地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)

喬 亮，楊 麗，鄭 亮，饒 鈺，王瀟煜，肖紅玉

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地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)

喬 亮1，楊 麗2，鄭 亮2，饒 鈺1，王瀟煜2，肖紅玉1

(1.國(guó)網(wǎng)洛陽(yáng)供電公司，河南 洛陽(yáng)471000；2.南瑞集團(tuán)公司(國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院)，江蘇 南京 211106)

通過(guò)對(duì)目前電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全分析領(lǐng)域的研制背景分析，提出了地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)的可行性，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的主要功能、關(guān)鍵技術(shù)和性能指標(biāo)。地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)從SCADA/EMS實(shí)時(shí)獲取在線數(shù)據(jù)，利用分布式并行計(jì)算平臺(tái)快速找出各類(lèi)安全隱患，給出綜合智能告警信息，展示給調(diào)度員，可方便地實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)與省級(jí)電網(wǎng)不同調(diào)度控制中心的信息集成。通過(guò)在洛陽(yáng)電網(wǎng)的研發(fā)和實(shí)施驗(yàn)證了該系統(tǒng)不僅可以大幅度提高本地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)安全預(yù)警能力，還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)本地電網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤與異常信息，自動(dòng)報(bào)警并給出詳細(xì)信息，大大提高了系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性，是未來(lái)地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行必不可少的工具。

穩(wěn)定性分析；地區(qū)電網(wǎng)；數(shù)據(jù)整合；模型校正

0 引言

隨著社會(huì)用電需求快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，負(fù)荷成分變化顯著，電網(wǎng)特性變得更加復(fù)雜，以上諸多因素困擾著電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定[1]。雖然區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)提高了運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，但同時(shí)帶來(lái)了一些新問(wèn)題：輸電結(jié)構(gòu)老化，分布式電源大量注入，新型控制設(shè)備投入使用[2]；加之電力市場(chǎng)化進(jìn)程的推進(jìn)[3]，經(jīng)濟(jì)利益與系統(tǒng)安全的博弈迫使系統(tǒng)在更多的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行在其極限水平，電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境被進(jìn)一步惡化[4]。如今，局部故障的波及范圍更大，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行的因素也越來(lái)越多，日益增多的管轄設(shè)備及運(yùn)行方式使得調(diào)度員的工作壓力和工作量越來(lái)越大，一旦發(fā)生連鎖性故障和大面積停電[5]，調(diào)度運(yùn)行人員則不可避免地陷入海量數(shù)據(jù)中，難以做出快速、有效的決策。

目前，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已在我國(guó)各級(jí)電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，大大減輕了調(diào)度運(yùn)行人員的工作難度和壓力，但是隨著電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題日益成為影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素[6]，原有的SCADA/EMS系統(tǒng)已不能完全保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求，需要有一套系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)電網(wǎng)的靜態(tài)、暫態(tài)功角，電壓，頻率等安全穩(wěn)定問(wèn)題全面實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警、預(yù)控[7]。在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)上可以全面、準(zhǔn)確地監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行水平，實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，目前已成功在全國(guó)各家網(wǎng)省級(jí)電網(wǎng)公司投入運(yùn)行[8]，成為建立高安穩(wěn)度和高效率的電力系統(tǒng)運(yùn)行保障體系[9-10]的重要工具，同樣在地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行中也發(fā)揮著重要作用。

本文介紹了地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)現(xiàn)方法和性能指標(biāo)，詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)在洛陽(yáng)地調(diào)的應(yīng)用情況。系統(tǒng)從調(diào)度運(yùn)行和運(yùn)行方式規(guī)劃兩個(gè)方面增強(qiáng)了安全穩(wěn)定分析與決策能力，提升了調(diào)度運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)的掌控水平，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和科學(xué)調(diào)度起到有力的技術(shù)支撐。

