電網事故應急體系模型探討

楊成龍

(四川省電力公司，四川成都610041)

1電網事故應急體系

電網結構復雜、覆蓋面廣，受自然環(huán)境和社會環(huán)境影響較大，其運行涉及的技術系統(tǒng)復雜多樣。電網突發(fā)事故具有涉及環(huán)節(jié)多、災害源多、損失巨大、影響面廣且次生災害多的顯著特點[8]。電網事故應急體系的建立必須緊密結合電網運行和電網突發(fā)事故的特點，除遵循應急體系建設的基本原則外，還要遵守政府主導、電網企業(yè)為主體、社會聯(lián)動、快速有效和技術支持原則。

電網事故應急體系主要包括應急組織體系、應急運作機制、應急預案體系和技術支持系統(tǒng)。其中應急組織體系、運作機制和應急預案體系需基于應急管理理論以及電力應急管理的經驗，充分分析電網大面積停電的風險和危害，結合電網的特點及政府和電力企業(yè)應急工作情況進行建立，應急組織機制包括應急指揮體系的建立、應急管理機構的設置和職責、功能部門劃分及相應職能、應急救援隊伍的建設；應急運作機制包括停電事件分級標準、應急響應工作流程；應急預案體系包括總體應急預

圖1電網事故應急體系結構

2電網事故應急體系工作模型和方法

2.1突發(fā)事件作用下電網運行狀態(tài)的變化

電網在正常方式下，通過常態(tài)控制和調整，發(fā)電與用電負荷平衡，電壓、頻率等參數均控制在正常范圍內。但是電網的穩(wěn)定運行受諸多不安全因素的威脅，在遭受自然災害、外力破壞、人為失誤、設備故障等突發(fā)事件后，繼電保護、安控等裝置按事先設定的原則進行動作，電網結構、運行參數、系統(tǒng)狀態(tài)將變化，電網進入緊急運行狀態(tài)。調度和運行單位緊急進行運行方式的調整，使得電網進入特殊運行狀態(tài)。同時通過應急搶險，逐漸恢復停運的設備、元件和對停電客戶的供電，電網逐步恢復到應急后的穩(wěn)定狀態(tài)。在突發(fā)事件發(fā)生前，往往會基于積累的數據和經驗對突發(fā)事件進行預測預警，并在一定情況下對電網進行預先干預，減少突發(fā)事件對電網的影響。突發(fā)事件作用下電網狀態(tài)變化流程如圖2所示，其中預警預測預干預、應急方式調整、應急搶險工作屬于應急處置內容。

圖2突發(fā)事件作用下電網狀態(tài)變化流程

2.2電網應急體系工作模型

根據電網應急體系結構和應急處置內容，應急工作需在突發(fā)事件作用到電網后，啟動相應預案，組織指揮進行應急調度、方式調整，積極協(xié)同開展應急搶險，將電網狀態(tài)從緊急狀態(tài)轉變?yōu)閼焙蟮姆€(wěn)定狀態(tài)。應急處置工作內容主要包括，一是可采用基于關鍵鏈的應急響應方法，在包含眾多專業(yè)、眾多種類的應急預案體系中快速、科學地決策并結合實際啟動相對應的應急預案，分析確定整個應急處置的關鍵環(huán)節(jié)；二是可采用基于協(xié)同論的應急處置方法，依據確定的預案和關鍵環(huán)節(jié)，在應急組織體系和技術支持系統(tǒng)的支撐下調集和協(xié)同各種應急資源緊急開展應急調度、方式調整和應急搶險、恢復等應急處置工作。根據應急處置內容和應急體系結構，電網事故應急體系工作的框架模型構造如圖3所示。

圖3電網事故應急體系工作模型

其中，電網緊急狀態(tài)包括事故后電網運行參數S={V，δ，f，P，Q，t…}、電網結構參數 Z、以及相對正常狀態(tài)的變化量ΔS、ΔZ；突發(fā)事件信息E指突發(fā)事件種類、嚴重程度、影響范圍等，E={c，l，b}。 二者作為應急體系工作模型的輸入狀態(tài)量。應急后的穩(wěn)定狀態(tài)包括電網運行參數和電網結構參數及應急處置完成的時間。

