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1、第37卷 第9期2009年9月Vol.37No.9Sept.2009安徽省电力公司科技创新及信息化建设专栏 科技创新电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统的研究与实施关守仲,马金辉,戴长春,刘路登,李永波(安徽省电力公司 调度通信中心,合肥 230022)摘 要:随着电网规模的扩大,互联电网运行方式和电网稳定状况复杂多变,现有的电网EMS系统和离线分析计算决策方法,已难以满足现代电网的运行需求,迫切需要建立面向调度员的电网运行智能监控与控制一体化的决策系统,为电网调度运行人员应对电网复杂多变的运行方式和电网严重突发事件提供决策支持。针对调度运行中实际存在的问题,首先提出了安徽电网调度智能监控与
2、辅助决策系统的研究背景及设计目标,并详细介绍了该系统的总体结构,最后,详细分析了本系统研究及开发中的关键技术的实现,该系统已经在安徽省调进入了实施阶段。关键词:电网调度;智能监控;实时分析;事故诊断;辅助决策作者简介:关守仲(19562),男,副总经理,从事电网生产与管理工作;马金辉(19772),男,工程师,从事电网调度运行及管理工作;戴长春(19732),男,高级工程师,从事电网调度运行及管理工作。中图分类号:T M734 文献标志码:B 文章编号:100129529(2009)0921450204Research and i mplementation of intelligentmon
3、 itoring andaccident handling decision2making supporting system s for grid dispatchGUAN Shou2zhong,MA Jin2hui,DA I Chang2chun,LIU Lu2deng,LI Yong2bo(Dispatch&Communication Center,Anhui Electric Power Company,Hefei 230022,China)Abstract:W ith the expanding of the grid,the operation modes of the inter
4、connected grid and its stability becomecomplex and changeful,and the current E MS and off2line analysis decision2makingmethod can hardlymeet the opera2tional requirements of the modern grid.Therefore,it is urgent of build the dispatch staff oriented intelligentmonito2ring and control integrated deci
5、sion2making system for grid operation to provide decision2making support for the staff todealwith complex operational modes and emergency accidents.Based on problems existing in dispatching,the re2search background and design targets of the intelligent monitoring and accident handling decision2makin
6、g supportingsystem for grid dispatch were proposed,aswell its architecture.The key technology for system developmentwas alsoanalyzed.Till now,the system has entered its i mplementation stage in Anhui dispatch center.Key words:grid dispatch;intelligentmonitoring;real2time analysis;accident diagnosis;
7、supporting decision2making 随着电网规模的不断扩大,电网控制技术的不断发展,电力系统正在向着大电网、大机组、高电压的趋势发展。大电网具有明显的优越性,可以合理开发与利用能源,节省投资与运行费用,增加供电可靠性等,尤其重要的是大电力系统防范和抵御事故的能力明显增强。但是,现代大电网的复杂结构也给调度运行工作带来了新的问题1,2。以安徽电网为例,20072009年,安徽电网处于大投入,高速发展时期。随着电网规模的扩大,电网结构日益复杂,500 kV与220 kV电磁环网的存在,导致电网调度数据量激增,同时诸多电磁环网的存在,给电网稳定监控与运行都带来新的挑战,调度员进行电
