面向調(diào)度操作的靜態(tài)電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

潮 鑄，呼士召，魯躍峰，陳 東，曾 沅

（1．廣東省電力調(diào)控中心，廣州 510699；2．天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，天津 300072）

面向調(diào)度操作的靜態(tài)電壓穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

潮 鑄1，呼士召1，魯躍峰1，陳 東1，曾 沅2

（1．廣東省電力調(diào)控中心，廣州 510699；2．天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，天津 300072）

準(zhǔn)確把握系統(tǒng)當(dāng)前的電壓穩(wěn)定裕度，有助于調(diào)度人員制定合理的電壓穩(wěn)定措施。文中提出一種考慮調(diào)度操作成功和失敗場(chǎng)景的操作風(fēng)險(xiǎn)量化方法，本方法將調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換為一系列操作風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)，利用系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度反映系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平，可以在調(diào)度操作執(zhí)行之前評(píng)估操作給系統(tǒng)電壓穩(wěn)定帶來(lái)的影響。能夠輔助調(diào)度人員制定電壓穩(wěn)定控制措施，有助于提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。最后利用IEEE 118節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)驗(yàn)證本文所提方法的有效性。

調(diào)度操作；風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源；割集空間；穩(wěn)定域；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

合理的調(diào)度操作是維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。調(diào)度過(guò)程中的各種不確定性因素可能影響操作的正常執(zhí)行，威脅系統(tǒng)安全。電壓穩(wěn)定問(wèn)題是調(diào)度運(yùn)行人員所關(guān)注的重要問(wèn)題之一?！坝颉狈椒梢詫?duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域進(jìn)行直接描述[1-2]。在已知“域”邊界的情況下，運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)與穩(wěn)定域邊界的距離，獲知系統(tǒng)當(dāng)前電壓穩(wěn)定裕度信息。文獻(xiàn)[3～6]分別在系統(tǒng)注入功率空間與割集功率空間上給出了電壓靜態(tài)穩(wěn)定域的描述方法，考慮到實(shí)際系統(tǒng)注入功率空間的高維性，后者更適于調(diào)度人員對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控。

目前電網(wǎng)調(diào)度操作系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)操作票的自動(dòng)生成-校核-發(fā)布功能[7～10]，能夠較大程度上保證電力調(diào)度的安全性。文獻(xiàn)[11，12]則研究了智能調(diào)度操作系統(tǒng)，開發(fā)了能夠?qū)φ{(diào)度操作各環(huán)節(jié)進(jìn)行智能校核的實(shí)際應(yīng)用軟件，可以有效預(yù)防調(diào)度誤操作。但對(duì)調(diào)度操作的研究主要集中于確定性安全校核，而忽視了調(diào)度操作過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[13，14]將安全域理論應(yīng)用到電網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[15～17]之中，采用實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域和割集電壓穩(wěn)定域計(jì)算動(dòng)態(tài)不安全概率和靜態(tài)不安全概率，能夠?qū)崿F(xiàn)輸電系統(tǒng)在線概率安全分析。

本文在割集功率空間靜態(tài)電壓穩(wěn)定域計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，提出一種同時(shí)考慮操作成功和失敗的調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)量化模型，利用當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度來(lái)表征系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平，分析調(diào)度操作對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定所造成的影響。

1 調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源分析模型

調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源于以下兩方面：第一，調(diào)度操作成功或因元件故障導(dǎo)致操作失敗后直接給系統(tǒng)造成的風(fēng)險(xiǎn)；第二，調(diào)度操作成功或失敗后系統(tǒng)可靠性降低，發(fā)生次生故障間接給系統(tǒng)造成的風(fēng)險(xiǎn)。本文以操作風(fēng)險(xiǎn)作為頂端事件，利用故障樹[18]原理進(jìn)一步解釋調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源模型，如圖1所示。

圖1 調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源模型Fig.1 Risk resource model of dispatching operation

故障樹中每個(gè)基本事件都是調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源。C表示操作直接風(fēng)險(xiǎn)，其中Cs表示操作成功，Cf，1，…，Cf，n表示導(dǎo)致操作失敗的n個(gè)元件自身故障；H表示操作間接風(fēng)險(xiǎn)，即系統(tǒng)新狀態(tài)下的發(fā)展故障，其中Hs，1，…，Hs，m表示操作成功后的m個(gè)發(fā)展故障，Hf，1，1，…，Hf，1，w表示第1個(gè)元件故障Cf，1導(dǎo)致操作失敗后的w個(gè)發(fā)展故障，Hf，n，1，…，Hf，n，v表示第n個(gè)元件故障Cf，n導(dǎo)致操作失敗后的v個(gè)發(fā)展故障。