1 總體框架

1.1 功能框架

地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)充分利用地調(diào)和省調(diào)EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)，在線跟蹤電網(wǎng)實(shí)際工況，采用獨(dú)立的支撐平臺(tái)進(jìn)行面向安全穩(wěn)定分析的數(shù)據(jù)整合，生成滿足安全穩(wěn)定計(jì)算使用的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行大量的靜態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定分析計(jì)算；周期性地評(píng)估潛在故障對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警；指出電網(wǎng)在正常方式、非正常方式下可能存在的靜態(tài)和暫態(tài)安全穩(wěn)定問(wèn)題和危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算斷面安全穩(wěn)定極限功率和地區(qū)電網(wǎng)受電能力，并提出科學(xué)的具有實(shí)際指導(dǎo)意義的預(yù)防控制輔助決策。

1.2 硬件體系結(jié)構(gòu)

依據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行管理的“統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理”原則[11]，在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)與地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)有系統(tǒng)一體化建設(shè)，采用統(tǒng)一的圖形格式和界面風(fēng)格，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一體化運(yùn)行、一體化維護(hù)和一體化使用。

系統(tǒng)硬件和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖1所示，硬件平臺(tái)主要由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、終端服務(wù)器等構(gòu)成，為提高運(yùn)行的可靠性，應(yīng)用服務(wù)器采用雙機(jī)冗余備用機(jī)制，當(dāng)其中一臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器不可用時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)備用服務(wù)器上的相應(yīng)應(yīng)用，保障系統(tǒng)內(nèi)各應(yīng)用的冗余運(yùn)行；由多個(gè)計(jì)算服務(wù)器組成計(jì)算機(jī)群，構(gòu)成高速并行計(jì)算子系統(tǒng)，采用“1＋”功能機(jī)制，協(xié)調(diào)計(jì)算資源在多個(gè)用戶之間的優(yōu)化分配；通信服務(wù)采用雙網(wǎng)絡(luò)接口、雙電源模塊，正常工作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)信息在冗余網(wǎng)絡(luò)上分流傳輸，如發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，則迅速切換到另外的網(wǎng)絡(luò)，可大大增加網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

圖1 系統(tǒng)硬件和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)模型整合技術(shù)

目前各地區(qū)電網(wǎng)均建有本地的SCADA/EMS系統(tǒng)[12]，地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)充分利用了本地區(qū)及上級(jí)電網(wǎng)公司的SCADA/EMS的在線模型，并整合了多種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源。對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)外的大區(qū)或省調(diào)模型，由于地區(qū)模型不能提供計(jì)算所需的全部數(shù)據(jù)，為此本系統(tǒng)還考慮了在線數(shù)據(jù)和離線計(jì)算數(shù)據(jù)整合以及外網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)等值的問(wèn)題[13]。

2.2 分布式計(jì)算平臺(tái)

在線穩(wěn)定計(jì)算是一個(gè)計(jì)算數(shù)據(jù)量巨大的系統(tǒng)，為了保證預(yù)警的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)采用基于流程組態(tài)與多工作域動(dòng)態(tài)優(yōu)化的分布式并行計(jì)算平臺(tái)支撐安全穩(wěn)定并行計(jì)算，以多用戶集群計(jì)算平臺(tái)支撐離線分析計(jì)算系統(tǒng)。通過(guò)基于組態(tài)的機(jī)群管理系統(tǒng)，組成計(jì)算機(jī)群，整個(gè)計(jì)算機(jī)群可協(xié)調(diào)計(jì)算資源在多個(gè)用戶之間的優(yōu)化分配：根據(jù)登錄用戶數(shù)量、機(jī)群節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)算任務(wù)等信息，對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行優(yōu)化分配以充分利用系統(tǒng)資源，從而提高離線研究效率。如此，可以滿足多個(gè)用戶同時(shí)分析計(jì)算支持多個(gè)使用人員同時(shí)進(jìn)行研究，并能夠根據(jù)離線計(jì)算服務(wù)器空閑情況和同時(shí)使用人員數(shù)量，動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的充分利用。

