了評定依據。電力工程應用過程中，最優潮流模型是風險調度的基本形式，可滿足日前機組供電平衡約束和線路潮流約束。同時，通過約束日前機組出力計劃，可系統優化電網日前運行模式，從而合理控制電網運行風險，獲得安全效益、經濟效益及社會效益。

3.3 電網調度運行的日內調度

與中短期調度和日前調度相比，電網調度運行日內調度的時間跨度更短，以1 h或15 min為基本調度區間，并分析電網調度系統相關線路、設備及電氣元件的可靠性。相對而言，日內調度的風險源把控具有較高精度，在最新預報信息評估的基礎上，有效辨識短期內高故障率設備，從而在機組調整和設備檢修的基礎上，有效監督和調控電網調度運行風險。實踐過程中，線路堵塞、變壓器過載及高危險設備辨識等，都是日內調度動態調控的基本內容。變壓器故障日內調度檢修如圖1所示。

圖1 變壓器故障日內調度檢修

4 結 論

電網調度運行全過程風險跟蹤與動態調控，影響電網調度運行的安全性和穩定性。電力工作人員只有充分認識全過程風險跟蹤和動態調控的價值，在分析風險追蹤方式的基礎上進行高質量的動態調控管理，才能合理控制電網調度運行風險，提升電力系統運行質量，進而實現電力工程行業的進一步發展。