每個(gè)操作風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源都對(duì)應(yīng)著操作后的一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，這樣可以把調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)，假設(shè)對(duì)元件ei進(jìn)行調(diào)度操作，相應(yīng)的操作風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)定義如下。

1）操作失敗狀態(tài)集Sf

通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析，可以得到導(dǎo)致此操作失敗的元件故障集合Cf（ei）為

式中，Cf，n（ei）為第n個(gè)導(dǎo)致元件ei操作失敗的元件故障。

集合Cf（ei）中n個(gè)元件故障導(dǎo)致元件ei操作失敗后的系統(tǒng)狀態(tài)集定義為元件ei操作失敗狀態(tài)集Sf（ei），

式中，S（Cf，n（ei））為第n個(gè)元件故障S（Cf，n（ei））導(dǎo)致元件ei操作失敗后的系統(tǒng)狀態(tài)。

2）操作成功狀態(tài)Ss

操作失敗情況下，不同元件故障造成的系統(tǒng)狀態(tài)不同，但操作成功情況下系統(tǒng)只存在一種運(yùn)行狀態(tài)，即對(duì)操作元件執(zhí)行退出或投入之后的系統(tǒng)狀態(tài)。本操作成功狀態(tài)Ss（ei）定義為操作成功后的系統(tǒng)狀態(tài)S（Cs（ei）。

3）操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Sfd

假設(shè)系統(tǒng)存在n個(gè)可靠性指標(biāo)W={w1，w2，…，wn}，存在m個(gè)需要分析的預(yù)想故障F={f1，f2，…，fm}，則定義可靠性指標(biāo)與故障關(guān)聯(lián)矩陣W/FS為

式中：wi，j表示系統(tǒng)狀態(tài)S下，在第j個(gè)故障fj發(fā)生后的第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；φi表示第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算公式。

假設(shè)Ck∈{Cs，Cf，1，…，Cf，n}，S（0）表示操作執(zhí)行之前的系統(tǒng)狀態(tài)，S（Ck）表示直接風(fēng)險(xiǎn)Ck發(fā)生之后的系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)式（3）可以計(jì)算得到W/FS(0)和W/ FS（Ck），進(jìn)而得到可靠性變化矩陣ΔW/FS（Ck），其第i行第j列元素ΔW/FS（Ck）（i，j）表達(dá)式為

對(duì)于截?cái)嗾`差ε，只要存在，ΔW/FS（Ck）（i，j）＞ε，（j=1，…，n），則對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)wi，故障fj就是直接風(fēng)險(xiǎn)Ck的一個(gè)發(fā)展故障。

根據(jù)以上方法可以確定Cf（ei）中第k個(gè)元件故障Cf，k（ei）導(dǎo)致操作失敗后的發(fā)展故障集Hf，k（ei），

式中，Hf，k，s（ei）為元件故障Cf，k（ei）導(dǎo)致操作失敗后的第s個(gè)發(fā)展故障，則元件故障Cf，k（ei）導(dǎo)致操作失敗后發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Sfd，k（ei）如式（6)所示。

式中，S（Hf，k，s（ei））為第s個(gè)發(fā)展故障Hf，k，s（ei）發(fā)生后的系統(tǒng)狀態(tài)。

元件故障集合Cf（ei）中每個(gè)元件故障對(duì)應(yīng)的操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集組成了本操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Sfd（ei）為

式中，Sfd，n（ei）為第n個(gè)元件故障Cf，n（ei）所對(duì)應(yīng)的操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集。

4）操作成功發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Ssd

根據(jù)式（3）～（4）確定元件ei操作成功后的操作成功發(fā)展故障集Hs（ei），

式中，Hs，m（ei）為對(duì)元件ei操作成功后的第m個(gè)發(fā)展故障，則本操作成功發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Ssd（ei）為