8、网运行监控、电网事故处理时面临的困难也随之增大。因此发展电网智能调度,是作为解决现代化电网运行控制的一个重要手段。T.E.Dy2Liacco博士曾设想过“调度机器人”(Automatic Opera2tor),为调度的智能化描绘了一幅美好蓝图。但是基于目前电网自动化信息技术的发展与应用现关守仲,等 电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统的研究与实施1451状,如何实现智能调度,采用什么样的技术路线还处于探索中。本文提出的电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统,已经由安徽省调立项开发并实施,就是对实现智能化调度的一种尝试与摸索。1 研究目标的确定1.1 安徽电网调度运行面临的困难经过多年的发展,
9、安徽省调在信息I区建立并运行了EMS/SCADA系统、广域 动 态 测 量(WAMS)系统,电网动态预警系统等多套调度自动化系统。同时在信息II区还建立了继电保护故障信息系统和电力市场技术支持系统。这些系统的建立,对电网安全运行带来的重要作用是不言而喻的。同时由于各套系统各自分散独立运行,虽然采集的系统信息全面,但各种系统信息没有形成互通,没有形成一个统一的整体,调度运行人员在工作中,需要在多套系统之间进行切换操作,无法对电网安全进行综合实时监视。安徽电网调度运行人员在使用SCADA/EMS系统进行电网监控和事故处理时,主要存在以下困难:(1)信息杂乱,调度员仍然需要对大量数据进行人工分析和处
10、理,特别在异常或故障情况下,大量告警信息,如各种保护信号、跳闸、SOE、过载等信息不断涌入调度中心,海量的电网信息和数据湮没监控要点,由于缺乏有效的归纳和组合,海量的数据阻碍调度员对电网运行状态的迅速把握。(2)经验型的调度,也即电网的监控对调度员人工的依赖过大。EMS系统虽然具备潮流越限报警功能,但具体限额仍需要调度员人工进行维护。尤其是近几年来,为了提高电网潮流输送能力,同一断面不同环境因素下具有不同限额值等诸如此类复杂限额不断增多,依靠调度员来进行环境因素判断与稳定限额调整,容易造成限额与实际方式不符的情况。(3)缺乏有效的电网事故处理辅助决策手段,目前电网事故的处理完全依赖于调度员的运
11、行经验,虽然有典型事故处理预案,但由于调度员对电网理解的差异以及预案条件与事故时电网实际情况的差别,难免造成电网事故处理过程中的失误和考虑不周的情况。1.2 系统目标的提出电网调度运行的实质就是及时了解电网运行现状,准确进行判断,正确采取处理措施。智能调度在很大程度上也是利用信息技术手段,模仿调度员的工作过程。因此,安徽省调在进行智能调度建设尝试时,首先实现电网实时运行的智能监控、提高电网运行监控效率,其次对电网事故进行智能判断和事故处理辅助决策,提高电网事故处理的及时性、准确性。电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统以安徽电网为对象,研究安徽电网智能调度监控与事故决策支持的关键技术,实时跟踪
12、电网的运行状态,实现事前的预测预警,事中的决策指挥,事后的恢复决策跟踪,有效控制电网事故的发生、发展,缩短电网恢复正常运行的时间,减少电网事故带来的损失。安徽电网调度智能监控与决策系统设计、实现均遵循以下原则:(1)为调度员提供更准确、更可靠的运行信息;(2)能够甄选电网最重要、调度员最关心的监控信息;(3)借助相应的高级应用软件帮助调度员对电网的薄弱环节进行分析,对电网全局及局部的稳定水平进行判断;(4)通过灵敏度分析,指导调度员进行机组出力、负荷等运行方式的调整;(5)对电网的故障信息进行正确性检查,并给出事故分析报告;(6)对电网事故进行辅助分析和判断。图1 智能监控与事故处理辅助决策系
13、统信息加工流程图2 系统的总体结构安徽电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统信息加工流程如图1所示,从信息流的角度,从低到高涵盖整个信息处理的过程,从初始的网络分析模型的生成和验证,到采用调度数据集成14522009,37(9)技术,有效整合并综合利用电力系统的运行信息,再经过数据滤波,获取一个可靠的数据断面,以此为基础实现电力系统正常运行时的监测与控制,进行复杂事故的智能辨识、事故后的故障分析处理和系统恢复;并做到正常运行操作指导和事故状态的控制恢复。为避免错误决策结果所导致的不安全因素,对该系统的开发提出了很高的要求,集中体现为对每一个环节更严格的准确性、合理性、可靠性及可用性的要求与把握
14、。本系统的事故处理辅助决策直接架构于IEC61970/CI M之上,可以针对实际和模拟的电网运行状态,进行事故预想、故障诊断和事故后分析,进而提出事故处理的策略表3。系统主要由两个子系统构成:(1)电网调度智能监控 协助调度员准确地把握电网监控要点,对电网的稳定水平和薄弱环节进行分析,并提供有效的电网调整策略。(2)电网事故处理辅助决策 协助调度员尽快发现事故,并进行事故的判断、分析和电网调整,并提供适用的电网事故处理方案。3 电网调度智能监控与决策系统的功能结构3.1 信息组织及集成模块调度自动化系统是为调度决策服务的,因此首先必须将形成决策所必需的全部信息(包括一次信息和二次信息)充分集成