2.3 智能化的在線預(yù)警預(yù)想故障集自適應(yīng)篩選

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)暫態(tài)安全穩(wěn)定分析的計(jì)算故障數(shù)目具有較大規(guī)模，這將大大加重了系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)擔(dān)。為提高計(jì)算速度，減少計(jì)算規(guī)模，本系統(tǒng)提出了暫態(tài)安全穩(wěn)定在線預(yù)警預(yù)想故障集的自適應(yīng)篩選方法[14]，在每輪計(jì)算中不僅需要減少時(shí)域仿真計(jì)算的故障集數(shù)目，而且不能遺漏暫態(tài)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵故障。故障集的篩選主要包含以下兩個(gè)步驟。

1) 預(yù)想故障集動(dòng)態(tài)過(guò)濾：根據(jù)電網(wǎng)元件的投停信息，剔除預(yù)想故障集中實(shí)際不可能存在的故障；根據(jù)元件名稱變化等信息對(duì)預(yù)想故障集中計(jì)算算例描述的正確性進(jìn)行修正。

2) 預(yù)想故障集動(dòng)態(tài)篩選：根據(jù)電網(wǎng)上一時(shí)間斷面的各個(gè)預(yù)想故障的裕度、上一時(shí)間斷面與當(dāng)前時(shí)間斷面的運(yùn)行方式的比較結(jié)果以及其他篩選規(guī)則，將裕度較大的評(píng)估預(yù)想故障從相應(yīng)預(yù)想故障全集中剔除，從而減小當(dāng)前時(shí)間斷面下在線暫態(tài)安全評(píng)估考察的預(yù)想故障集的算例規(guī)模，基于此進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選。

預(yù)想故障集動(dòng)態(tài)篩選是該算法的核心：首先依據(jù)電網(wǎng)上一時(shí)間斷面的各個(gè)預(yù)想故障的穩(wěn)定裕度和穩(wěn)定模式識(shí)別那些影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵電網(wǎng)元件；再根據(jù)當(dāng)前這些元件運(yùn)行狀態(tài)的變化確定篩選預(yù)想故障的新門(mén)檻值；最后將本輪預(yù)想故障的預(yù)估裕度與該門(mén)檻值比較，將裕度較大的評(píng)估預(yù)想故障從相應(yīng)預(yù)想故障全集中剔除，篩選出那些需要重新計(jì)算穩(wěn)定裕度的故障，從而減小當(dāng)前時(shí)間斷面下在線暫態(tài)安全評(píng)估考察的預(yù)想故障集的規(guī)模，使得電網(wǎng)安全穩(wěn)定模式隨著電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化，系統(tǒng)的預(yù)想故障集的計(jì)算規(guī)模也應(yīng)隨著改變，從而提高了在線暫態(tài)安全評(píng)估計(jì)算的效率和系統(tǒng)性能，具有一定的有效性和工程實(shí)用性。

2.4 電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性量化指標(biāo)

系統(tǒng)基于初始工況對(duì)電網(wǎng)安全全方面的評(píng)估，主要包括暫態(tài)安全穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定、靜態(tài)安全穩(wěn)定和短路電流在內(nèi)的各類(lèi)安全穩(wěn)定進(jìn)行量化評(píng)估，不僅給出了安全穩(wěn)定裕度，而且能夠給出調(diào)控措施的安全穩(wěn)定控制的靈敏度或參與因子，為保障各類(lèi)安全穩(wěn)定要求的快速綜合優(yōu)化控制決策、滿足在線控制對(duì)決策時(shí)間的要求提供了理論基礎(chǔ)。

薛禹勝院士發(fā)明的EEAC算法[15]是穩(wěn)定性量化方法的核心，這是唯一經(jīng)過(guò)嚴(yán)格證明，并投入工程實(shí)用的暫態(tài)穩(wěn)定量化分析方法：首先通過(guò)時(shí)域仿真，得到預(yù)想故障下的系統(tǒng)運(yùn)行軌跡；然后，通過(guò)保穩(wěn)-降維變換，將多機(jī)系統(tǒng)的功角穩(wěn)定問(wèn)題轉(zhuǎn)換為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的同類(lèi)問(wèn)題；再利用等面積法則判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并計(jì)算暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度。