式中，S（Hs，m（ei））為第m個(gè)發(fā)展故障Hs，m（ei）發(fā)生后的系統(tǒng)狀態(tài)。

操作失敗狀態(tài)集Sf與操作成功狀態(tài)Ss統(tǒng)稱為操作直接風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，即在操作執(zhí)行過(guò)程中給系統(tǒng)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)；操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Sfd與操作成功發(fā)展?fàn)顟B(tài)集Ssd統(tǒng)稱為操作間接風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，即在操作執(zhí)行之后的一段時(shí)間內(nèi)給系統(tǒng)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)元件ei操作風(fēng)險(xiǎn)從時(shí)間角度分析其組成示意如圖2所示。

圖2 操作風(fēng)險(xiǎn)組成Fig.2 Component of operation risk

其中：t1為對(duì)元件ei操作的開始執(zhí)行時(shí)間，t2為本操作執(zhí)行完畢時(shí)間，t3為下一個(gè)操作執(zhí)行時(shí)間；R（ei）為本操作總風(fēng)險(xiǎn)，R（Ss（ei））、R（Sf（ei））、R（Ssd（ei））和R（Sfd（ei））分別為來(lái)自操作成功狀態(tài)、操作失敗狀態(tài)集、操作成功發(fā)展?fàn)顟B(tài)集和操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集的風(fēng)險(xiǎn)。

2 割集功率空間上靜態(tài)電壓穩(wěn)定域

電力系統(tǒng)割集是指能夠?qū)⑾到y(tǒng)分割為兩部分的一組線路，如圖3所示。割集功率空間上的靜態(tài)電壓穩(wěn)定域能夠幫助調(diào)度人員方便地判斷電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度。

割集功率空間是指以系統(tǒng)割集線路上的有功和無(wú)功功率為坐標(biāo)所組成的空間。割集功率空間上的靜態(tài)電壓穩(wěn)定域CVSR（static voltage stability region in cut-set space）是指在割集功率空間上能夠保持系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定并且滿足線路容許電流、母線電壓和注入功率上下限等約束條件的運(yùn)行區(qū)域[5，6]。

圖3 電力系統(tǒng)割集示意Fig.3 One cut-set of power system

由于電壓失穩(wěn)首先發(fā)生在局部幾個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，繼而波及全網(wǎng)造成系統(tǒng)大面積停電，容易失去電壓穩(wěn)定的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)稱為弱節(jié)點(diǎn)[3，4]。只要對(duì)這些弱節(jié)點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)控，即可有效地防止電壓失穩(wěn)情況的發(fā)生。選擇恰當(dāng)?shù)母罴瘜⑾到y(tǒng)分為弱節(jié)點(diǎn)區(qū)域和非弱節(jié)點(diǎn)區(qū)域兩部分，監(jiān)視割集上每條線路的有功潮流和無(wú)功潮流，為運(yùn)行人員提供可靠信息依據(jù)，這樣的割集稱為臨界割集。文獻(xiàn)[5]提出一種在臨界割集功率空間上用超平面來(lái)描述靜態(tài)電壓穩(wěn)定域邊界的近似表達(dá)式，即

式中：i∈C表示線路i屬于臨界割集C，Pi和Qi分別為線路i的有功潮流和無(wú)功潮流；ξi和ψi分別為描述靜態(tài)電壓穩(wěn)定域邊界的系數(shù)。

如果系統(tǒng)存在n個(gè)臨界割集，則系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定域表達(dá)式為

式中，Ωk是臨界割集Ck的靜態(tài)電壓穩(wěn)定域。系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定域的邊界由上述的n個(gè)超平面組成，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)均位于所有臨界割集超平面的內(nèi)側(cè)，而不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)位于某一臨界割集的超平面的外側(cè)。

3 調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算

本文利用割集邊界上的電壓穩(wěn)定裕度，VSMk（voltage stability margin in kth cut-set boundary）計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，如圖4所示。

圖4VSMk示意Fig.4 Schematic diagram of VSMk

假設(shè)系統(tǒng)存在n個(gè)臨界割集，則第k個(gè)臨界割集邊界上的電壓穩(wěn)定裕度VSMk計(jì)算公式為

式中：m（Ck）表示第k個(gè)臨界割集Ck中的線路數(shù)目；Pi（S）與Qi（S）分別表示操作風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)S下相應(yīng)臨界割集中支路i的有功和無(wú)功潮流。