15、。信息组织及集成,包括数据源的综合以及数据模型和断面的校正。电网运行过程中需要的数据不仅包括一次设备的遥信遥测数据、同时还需要了解电网稳定限额、天气、水情等相关信息。进行电网故障判断与事故处理辅助决策时,还需要二次设备和状态信息及动作信息等。而这些信息分散在不同的系统中,需要人工进行统一应用。智能调度辅助决策系统需要综合各方面的数据,基于IEC61970标准和国际常用数据标准,搭建了数据综合平台,利用现有信息技术手段实现多数据源的实施采集与综合利用。3.2 电网智能监控模块经过信息组织及集成的电网信息被送入电网智能监控模块。该模块将调度运行人员在电网调度运行过程中所需要关注的重点信息进行归纳、
16、统一。实时对电网运行进行监控,不需要人工干预,同时提供一定的自适应性,能随着电网设备运行状态和电网运行方式的变化,自动变更运行监控重点信息。结合电网运行实际情况,对电网预想故障进行实时分析,提示系统薄弱环节,对电网中的故障扰动进行实时检测,并结合电网一二次设备动作信息,智能判断电网故障范围和具体故障点。实现独立于人工干预之外的主动智能监控。3.3 事故处理辅助决策模块电网事故辅助处理决策系统协助调度员分析事故情况、找出焦点问题;协助调度员消除系统越限,并提供适用的事故处理参考方案。本系统的事故辅助决策过程从低到高涵盖信息处理的全过程,直接架构于IEC61970/CI M之上,可以针对实际和模拟
17、的电网运行状态,进行事故预想、故障诊断和事故后分析,进而提出事故处理的预案。本系统的事故辅助决策功能,采用局部全空间的搜索的时序化方法,而非常规意义上的人工智能类方法,计算结果稳定、可靠,具有较高的实用性。事故后主动协调各种分析工具,作为一个整体对事故后的电网运行状态进行分析,并结合预设的事故处理规则,进行电网事故处理措施的富足决策,提供调度员使用。同时也可在无事故情况下,利用衍生的功能进行电网事故实时处理预案的编制。4 系统关键技术的实现4.1 调度数据集成化技术4 电网调度智能监控与事故决策支持系统需要综合各方面的数据,如SCADA/EMS稳态数据、保护及信息管理系统数据等;数据综合的基础
18、为IEC61970系列标准,及松耦合方式下XML自描述的信息交换格式。对于综合而来的各方面的数据,首先需要去伪存真,对数据进行滤波,以确保电网调度智能监控与事故决策支持系统的数据分析断面是完整的、可靠的。4.2 基于C I M虚结构的电力系统分析通用平台架构设计与实现在CI M虚结构的基础上进行应用软件开发,关守仲,等 电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统的研究与实施1453各异构性平台之间实现双向实体数据映射,异构性平台除了包括关系库结构的在线系统,如OPEN3000、OPEN2000以及层次库结构的SS40外,还包括了离线分析数据格式IEEE、BPA以及带量测的CI M/XML/E文档,
19、打通了在线和离线分析之间的固有界限。如图2所示。图2 基于CI M虚架构的智能调度平台架构除了常规的调度自动化系统平台外,还包括了对IEEE/BPA/XML等常用离线分析计算模型的支持,一方面打通了常用离线计算资源与实时系统之间的数据连接,使得它们既能成为一个在新的模型架构上的应用,同时也能成为对未来调度智能辅助决策支持系统的软件模块提供验证的手段。4.3 智能调度控制技术在事故后电网安全水平及安全薄弱环节判断的基础上,根据稳定水平的高低,通过有效的灵敏度分析,给出恢复电网稳定运行的调整策略,如事故状态下的优先加出力、减出力机组,提示机组增减出力的数量,如机组调节无法消除端面过载,则提供减负荷
20、的措施。4.4 多事故诊断与处理技术多事故诊断与处理技术包括多重复杂故障诊断技术、错误信息冗余技术、多目标事故恢复策略技术等。多重复杂故障诊断以故障区域为纽带,利用分组技术对信息流中的开关动作信息、保护动作信息以及故障诊断信息进行列表展示,并对上述列表中的内容进行关联重组。4.5 稳定限额的结构化描述及共享通过对电网安全稳定运行所必需的稳定监控规则进行分析,提出基于运行条件概念的统一的稳定限额模型,突破了对稳定限额规则进行结构化描述的技术瓶颈,成功地实现在三区信息管理系统和EMS系统中对稳定限额规则进行统一信息化处理,解决了三区信息管理系统和EMS不能对稳定限额规则实现一体化管理的难题。4.6
21、 基于稳定限额规则的条件判断与分析在稳定限额规则统一信息化管理的基础上,EMS根据电网当前网络拓扑的变化,自动识别设备运行状态,结合季节等条件因素,实时选择正确的稳定控制断面及相应的稳定限额值进行监控。从而创新了EMS系统中对稳定限额的维护模式和机制,降低了EMS中由于断面和限额人工维护不及时等因素对电网运行带来的潜在风险。5 结语安徽省调已经对电网智能监控与决策系统进行立项开发,目前项目正处于实施阶段。随着该系统的开发实施,必将大大提高调度运行人员应对电网复杂多变的运行方式和电网严重突发事件的能力,也将成为电网日常调度运行所不可缺少的工具。参考文献:1 李 建,庞晓艳.省级电网在线安全稳定预警及决策支持系统研究与应用J.电力系统自动化,2008,22(3).2 王明俊.电网运行综合决策支持系统J.电力系统自动化,2002,26(3).3 李秋丹,迟忠先,金 妮,等.基于数据仓库的地区电网调度决策支持系统J.电力系统自动化,2004,28(12).4 王明俊.我国电网调度自动化的发展 从SCADA到EMSJ.电网技术,2004,28(4).3 该文所属科技项目获2009年度国家电网公司科学技术进步奖三等奖收稿日期:2009206205本文编辑:王延婷