關于增強電網“安全韌性”的相應思考與建議

程智鵬　劉一琛　呂軒

增強電網“安全韌性”是電力發展的基石、必要條件，有利于加快推動新型電力系統建設、服務中國式現代化電力安全穩健運行。電網“安全韌性”的基本內涵可概括為：基于先進的數字技術、物聯技術，利用智能化控制方式，提升風險抵御能力，有效應對電力系統“雙高”“雙峰”挑戰和極端事件，推動電網高質量發展和新型能源體系構建。現結合國網冀北電力有限公司實際，圍繞如何增強電網“安全韌性”，提出建議與思考。

冀北公司電網安全運行

現狀及有關成效

經過近年來不斷迭代發展，冀北公司已形成靜態電網一張圖，推動構建動態電網一張圖，應用數字化技術持續增強電網態勢感知、運行控制、故障防御、應急恢復能力，有力保障電網安全穩定運行。

態勢感知方面，發揮數據“生產資料”作用，加強電力設備的傳感、監測等技術運用，超大規模電網的數字化三維重構實現輸電通道、站所、線路及設備狀態的全景可視管控，全面提高設備狀態感知能力。

運行控制方面，利用數字化技術有效應對供需平衡模式和特性的復雜化，聯合企業級實時量測中心，實現超短期、短期功率預測應用。構建新型電力負荷管理系統，針對空調、新型儲能等建立負荷互動平臺，科學測算并動態掌握各地平衡情況，“全網一盤棋”加大精準錯峰、余缺調劑力度。

故障防御方面，轉變防御機制理念，推動從被動防御向主動管控轉變，利用人工智能、大數據等數字技術，搭建了新型電力系統全息智能管控平臺、大電網本質安全特征量化評估平臺，以數字系統“安全冗余”保障電力系統“安全裕度”。

應急恢復方面，強化電網、客戶、裝備、物資等各類數據資源整合，建成保電“大腦中樞”全景智慧供電保障等系統，建立反應迅速、協同聯動的應急機制，推動應急管理、處置與救援由“經驗導向”向“數智化”精準管控轉變。

現有工作體系有待改進完善之處

隨著高比例電力電子設備廣泛接入和電網數字化轉型升級提速，電力系統發、輸、變、配、用各環節的聯系更加緊密，數字技術和電力系統高度耦合，調度、設備、網絡等單一視角的安全觀念難以充分認識電力系統高質量發展的安全形勢變化，必須建立系統安全觀，把電力系統安全的構成要素、影響因素、危害因素作為一個有機整體，把提升電力系統安全的機制和舉措作為一項系統工程，科學認識、應對解決新形勢下電網安全問題。

構成要素方面，隨著新能源占比逐步提高，交直流混聯大電網的安全穩定風險增加，運用數字化手段推動要素資源互聯互通的舉措有待完善，主要體現在三個方面。一是區域電網主網架的數字化轉型缺乏頂層規劃。垂直化的專業管理體系造成數字化轉型習慣于從業務視角出發，與“統一調度、分級管理”的電網管理機制存在不協調。電網安全運行的數據個性化需求較高，各類系統匯聚的數據種類、數據精度往往不夠，數字化應用仍處于初級應用階段。二是設備的“點”和電網的“面”的結合不到位。電源、電網、用戶量測數據互通不暢、融合運用不充分，調度運行專業僅能掌握拓撲電網的電壓、潮流等宏觀運行信息，難以詳細了解油色譜、局放等影響設備安全運行的信息。由于數據保密工作要求，地理坐標、本體參數等設備臺賬開放程度較低，制約了電網環境精細化分析。三是設備在線監測裝置“裝后不管”現象突出。目前設備在線監測裝置缺乏統一集成、分析管理和校準手段，偏遠地區信號較弱，數據測量不準確，誤報、漏報率較高，影響設備在線健康狀態評價，對電網安全運行決策帶來負面干擾。

影響因素方面，分布式電源裝機快速增長，配電網“有源”屬性日益凸顯，對配網的負荷特性、運行模式、設備安全產生了顛覆性影響，主要體現在兩個方面。一是“自動化”建設投入不足，可觀可測能力有待提升。配電網點多面廣，通過全量加裝采集裝置方式實現透明化，建設及運維成本高昂，無法有效落地。以冀北電網為例，配電網中壓開關“三遙”覆蓋不全，覆蓋率低于50%。分布式光伏、用戶側儲能等新型供用電對象可觀、可測能力較弱，用采系統96點采集覆蓋率僅為63.76%，不具備高頻數據采集能力。二是“有源化”進程加速推進，可調可控能力有待增強。配電網加快向有源網轉變，運行潮流復雜，對監測數據及計算推演能力提出了更高要求。對分布式電源信息未能準確及時更新，更難以精確建模。分布式光伏、用戶側儲能等新型供用電對象的出力采集裝置質量參差不齊、通訊基礎設施不完善，出力數據無法上傳至調度，調度指令難以下發到用戶。

危害因素方面，數字化轉型提高了電網的運行效率，但也擴大了電網攻擊暴露面，電力系統安全的脆弱性提升，主要體現在兩個方面。一是網絡安全防護存在短板。新能源場站網絡安全環境更復雜、網絡安全監測能力較低、場站人員技能水平不足，邊界被突破的風險陡增，造成電力監控系統網絡安全存在較大運行風險。二是抗電磁脈沖能力薄弱。強電磁脈沖攻擊不僅對二次、通信系統的電子元器件造成沖擊，造成設備瞬時失效、存儲數據丟失、元件永久損壞，還會導致數字化系統運行失靈。當前針對電磁脈沖防護尚無統一規定要求，針對數字化系統失靈后的應急處置措施有待完善。

總結與展望

在電網數字化轉型升級中，電網安全與數字安全呈高度耦合態勢，系統安全“蝴蝶效應”十分顯著，傳統“三道防線”設防難度不斷加大。建議加強對“未知”風險與極端事件預判及應對，推動防御陣地前移，構筑電網安全“第零道防線”。設備上強化主動防御理念，通過局放信號識別設備內部故障發展情況，在絕緣擊穿前可靠保護跳閘，避免設備爆燃損壞。運行上充分利用多元數據融合等數字化技術，建立電網風險感知及故障輔助決策體系，提前采取舉措應對運行風險。機制上強化政企、廠網協同，構建一體化網絡安全協同防御體系，主動與系統外企業和應急管理部門建立常態化合作機制，保障極端事件后電網及時恢復。