2.5 電網(wǎng)模型和狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)模型校正

在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)具備多級(jí)數(shù)據(jù)檢查功能，對(duì)于模型和數(shù)據(jù)中錯(cuò)誤與異常信息可自動(dòng)報(bào)警，并給出詳細(xì)信息；能夠根據(jù)安全穩(wěn)定分析的需要，利用省調(diào)EMS提供的模型和數(shù)據(jù)，自動(dòng)補(bǔ)齊地調(diào)EMS缺少的模型和數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)從EMS系統(tǒng)獲得本地區(qū)的模型數(shù)據(jù)后，將模型導(dǎo)入本系統(tǒng)的同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行模型校驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)CIM模型里由于人工維護(hù)或者信息錯(cuò)誤等造成的模型設(shè)置問(wèn)題，如變壓器、交流線段、容抗器、刀閘等存在的設(shè)備參數(shù)問(wèn)題；同時(shí)系統(tǒng)在使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的過(guò)程中還會(huì)發(fā)現(xiàn)狀態(tài)估計(jì)模型的錯(cuò)誤，如缺少電氣島信息、拓?fù)涔?jié)點(diǎn)格式等錯(cuò)誤。這些發(fā)現(xiàn)能有效提高電網(wǎng)模型的準(zhǔn)確性，減少了人工糾錯(cuò)的工作量，促進(jìn)了地區(qū)電網(wǎng)的建設(shè)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

洛陽(yáng)地區(qū)電網(wǎng)存在局部地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱、電源分布不均，易造成地區(qū)電網(wǎng)失穩(wěn)或引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致大面積停電的風(fēng)險(xiǎn)。如果僅僅依賴于調(diào)度運(yùn)行人員的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及反應(yīng)速度來(lái)進(jìn)行調(diào)控，具有很大的風(fēng)險(xiǎn)。尤其電力系統(tǒng)失穩(wěn)的暫態(tài)過(guò)程十分短暫，要對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行全局性實(shí)時(shí)控制，目前的技術(shù)水平還達(dá)不到，這使得洛陽(yáng)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)研究勢(shì)在必行。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

洛陽(yáng)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)于2009年開(kāi)始建設(shè)，由于電網(wǎng)規(guī)模和故障仿真特性，為了保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)硬件采用IBM X3550系列PC服務(wù)器和惠普DC7400系列商用機(jī)，服務(wù)器采用LINUX操作系統(tǒng)，為在線系統(tǒng)行海量運(yùn)算提供硬件支持。當(dāng)電網(wǎng)處于緊急情況時(shí)，將在6 s內(nèi)給出故障和異常智能報(bào)警報(bào)告，并在二三分鐘內(nèi)給出綜合預(yù)警報(bào)告。以“8·14”美加大停電為例，當(dāng)兩重開(kāi)斷之間的間隔時(shí)間不小5 min時(shí)，所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性能可以滿足實(shí)用要求。

根據(jù)洛陽(yáng)電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用需求，在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)預(yù)警子系統(tǒng)和調(diào)度預(yù)案子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)可以同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行，相互之間沒(méi)有影響。主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實(shí)時(shí)預(yù)警子系統(tǒng)面向調(diào)度運(yùn)行人員：基于實(shí)時(shí)方式數(shù)據(jù)，在線生成穩(wěn)定計(jì)算所需要的潮流、穩(wěn)定和故障表等計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)安全穩(wěn)定綜合評(píng)估和預(yù)警、預(yù)防控制輔助決策；調(diào)度預(yù)案子系統(tǒng)主要面向方式運(yùn)行人員：通過(guò)數(shù)據(jù)接口功能和操作開(kāi)關(guān)，獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)、狀態(tài)估計(jì)保存算例、DPF結(jié)果、歷史CASE保存算例等進(jìn)行離線研究，可以利用圖形化手段實(shí)現(xiàn)方式的修改和調(diào)整，進(jìn)行電網(wǎng)正常方式、檢修方式安全穩(wěn)定分析和輸電斷面極限計(jì)算，研究歷史、未來(lái)電網(wǎng)不同方式的網(wǎng)絡(luò)特性，并提供輔助決策指導(dǎo)建議。