VSMk數(shù)值為正表示當(dāng)前系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，數(shù)值越大表示當(dāng)前系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度越大；數(shù)值為負(fù)表示當(dāng)前系統(tǒng)電壓失穩(wěn)。

假設(shè)某調(diào)度操作D可分解成

式中：D表示某一調(diào)度操作；dx為調(diào)度操作D的第x步操作。則調(diào)度操作D的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算過(guò)程如下。

1）風(fēng)險(xiǎn)后果計(jì)算

定義調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)后果矩陣ω（D），表達(dá)式為

式中：ωf（D）為操作失敗狀態(tài)后果；ωs（D）為操作成功狀態(tài)后果；ωsd（D）為操作成功發(fā)展?fàn)顟B(tài)后果；ωfd（D）為操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)后果。

2）風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)發(fā)生概率計(jì)算

定義與ω（D）階數(shù)相同的調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)概率矩陣P（D）為

式中，Pf，1（D），…，Pf，n（D）為操作序列D對(duì)應(yīng)的操作失敗狀態(tài)集中每個(gè)失敗狀態(tài)發(fā)生的概率。對(duì)于操作步驟dx，第k個(gè)操作失敗狀態(tài)S（Cf，k）發(fā)生概率Pf，k（dx）表達(dá)式為

式中：P（F（dx））表示操作dx失敗的概率；P（Cf，k/F （dx））表示在操作dx失敗情況下第k個(gè)元件故障Cf，k發(fā)生的條件概率。

Ps（D）為操作序列D對(duì)應(yīng)的操作成功狀態(tài)發(fā)生的概率，由于操作成功只存在一種情況，不屬于條件概率，對(duì)于操作dx，Ps（dx）表達(dá)式為

式中，P（S（dx））為操作dx成功的概率。

Psd，1（D），…，Psd，m（D）為操作序列D對(duì)應(yīng)的操作成功發(fā)展態(tài)集中每個(gè)操作成功發(fā)展態(tài)發(fā)生的概率，對(duì)于操作dx，第k個(gè)操作成功發(fā)展?fàn)顟B(tài)S（Hs，k）發(fā)生概率Psd，k（dx）表達(dá)式為

式中：Ps（dx）為操作dx操作成功狀態(tài)發(fā)生概率；P （Hs，k/S（dx））為在操作成功狀態(tài)下第k個(gè)發(fā)展故障Hs，k發(fā)生的條件概率。

Pfd，1，1（D），…，Pfd，1，w（D），…，Pfd，n，1（D），…，Pfd，n，v（D）為操作序列D對(duì)應(yīng)的操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)集中n個(gè)操作失敗狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的操作失敗發(fā)展?fàn)顟B(tài)發(fā)生的概率。對(duì)于操作dx，第k個(gè)操作失敗狀態(tài)S （Cf，k）所對(duì)應(yīng)的第z個(gè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)S（Hs，k，z）發(fā)生概率Pfd，k，z（dx）表達(dá)式為

式中：Pf，k（dx）為操作失敗狀態(tài)S（Cf，k）發(fā)生的概率；P （Hf，k，z/Cf，k）為第k個(gè)元件故障Cf，k導(dǎo)致操作失敗狀態(tài)下第z個(gè)發(fā)展故障Hf，k，z發(fā)生的條件概率。

3）風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算

調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)矩陣R（D）表達(dá)式為

式中，·*表示兩個(gè)矩陣對(duì)應(yīng)元素相乘。則調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算公式為

式中：Rd（jVSMk）和RD（VSMk）分別為調(diào)度操作第j步驟dj和調(diào)度操作D在第k個(gè)臨界割集邊界上關(guān)于電壓穩(wěn)定裕度的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

4 算例分析

利用IEEE 118節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)驗(yàn)證本文所提方法有效性，系統(tǒng)單線圖如附圖1所示。通過(guò)對(duì)某電網(wǎng)調(diào)度操作歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，假設(shè)調(diào)度操作成功概率為0.98，操作失敗概率為0.02。開關(guān)與刀閘元件故障導(dǎo)致操作失敗概率如表1所示。

表1 開關(guān)和刀閘操作故障概率Tab.1 Fault probabilities of isolators and switches

采用文獻(xiàn)[5]介紹的CVSR邊界實(shí)用表達(dá)式系數(shù)計(jì)算方法，可確定IEEE 118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)存在3個(gè)臨界割集，如表2～表4所示。