應急預案體系、應急組織體系和技術支持系統(tǒng)是應急體系工作模型的基礎數據。應急預案體系P為應急預案啟動模塊提供分層、分類的專項、專業(yè)和現(xiàn)場預案{p}；應急組織體系O包括應急指揮、應急救援力量、應急功能機構等人力資源，O={I，R，F(xiàn)…},技術支持系統(tǒng)T包括應急體系運作的通信、信息發(fā)布、電源的硬件支撐和應急指揮、調度運行、應急決策、應急資源管理、客戶服務等軟件支撐，T={C，I，P；Z，D，R，C}為協(xié)同控制應急組織提供人力和物質基礎。

2.3基于關鍵鏈的應急響應方法

關鍵鏈方法是以色列學者高德拉特提出的一種基于約束理論的任務管理方法。關鍵鏈方法強調在制定項目計劃時考慮現(xiàn)實存在的資源約束、在項目執(zhí)行過程中的動態(tài)管理以及整個項目管理流程的持續(xù)改進，并可以全力保證關鍵環(huán)節(jié)所需要的時間和資源，非關鍵環(huán)節(jié)在不占用關鍵環(huán)節(jié)的時間和同類資源時可以與關鍵環(huán)節(jié)并行啟動，否則就讓關鍵環(huán)節(jié)先行啟動。

電網事故應急處置是一項復雜、時間性極強的任務，特別是對電網大面積停電事故的應急處置尤其如此。對于應急處置這一任務，關鍵鏈方法也具有應用的普遍意義。利用關鍵鏈方法，在電網進入緊急狀態(tài)后，快速辨明事故類型，并分析出事故處理的關鍵環(huán)節(jié)和非關鍵環(huán)節(jié)，為高效快速進行應急處置提供直接有效的依據。

在電網應急調度方面，根據分析出的關鍵環(huán)節(jié)，在齊全完備、縱橫交錯、全面覆蓋的停電事故綜合預案體系中快速定位應啟動的預案，并根據已有資源，以關鍵環(huán)節(jié)為主線開展應急調度處理，具體運作流程如圖4所示。

上海能源消費結構隨著經濟結構深度調整而趨于合理。第一、二產業(yè)能源消費比重持續(xù)下降，第三產業(yè)和居民能源消費比重相應上升。1980年-2017年，第一、二產業(yè)能源消費比重分別由3.3%和77.7%降至0.6%和52%，第三產業(yè)則由9.1%增至36.2%。受上海常住人口增長和生活水平不斷提高的影響，居民生活用能總量和人均用能指標持續(xù)增長，2017年，居民生活用能達到1328萬t標煤，占比為11.2%，比1980年提高1.4%（見圖3）。

圖4應急調度體系應?急處置流程

對于應急搶修相關工作，依據應急調度處置后的電網特殊運行狀態(tài)、停電區(qū)域及其影響、設備故障情況、分布、環(huán)境等因素，應用關鍵鏈方法分析出應急搶修的關鍵環(huán)節(jié)，為協(xié)同控制的應急搶險提供直接有效的依據。

2.4基于協(xié)同論的應急處置方法

協(xié)同論研究一個或多個不同的系統(tǒng)在遠離平衡時如何通過內部子系統(tǒng)之間的協(xié)同合作，自發(fā)地出現(xiàn)時間、空間和功能上的從無序狀態(tài)變成有序狀態(tài)。基于“很多子系統(tǒng)的合作受相同原理支配而與子系統(tǒng)特性無關”的原理，著重探討各種系統(tǒng)從無序變?yōu)橛行驎r的相似性，從而發(fā)現(xiàn)各種系統(tǒng)和現(xiàn)象中從無序到有序轉變的共同規(guī)律。其核心思想是協(xié)同導致有序。

電力系統(tǒng)是一個非常復雜的系統(tǒng)，電網停電事故的發(fā)生時間通常是不確定的，突發(fā)電網事故將導致電網運行的有序狀態(tài)被打破，同時也將打亂電力部門的有序狀態(tài)，電網、電力部門將進入無序狀態(tài)。由于電力又是當今支撐整個社會組織運轉不可替代的要素，受停電影響的社會組織也會進入無序狀態(tài)。協(xié)同論的思想和解決方法對電網事故應急處置具有典型適用性。