3.2 主要功能

為了滿足洛陽(yáng)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的實(shí)際需求，洛陽(yáng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)配備了安全穩(wěn)定在線監(jiān)視、在線安全穩(wěn)定分析和預(yù)警、調(diào)度運(yùn)行輔助決策、穩(wěn)定裕度評(píng)估、安全自動(dòng)裝置策略校核及輔助決策等功能。

3.2.1 安全穩(wěn)定在線監(jiān)視

針對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行工況，計(jì)算線路、主變等設(shè)備負(fù)載率和母線電壓安全裕度，并進(jìn)行排序與電網(wǎng)安全預(yù)警；同時(shí)還監(jiān)視地調(diào)調(diào)管范圍內(nèi)的安自、第三道防線裝置情況。

3.2.2 在線安全穩(wěn)定分析和預(yù)警

根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)電網(wǎng)，對(duì)本地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱性分析、靜態(tài)安全分析、靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析、短路電流分析、暫態(tài)安全穩(wěn)定分析等分析計(jì)算等，在靜態(tài)安全分析中還考慮了備自投裝置動(dòng)作策略。

3.2.3 調(diào)度運(yùn)行輔助決策

針對(duì)以上兩個(gè)功能的計(jì)算結(jié)果，對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)和預(yù)想故障后不安全的情況計(jì)算輔助決策措施，系統(tǒng)支持靜態(tài)安全輔助決策、靜態(tài)電壓穩(wěn)定輔助決策、短路電流輔助決策和暫態(tài)安全輔助決策；可以有效地解決電網(wǎng)設(shè)備過(guò)載的輔助決策中支持負(fù)荷轉(zhuǎn)供的控制措施，為調(diào)度運(yùn)行人員提供運(yùn)行方式調(diào)整建議。

3.2.4 穩(wěn)定裕度評(píng)估

分析計(jì)算斷面的輸電極限，綜合了靜態(tài)安全、暫態(tài)安全穩(wěn)定性的要求，提供斷面極限的約束故障及約束性穩(wěn)定問(wèn)題。該功能為調(diào)度運(yùn)行人員提供實(shí)時(shí)斷面控制建議，并為運(yùn)行方式人員基于歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析提供技術(shù)手段。

3.2.5 安全自動(dòng)裝置策略校核及輔助決策

基于電網(wǎng)運(yùn)行工況，針對(duì)安穩(wěn)系統(tǒng)覆蓋的預(yù)想故障，搜索離線策略表中對(duì)應(yīng)的控制策略，進(jìn)行安全穩(wěn)定分析，校核安穩(wěn)系統(tǒng)策略、第三道防線策略、備自投策略的適應(yīng)性；針對(duì)安穩(wěn)系統(tǒng)覆蓋的預(yù)想故障，根據(jù)給定的候選控制措施，在線進(jìn)行安穩(wěn)系統(tǒng)策略的優(yōu)化計(jì)算。

3.3 技術(shù)指標(biāo)

通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)進(jìn)行168 h連續(xù)運(yùn)行考機(jī)，沒(méi)有出現(xiàn)死機(jī)、崩潰等現(xiàn)象，系統(tǒng)可用率不小于99.98%，系統(tǒng)從EMS數(shù)據(jù)接口讀取數(shù)據(jù)的周期<5 min，在線計(jì)算故障掃描的平均周期(對(duì)50個(gè)故障，含安全分析和極限功率計(jì))<10 min；具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的畫(huà)面調(diào)用響應(yīng)時(shí)間10 s；畫(huà)面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新周期為5~10 s。

在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)，系統(tǒng)采用了目前最佳快速計(jì)算算法，能夠兼容PSASP 6.28潮流計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算處理的模型。經(jīng)驗(yàn)證，主要計(jì)算指標(biāo)可達(dá)到如下：1) 樞紐變電站母線電壓相對(duì)誤差<2%；2) 聯(lián)絡(luò)線功率相對(duì)誤差<3%；3) 穩(wěn)定分析與預(yù)警的準(zhǔn)確度＞99.98%；4) 220 kV斷面極限輸送功率誤差<20 MW；5) 潮流和穩(wěn)定計(jì)算程序允許節(jié)點(diǎn)數(shù)>2 000個(gè)；6) 潮流和穩(wěn)定計(jì)算程序允許發(fā)電機(jī)數(shù)>150個(gè)。