調(diào)度操作執(zhí)行前系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度如表5所示。

表2 臨界割集1上CVSR邊界表達(dá)式擬合結(jié)果Tab.2 FittingresultsofCVSRboundaryoncriticalcut-set1

表3 臨界割集2上CVSR邊界表達(dá)式擬合結(jié)果Tab.3 FittingresultsofCVSRboundaryoncriticalcut-set2

表4 臨界割集3上CVSR邊界表達(dá)式擬合結(jié)果Tab.4 FittingresultsofCVSRboundaryoncriticalcut-set3

表5 操作執(zhí)行前系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度Tab.5 System stability margin before dispatching

以綜合令為例，假設(shè)由于某些原因線路Bus30-Bus38需由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用，利用式（15）～（23）可計(jì)算出本操作的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，如表6所示。

表6 本操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)Tab.6 Risk indices of this dispatching

如表6所示，線路Bus30-Bus38由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用操作之后系統(tǒng)在各臨界割集邊界上的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)R（VSMk）均為正值，表明操作后系統(tǒng)在各臨界割集邊界上電壓穩(wěn)定。但各臨界割集上電壓穩(wěn)定裕度變化率為正，表明與操作之前相比，本操作使得系統(tǒng)在各臨界割集邊界上的電壓穩(wěn)定裕度降低。并且臨界割集3上電壓穩(wěn)定裕度變化率近似為臨界割集1和2上的的3倍，表明本操作導(dǎo)致系統(tǒng)在臨界割集邊界3上的電壓穩(wěn)定裕度降低比率最大。

1）操作過(guò)程中每一步驟風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可將如上綜合令操作分解成為單項(xiàng)令，如表7所示。各步操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果R（VSMk）如表8所示，每個(gè)步驟在各臨界割集上電壓穩(wěn)定裕度變化率如圖5所示。

表7 操作具體步驟（單項(xiàng)令）Tab.7 Steps of comprehensive order（single order）

表8 操作中各步驟風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)Tab.8 Risk indices for every steps in dispatching

圖5 各步在臨界割集上的電壓穩(wěn)定裕度變化率Fig.5 VSMk change rates for every operation step

第3步和第5步斷開線路側(cè)刀閘屬于不帶電操作，不存在操作風(fēng)險(xiǎn)，因此其風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)R（VSMk）與操作前相同。如表8所示，第1步到第6步的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)R（VSMk）均為正值，表明整個(gè)操作過(guò)程中系統(tǒng)始終保持電壓穩(wěn)定。如圖5所示，第1步與第4步操作對(duì)系統(tǒng)在各臨界割集邊界上的電壓穩(wěn)定裕度變化率大于第2步與第6步。第1步發(fā)生開關(guān)爆炸與第4步發(fā)生刀閘瓷瓶斷裂都會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)Bus30失壓，而第2步開關(guān)爆炸與第6步刀閘瓷瓶斷裂會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)Bus38失壓。母線失壓會(huì)自動(dòng)切除與其相連所有設(shè)備，從附圖1可知Bus30失壓切除設(shè)備多于Bus38，對(duì)潮流影響會(huì)更大。因此整個(gè)調(diào)度操作過(guò)程中，更需要注意第1步與第4步的風(fēng)險(xiǎn)防范，有助于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2）不同調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)分析

假設(shè)線路Bus30-Bus38、線路Bus23-Bus24以及主變Bus68-Bus81都執(zhí)行由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用操作，3個(gè)操作的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)R（VSMk）如表9所示，3個(gè)操作在各臨界割集邊界上的電壓穩(wěn)定裕度變化率如圖6所示。

表9 3個(gè)操作風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)Tab.9 Risk indices of the three operations

根據(jù)表9可知，3個(gè)操作的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)R（VSMk）均為正值，表明在3個(gè)操作執(zhí)行過(guò)程中系統(tǒng)始終保持電壓穩(wěn)定。從圖6可以看出，3個(gè)操作都會(huì)造成系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度降低。3個(gè)操作在臨界割集邊界1和2上的電壓穩(wěn)定裕度變化率基本相同，而對(duì)線路Bus30-Bus38操作在臨界割集3上的電壓穩(wěn)定裕度變化率大約為對(duì)其他兩條線路操作的4倍。調(diào)度決策部門可根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行人員安排，有助于合理人員配置，同時(shí)也提高了工作效率。