利用協(xié)同論的模型可分析電網運行控制各子系統(tǒng)、電力企業(yè)內部各種專業(yè)和機制、電力和社會組織在電網事故緊急無序狀態(tài)下進行應急處置到有序狀態(tài)轉變的共同規(guī)律，并通過協(xié)同理論處理方案對各種應急技術支持系統(tǒng)、電力與社會應急救援力量（組織）進行協(xié)同，形成電網事故應急處理的協(xié)同一致的狀態(tài)，通過協(xié)同使得電網、各項技術支撐子系統(tǒng)功能、電力和社會各個組織機構之間由無序狀態(tài)達到有序狀態(tài)，即完成應急處置恢復到應急后的穩(wěn)定狀態(tài)。電網事故應急處理將主要涉及兩方面不同的協(xié)同目標，一是電力企業(yè)內部的各種專業(yè)和機制的協(xié)同一致，二是電力企業(yè)和社會組織之間的聯(lián)動與協(xié)同。但整體目標都是要在最短的時間內恢復供電和以最安全和快速的手段穩(wěn)定社會的正常運轉。協(xié)同的目的是為了達到這個整體目標的實現(xiàn)，達到平衡有序。

根據協(xié)同理論，需從技術和機制上采用兩種協(xié)同模式。一是集成化技術模式，該模式將由電力企業(yè)相關技術服務平臺以及電網事故應急處置需要的技術手段組成，例如現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)以及衛(wèi)星通信等，應急指揮中心要求有一個綜合的集成各種相關的應急技術支撐系統(tǒng)；二是協(xié)同機制服務模式，該模式是為了達到應急指揮和恢復供電的目標，建設應對電網事故處理相關的電力企業(yè)內部業(yè)務系統(tǒng)的協(xié)同機制以及電力企業(yè)與政府聯(lián)動的協(xié)同機制，從而達到降低事故帶來的損失和社會影響的模式，在技術上主要表現(xiàn)出企業(yè)辦公系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、對外服務的95598、政府機構的指揮中心以及相關的諸如110，119，120等聯(lián)動服務系統(tǒng)。

3分析與探討

（1）為構建應急體系模型的工作平臺，應急體系模型的基礎數據必須非常健全?；A數據包括電網的基本結構、網絡拓撲、參數，電網的正常運行方式和運行狀態(tài)，種類齊全、層次分明、適用性強并具有相應啟動標志參數的應急預案組成的應急預案體系以及由管理機構、功能部門、應急指揮、應急救援力量組成的應急組織體系，還包括各種技術支持系統(tǒng)。這些基礎數據需數字化，轉發(fā)為向量、矩陣等數學組織方式。

（2）應急體系模型還應包括預警預測和預干預功能。依據日常收集和歷史積累的數據，對電網事故發(fā)生的各種條件、因素預測電網發(fā)生事故和何種事故的可能，對電網調度、運行維護單位發(fā)出預警，根據預警可進行必要的方式調整、強化運行維護措施、改善運行環(huán)境等方式對電網進行預干預。

（3）關鍵鏈理論需與電網事故應急處置的實際特點有效結合起來，研究和制定具體應用的方法、流程和算法，才能發(fā)揮其有效作用。

（4）協(xié)同論方法的具體應用需要深入研究，需結合電力應急處置的實際特點和參與應急處置各種資源，運用協(xié)同論的模型和方法建立相應的模型，明確協(xié)同的范圍、對象，編制其相應算法。

（5）本文應急體系模型需要進一步拓展，特別是對大面積停電將造成對社會和電力重要客戶的巨大影響，模型中需輸入停電對社會造成的影響，加入全局的應急指揮、社會應急救援力量、重要電力客戶、公共安全和各種非電網生產事故應急預案，以適用電網事故應急處置的實際所需。

4結束語

隨著電力應急管理工作越來越得到高度重視，對應急體系的研究、建立和完善工作在廣泛深入進行，但對電力應急體系的理論研究比較缺乏。本文結合成都電網應急體系的建設情況，探討了電網事故應急體系的模型構建，將關鍵鏈方法和協(xié)同論引入到應急響應和應急處置模塊中，分析和探討了應急體系模型完善和深入研究的內容，有利于帶動應急理論的深入研究，促進電力應急管理水平的提高。

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