電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行全過程風(fēng)險(xiǎn)跟蹤與動態(tài)調(diào)控技術(shù)

董昌騰

（國網(wǎng)山東省電力公司冠縣供電公司，山東聊城，252500）

0 引言

傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)評估及診斷主要是針對某一時期的風(fēng)險(xiǎn)狀況采取對應(yīng)措施，忽視前一調(diào)度階段帶來的影響，不能有效反映電網(wǎng)運(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)水平。針對這一問題，本文加大了對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程性風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及動態(tài)調(diào)控技術(shù)的研究，通過分析電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行不同階段的運(yùn)行特點(diǎn)，提出動態(tài)調(diào)控技術(shù)，能保證電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行處于全面監(jiān)控狀態(tài)下，有利于降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，確保供電可靠性。

1 風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及動態(tài)調(diào)控體系

1.1 風(fēng)險(xiǎn)跟蹤方法

圖1 總體流程示意圖

通常來講，調(diào)度運(yùn)行時間間隔越長，則系統(tǒng)會面臨更多風(fēng)險(xiǎn)因素，容易加大風(fēng)險(xiǎn)控制難度。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，其內(nèi)外部運(yùn)行條件會發(fā)生變化，故障預(yù)測信息逐步完善，能保證風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及動態(tài)調(diào)控的有效性和精準(zhǔn)化，在保證電力系統(tǒng)供電安全性方面有重要意義。另外，中短期調(diào)度時期產(chǎn)生的組合信息將作為日前調(diào)度時期的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，注重前一調(diào)度階段對之后階段的影響。為了準(zhǔn)確監(jiān)測電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行不斷變化的風(fēng)險(xiǎn)信息，本文提出了以下的電力系統(tǒng)過程性風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及調(diào)控技術(shù)流程圖。

表1 故障概率定級標(biāo)準(zhǔn)

本文提到的中短期、日前及日內(nèi)等多個調(diào)度階段的風(fēng)險(xiǎn)信息采集和風(fēng)險(xiǎn)控制方法存在一定差異，但是風(fēng)險(xiǎn)跟蹤體系是相同的，都采用風(fēng)險(xiǎn)辨識、評估和定級的監(jiān)測方法。在風(fēng)險(xiǎn)源辨識方面，是指根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源信息以及設(shè)備停運(yùn)模型來得到設(shè)備停運(yùn)率，確定電力系統(tǒng)運(yùn)行時存在的風(fēng)險(xiǎn)問題[1]。不同運(yùn)行階段關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)信息的重點(diǎn)不同，需要根據(jù)各階段的電力調(diào)度特點(diǎn)選用相應(yīng)的分析模型，從而得到準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測結(jié)果。在風(fēng)險(xiǎn)評估環(huán)節(jié)，要預(yù)測故障發(fā)生后產(chǎn)生的后果，確定電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。進(jìn)行預(yù)測故障下配電網(wǎng)的潮流計(jì)算，從而判斷線路以及電力設(shè)備是否存在過載風(fēng)險(xiǎn)。在風(fēng)險(xiǎn)定級方面，主要是按照相關(guān)的定級原則，將風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)轉(zhuǎn)變成多個風(fēng)險(xiǎn)等級。為了更好掌握風(fēng)險(xiǎn)水平，通常利用故障概率等級和產(chǎn)生的后果來確定風(fēng)險(xiǎn)等級，具有定級依據(jù)如表1所示。