圖6 3個(gè)操作在臨界割集上的電壓穩(wěn)定裕度變化率Fig.6 VSMk change rate for the three operations

5 結(jié)語(yǔ)

本文以割集功率空間上靜態(tài)電壓穩(wěn)定域（CVSR）為基礎(chǔ)，提出了一種同時(shí)考慮調(diào)度操作成功和失敗場(chǎng)景的調(diào)度操作風(fēng)險(xiǎn)量化模型。利用系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度來(lái)表征系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平，能夠在調(diào)度操作執(zhí)行之前分析操作給系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定所帶來(lái)的影響，為調(diào)度操作的關(guān)鍵步驟關(guān)聯(lián)相應(yīng)的量化風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)?？梢灾笇?dǎo)調(diào)度操作人員提前制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施，以保證操作的安全性，以及為調(diào)度決策部門進(jìn)行人員安排提供參考依據(jù)。

[1]余貽鑫（Yu Yixin）.安全域的方法學(xué)及實(shí)用性結(jié)果（Methodology of security region and practical results）[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)（Journal of Tianjin University），2003，36 （5）：525-528.

[2]余貽鑫（Yu Yixin）.電力系統(tǒng)安全域方法研究述評(píng)（Review of study on methodology of security regions of power system）[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)（Journal of Tianjin University），2008，41（6）：635-646.

[3]余貽鑫，宿吉峰，賈宏杰，等（Yu Yixin，Su Jifeng，Jia Hongjie，et al）.電力大系統(tǒng)電壓穩(wěn)定可行域可視化初探（Study on visualization of voltage stability feasible region of bulk power system）[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化（Automation of Electric Power Systems），2001，25（22）：1-5.

[4]韓琪，余貽鑫，李慧玲，等（Han Qi，Yu Yixin，Li Huiling，et al）.電力系統(tǒng)注入空間靜態(tài)電壓穩(wěn)定域邊界的實(shí)用表達(dá)式（A practical boundary expression of static voltage stability region in injection space of power systems）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2005，25 （5）：8-14.

[5]李慧玲，余貽鑫，韓琪，等（Li Huiling，Yu Yixin，Han Qi，et al）.割集功率空間上靜態(tài)電壓穩(wěn)定域的實(shí)用邊界（Practical boundary of static voltage stability region in cut-set power space of power systems）[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化（Automation of Electric Power Systems），2005，29（4）：18-23.

[6] 王成山，徐曉菲，余貽鑫，等（Wang Chengshan，Xu Xiaofei，Yu Yixin，et al）.基于割集功率空間上的靜態(tài)電壓穩(wěn)定域局部可視化方法（Visualization of power system static voltage stability region in cut-set space）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2004，24（9）：13-18.

[7]郭創(chuàng)新，朱傳柏，曹一家，等（Guo Chuangxin，Zhu Chuanbai，Cao Yijia，et al）.基于多智能體的全面防誤策略及智能操作票生成系統(tǒng)（An overall anti-maloperation strategy based on multi-agent system and implementation of intelligent switching order generation system）[J].電網(wǎng)技術(shù)（Power System Technology），2006，30（4）：50-54.

[8]葉雷，殷自力（Ye Lei，Yin Zili）.考慮二次設(shè)備的智能防誤操作票系統(tǒng)（Intelligent anti-misoperation operation ticket system considering secondary device）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA）2011，23（6）：145-149.

[9]劉強(qiáng)，周明，李耿銀，等（Liu Qiang，Zhou Ming，Li Gengyin，et al）.具有計(jì)算分析功能的電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)（Power system dispatching order generating system with calculation and analysis functions）[J].電網(wǎng)技術(shù)（Power System Technology），2005，29（7）：68-73.

[10]黎靜華，栗然（Li Jinghua，Li Ran）.基于多Agent的倒閘操作票生成系統(tǒng)（System of making switching operation sheet based on multi-agent system）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2005，17 （6）：17-21.

[11]王文林，洪天炘（Wang Wenlin，Hong Tianxin）.新型調(diào)度操作票系統(tǒng)防誤技術(shù)研究與應(yīng)用（New adjust operation ticket system defends the mistake technical research and application）[J].電網(wǎng)技術(shù)（Power System Technology），2006，30（S）：579-582.