3.4 運(yùn)行情況

系統(tǒng)自2011年正式上線運(yùn)行以來(lái)，已成為洛陽(yáng)電網(wǎng)日常運(yùn)行必不可少的工具，對(duì)于推動(dòng)電網(wǎng)計(jì)算分析科技進(jìn)步和建立本地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定防御系統(tǒng)意義重大。其重要意義主要表現(xiàn)在：1) 系統(tǒng)可全面、準(zhǔn)確地監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行水平，分析系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，建立起一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的安全預(yù)警檢測(cè)體系；2) 具備快速自動(dòng)分析、發(fā)現(xiàn)和調(diào)控，避免線路開(kāi)斷事故導(dǎo)致的連鎖反應(yīng)，并給出消除隱患的控制措施，使得運(yùn)行人員可以第一時(shí)間掌握電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定水平，還能夠?yàn)檎{(diào)度運(yùn)行人員提供當(dāng)前運(yùn)行方式下的電網(wǎng)預(yù)防控制措施方案；3) 系統(tǒng)為洛陽(yáng)電網(wǎng)運(yùn)行的精細(xì)化管理提供了技術(shù)手段，可提高輸變電設(shè)備資源的利用率，直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)論

本文介紹了地區(qū)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的功能框架和體系結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了所采用的關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用情況，通過(guò)洛陽(yáng)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行情況，證實(shí)了該系統(tǒng)已經(jīng)成熟，能大幅度提高地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)安全預(yù)警水平，對(duì)于推動(dòng)地區(qū)電網(wǎng)分析計(jì)算科技進(jìn)步和建立地區(qū)電網(wǎng)級(jí)安全穩(wěn)定防御系統(tǒng)意義重大。地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行從離線電網(wǎng)潮流穩(wěn)定計(jì)算分析進(jìn)入到了在線穩(wěn)定計(jì)算分析、預(yù)警、制定預(yù)防性控制策略的新階段，形成了全方位電網(wǎng)安全防御體系，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展具有重要作用。

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(編輯 魏小麗)

On-line security and stability analysis with pre-alarm and decision-making supporting system forregional power grids

QIAO Liang1, YANG Li2, ZHENG Liang2, RAO Yu1, WANG Xiaoyu2, XIAO Hongyu1

(1. State Grid Luoyang Power Supply Company, Luoyang 471000, China; 2. NARI Group Corporation/State Grid Electric Power Research Institute, Nanjing 211106, China)

The main functions, key technologies and performance indicators of the on-line security and stability analysis with pre-alarm and decision-making supporting system for regional power grids are recommended in real-time grid monitoring and real-time pre-alarm. The development background of the field of dynamic security analysis of power network is analyzed, and the feasibility of regional power network security and stability is proposed. The system reads on-line data from SCADA/EMS and rapidly identifies all kinds of potential safety problems and the abnormal information from the model of power grids with the use of distributed parallel computing platform, it can quickly find out all kinds of potential safety problems, give a comprehensive intelligent alarm information, and provide accurate alarm correct treatment strategies for dispatch staff to adjust the different degrees of control center of information integration. The system is verified by power development and implementation in Luoyang, which not only greatly improves local grid real-time safety early warning ability, but also enhances the accuracy of the system model by finding data errors and abnormal information from the local power grid model. It has been proved that, this system is an essential tool for the future development of the regional power grid.

stability analysis; regional power grid; data integration; model correction

10.7667/PSPC152106

2015-12-03；

2016-02-22

喬 亮(1978-)，男，工程師，主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度運(yùn)行；楊 麗(1985-)，女，通信作者，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)工程；E-mial: yangli2@sgepri.sgcc.com.cn 鄭 亮(1978-)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)在線分析與控制。