1.2 中短期調(diào)度

首先，在風(fēng)險(xiǎn)源信息收集方面，由于這一調(diào)度階段的時間間隔較大，得到的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測信息相對粗糙，得到的信息主要是長時間不發(fā)生變化的信息，包括災(zāi)害預(yù)報(bào)、線路傳輸功率等。提前得到這些風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測信息，是這一時期實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)跟蹤的重要意義。在信息支持下，可進(jìn)一步設(shè)計(jì)動態(tài)調(diào)控方法，當(dāng)監(jiān)測到高風(fēng)險(xiǎn)信息時，要采取適當(dāng)?shù)膭討B(tài)調(diào)控方法來進(jìn)行中短期電力調(diào)度規(guī)劃的優(yōu)化調(diào)整，以便保證系統(tǒng)供電有效性。本文主要利用調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的組合模型進(jìn)行機(jī)組組合優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得中短期調(diào)度方案能有效防范風(fēng)險(xiǎn)，真正做到對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的把控。

1.3 日前調(diào)度

進(jìn)行日前調(diào)度計(jì)劃調(diào)整時，要充分利用風(fēng)險(xiǎn)源信息。日前調(diào)度時間跨度為24h，主要目的在于確定后續(xù)的機(jī)組供電計(jì)劃，確保電力系統(tǒng)供電量滿足用戶實(shí)際需求。一般來講，日前調(diào)度可收集到較為精準(zhǔn)的負(fù)荷監(jiān)測數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，這些信息可通過風(fēng)險(xiǎn)跟蹤獲得并為調(diào)度方案的制定提供參考依據(jù)。實(shí)際制定調(diào)度計(jì)劃時，要建立起考慮災(zāi)害預(yù)報(bào)及設(shè)備性能等參數(shù)的故障分析模型，具體分析故障變化時造成的電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)變化原理，以便針對風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生原因進(jìn)行調(diào)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)管理提供有利條件。在動態(tài)調(diào)整方法選擇上，如果日前調(diào)度階段的風(fēng)險(xiǎn)跟蹤監(jiān)測到高風(fēng)險(xiǎn)信息時，應(yīng)主要采取動態(tài)調(diào)整方法來進(jìn)行這一階段的系統(tǒng)供電計(jì)劃調(diào)整，以便保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。本文主要利用以運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)為基礎(chǔ)的潮流模型進(jìn)行調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)，在已經(jīng)確定的滿足風(fēng)險(xiǎn)防范條件的機(jī)組組合基礎(chǔ)上，優(yōu)化調(diào)整已有的機(jī)組出力計(jì)劃，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效益和風(fēng)險(xiǎn)防控能力，為電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行提供保障。

1.4 日內(nèi)實(shí)時調(diào)度

日內(nèi)實(shí)時調(diào)度指的是針對未來1小時或15分鐘的電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)度，主要目的在于確保電網(wǎng)實(shí)時功率符合既定標(biāo)準(zhǔn)，能保證系統(tǒng)供電過程的順利進(jìn)行。在日內(nèi)實(shí)時調(diào)度時期，風(fēng)險(xiǎn)跟蹤得到的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息較為準(zhǔn)確，并且能及時獲取電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，利用上述信息，不僅計(jì)算得到設(shè)備故障概率，還能識別出故障發(fā)生可能性較高的設(shè)備，以便做好對應(yīng)的防控措施[2]。另外，利用實(shí)時的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測信息，能及時發(fā)現(xiàn)處于高危狀態(tài)的設(shè)備，例如，變壓器過載和線路阻塞等現(xiàn)象，可通過分析設(shè)備狀態(tài)信息有較好掌握，通過及時解決系統(tǒng)內(nèi)故障設(shè)備來保證供電穩(wěn)定性。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)跟蹤監(jiān)測出在高風(fēng)險(xiǎn)信息時，要采取動態(tài)調(diào)控方法進(jìn)行機(jī)組日內(nèi)實(shí)時調(diào)度時期的調(diào)度計(jì)劃調(diào)整，保證調(diào)度計(jì)劃有效落實(shí)到電網(wǎng)運(yùn)行過程中。對高故障發(fā)生率的電力設(shè)備與危險(xiǎn)較高的設(shè)備來講，針對它們引起的風(fēng)險(xiǎn)問題要采取針對性調(diào)控方法。