[12]高明，陳珂寧，李文云（Gao Ming，Chen Kening，Li Wenyun）.云南電網(wǎng)調(diào)度操作安全風(fēng)險(xiǎn)防控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)（Security risk prevention and control system for dispatch operations of Yunnan power grid）[J].電力自動(dòng)化設(shè)備（Automation of Electric Power Systems），2011，31（9）：129-133，138.

[13]余貽鑫，王東濤，王成山，等（Yu Yixin，Wang Dongtao，Wang Chengshan，et al）.基于安全域的輸電系統(tǒng)概率安全評(píng)估系統(tǒng)框架（Framework of security region based probabilistic security assessment for power transmission system）[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)（Journal of Tianjin University），2007，40（6）：699-703.

[14]王東濤，余貽鑫，付川，等（Wang Dongtao，Yu Yixin，F(xiàn)u Chuan，et al）.基于實(shí)用動(dòng)態(tài)安全域的輸電系統(tǒng)概率動(dòng)態(tài)安全評(píng)估（Practical dynamic security region based probabilistic dynamic security assessment of power transmission system）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2007，27（7）：29-33.

[15]李文沅.電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型、方法和應(yīng)用 [M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[16]劉鎧瀅，蔡述濤，張堯（Liu Kaiying，Cai Shutao，Zhang Yao）.基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判的電網(wǎng)規(guī)劃方法（The power network planning method based on risk evaluation）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2007，27 （22）：69-73.

[17]張曉輝，李穎，盧志剛（Zhang Xiaohui，Li Ying，Lu Zhigang）.風(fēng)險(xiǎn)理論思想下的輸電線路脆弱性綜合分析（Transmission lines vulnerability assessment by the application of risk theory）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2012，24（2）：35-40.

[18]楊國(guó)旺，王均華，楊淑英（Yang Guowang，Wang Junhua，Yang Shuying）.故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的應(yīng)用（Application of fault tree analysis to largescale power transformer faults study）[J].電網(wǎng)技術(shù)（Power System Technology），2006，30（S）：367-371.

附圖1 IEEE 118節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖Additional Fig.1 Single line diagram of IEEE 118-bus system

關(guān)于論文中的圖

1.圖要精選，應(yīng)具有自明性，切忌與表及文字表述重復(fù)。

2.圖要精心設(shè)計(jì)和繪制，要大小適中，線條均勻，主輔線分明。

3.坐標(biāo)圖標(biāo)目中的量和單位符號(hào)應(yīng)齊全，并分別置于縱、橫坐標(biāo)軸的外側(cè)。

4.圖中的術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、單位等應(yīng)與表格及文字表述所用的一致。

摘編于《中國(guó)高等學(xué)校自然科學(xué)學(xué)報(bào)編排規(guī)范》（修訂版）

Risk Assessment of Static Voltage Stability for Dispatching Operation

CHAO Zhu1，HU Shi-zhao1，LU Yue-feng1，CHEN Dong1，ZENG Yuan2
（1.Dispatching and Control Center，Guangdong Power Grid，Guangzhou 510699，China；2.School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

Exactly describing voltage stability margin can be used to help operators to make reasonable risk management and control measurements．A quantitative method of dispatching operation risk is proposed in this paper，by considering direct and indirect risk from operation success and failure．In this method，the dispatching operation risk is transformed to the risk of a series of risk states and voltage stability margin is used to reflect risk level of power system，which could weigh the influence of dispatching operation on pre-operating voltage stability．It can be used to help draft control measurements on voltage stability，which could improve system secure and stable operation.Finally，the effectiveness of proposed method is validated by IEEE 118-bus system

dispatching operation；risk source；cut-set space；stability region；risk assessment

TM734

A

1003-8930（2013）06-0042-08

潮 鑄（1988—），男，碩士，工程師，主要從事廣東電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作。Email：piero19880130@163.com

呼士召（1984—），男，碩士，工程師，主要從事廣東電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作。Email：93409599@qq.com

魯躍峰（1985—），男，碩士，工程師，主要從事廣東電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作。Email：luyuefeng_2010@163.com

2013-06-17；

2013-07-24

廣東電網(wǎng)調(diào)度操作安全風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估模型研究及實(shí)用系統(tǒng)建設(shè)研究項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51277128）