2 應(yīng)用案例

2.1 中短期調(diào)度

本文主要以某個電力調(diào)度周期為例，具體分析中短期調(diào)度及日前調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及動態(tài)調(diào)控結(jié)果，進(jìn)而說明電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及調(diào)度調(diào)整的有效性。首先在中短期調(diào)度方面，以某直流特高壓工程為例，當(dāng)這一線路產(chǎn)生功率波動時，將對該地區(qū)電網(wǎng)正常運(yùn)行帶來一定影響。將線路中傳輸功率的波動變化看作是風(fēng)險(xiǎn)源，當(dāng)傳輸功率降低15%時，如果不能及時采取調(diào)度措施，將導(dǎo)致區(qū)域電網(wǎng)出現(xiàn)1200MW的功率缺口，多個變電站處于母線電壓較低的狀態(tài)，會加大電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。在調(diào)度措施選擇上，為了加大對功率波動帶來風(fēng)險(xiǎn)的控制，應(yīng)采用基于風(fēng)險(xiǎn)的中短期機(jī)組組合模型，盡可能使供電裝置處于開機(jī)狀態(tài)，從而彌補(bǔ)功率波動造成的功率缺口。

2.2 日前調(diào)度

從日前調(diào)度階段的風(fēng)險(xiǎn)跟蹤結(jié)果來看，災(zāi)害預(yù)報(bào)顯示次日會有臺風(fēng)經(jīng)過聊城市部分區(qū)域，導(dǎo)致周圍地區(qū)遭遇強(qiáng)降雨[3]。這種天氣情況下，使得區(qū)域內(nèi)多個500kV變電站處于強(qiáng)降雨范圍內(nèi)，容易造成線路和設(shè)備損壞等。根據(jù)基于降雨以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的線路故障發(fā)生可能性模型，可觀察到設(shè)備故障率較高，其對應(yīng)的線路為主要風(fēng)險(xiǎn)源。結(jié)合線路運(yùn)行實(shí)際情況和線路潮流計(jì)算結(jié)果，可進(jìn)一步得出故障產(chǎn)生原因和風(fēng)險(xiǎn)等級。為了有效防范這一故障問題，主要借助最優(yōu)潮流模型，進(jìn)行機(jī)組出力組合的優(yōu)化調(diào)整，是提高電力系統(tǒng)供電水平的關(guān)鍵。通過增加周邊機(jī)組的出力，可達(dá)到電力供需平衡的目的。同時降低由于線路故障帶來的風(fēng)險(xiǎn)，可保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。另外，在日內(nèi)實(shí)時調(diào)度方面。由風(fēng)險(xiǎn)跟蹤結(jié)果得出存在有的線路負(fù)載率較高，設(shè)備運(yùn)行時面臨較大風(fēng)險(xiǎn)，要采取緊急控制措施。根據(jù)預(yù)測故障下的電網(wǎng)運(yùn)行分析及潮流計(jì)算，能進(jìn)一步得到風(fēng)險(xiǎn)問題造成的后果，主要體現(xiàn)在通道受阻方面。實(shí)施動態(tài)調(diào)控措施時，在已經(jīng)確定的機(jī)組組合計(jì)劃基礎(chǔ)上，合理調(diào)節(jié)部分機(jī)組處理，以便達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo)。

3 結(jié)論

電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)跟蹤及動態(tài)調(diào)控技術(shù)的使用，能為電網(wǎng)運(yùn)行可靠性提供保障。這一技術(shù)主要采取風(fēng)險(xiǎn)辨別、評估和定級的跟蹤方法，以便及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)問題，為調(diào)度工作有效開展提供有效的風(fēng)險(xiǎn)信息，從而保證電力調(diào)度滿足設(shè)備用電需求。并且在動態(tài)調(diào)控技術(shù)作用下，可結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行情況采取相應(yīng)的調(diào)度措施，有利于降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)水平，體現(xiàn)出重要的現(xiàn)實(shí)意義。