鄒清林，唐健，劉裕昆，何井龍

（廣西電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣西南寧 530023）

一種滿足風(fēng)險完備性的調(diào)度操作風(fēng)險量化評估方法

鄒清林1，唐健1，劉裕昆1，何井龍1

（廣西電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣西南寧 530023）

調(diào)度操作是對電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)進行組織、指揮和協(xié)調(diào)的日常工作，是保證源荷互動、能流交換正常進行、系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要保障。目前，省級調(diào)度控制中心多以調(diào)度操作票的形式實現(xiàn)調(diào)度操作的主體行為，即調(diào)度人員將操作命令以操作票的形式下發(fā)到受令單位[1]。根據(jù)國務(wù)院第599號令《電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理條例》、《中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力事故（事件）調(diào)查規(guī)程》、《中國南方電網(wǎng)調(diào)度運行操作管理規(guī)定》和《南方電網(wǎng)運行安全風(fēng)險量化評估技術(shù)規(guī)范》（下文簡稱《運行風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》），調(diào)度令應(yīng)該滿足精益化、準(zhǔn)確化和低風(fēng)險化的要求，但在調(diào)度運行人員下令和操作的執(zhí)行過程中，由于多種不確定性因素的存在，預(yù)先擬定的調(diào)度操作票的風(fēng)險水平也會發(fā)生變化。例如，解合環(huán)操作時，在正常執(zhí)行的條件下仍然可能導(dǎo)致系統(tǒng)潮流轉(zhuǎn)移，造成某些設(shè)備過載或斷面越限。因此，考慮調(diào)度操作過程中的多維風(fēng)險因素影響，確保操作全過程的合理性、正確性及低風(fēng)險性顯得尤為重要。

為規(guī)避風(fēng)險，文獻(xiàn)[2-7]對新形式下操作票的智能校驗與自動生成功能進行了研究。然而，調(diào)度操作票的審核仍由調(diào)度運行人員依據(jù)經(jīng)驗進行，傳統(tǒng)的操作票安全校驗僅實現(xiàn)了對操作順序合理性的邏輯判斷，無法對調(diào)度操作的風(fēng)險水平進行分析和計算[8-9]。實際上，調(diào)度操作票可分解為唯一確定的單項令序列，在各步單項令操作之間均存在著系統(tǒng)狀態(tài)的過渡與轉(zhuǎn)移，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移的過程中，受到操作本身、設(shè)備因素、天氣影響、負(fù)荷變化等都可能使系統(tǒng)處于非安全的狀態(tài)，有必要對調(diào)度操作過程中系統(tǒng)可能的風(fēng)險狀態(tài)集進行搜索和量化判斷，提前預(yù)判可能面臨的風(fēng)險水平[10-13]。

近年來，針對調(diào)度操作過程中的風(fēng)險校核判斷已引起了有關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注，以期作為系統(tǒng)預(yù)警、輔助決策的重要參考。文獻(xiàn)[14]介紹了一種調(diào)度操作安全風(fēng)險防控系統(tǒng)的體系及功能構(gòu)成，并提出了2種操作過程的校核方案，但更側(cè)重于調(diào)度操作票中邏輯規(guī)則的風(fēng)險評估，但未提出具體的指標(biāo)體系。文獻(xiàn)[15]對操作過程中電網(wǎng)實時狀態(tài)的可能風(fēng)險因素進行了風(fēng)險分析和評估計算，但僅考慮了電網(wǎng)設(shè)備故障的概率性。文獻(xiàn)[16]將調(diào)度操作風(fēng)險水平的影響因素分為各步操作結(jié)果和設(shè)備故障2類，并制定相應(yīng)風(fēng)險指標(biāo)進行量化。文獻(xiàn)[17]提出了一種針對調(diào)度操作的實時風(fēng)險評估方法，采用故障樹分析和狀態(tài)枚舉對操作風(fēng)險狀態(tài)進行分析計算。但由于狀態(tài)枚舉法的固有缺陷，文獻(xiàn)[16]和文獻(xiàn)[17]所提方法在大規(guī)模實際電網(wǎng)中應(yīng)用的可能性較小。文獻(xiàn)[18]將調(diào)度操作分為2種狀態(tài)，并建立了量化風(fēng)險后果的指標(biāo)體系，但未考慮調(diào)度操作過程中多種不確定因素對風(fēng)險水平的影響。文獻(xiàn)[11]通過廣義斷面進行操作關(guān)聯(lián)設(shè)備搜索，最終實現(xiàn)考慮操作關(guān)聯(lián)設(shè)備的風(fēng)險評估，但未計及風(fēng)險的概率。

這些研究多只考慮調(diào)度操作可能造成的負(fù)荷削減后果，未計及調(diào)度操作可能對設(shè)備、斷面等造成的危害，且尚未對風(fēng)險本身的概率進行全面的分析計算。因此，本文在滿足風(fēng)險完備性的前提下，提出一種調(diào)度操作風(fēng)險量化評估方法，充分考慮影響調(diào)度操作風(fēng)險水平的因素，計及調(diào)度運行人員和社會時期對于風(fēng)險危害的影響，以設(shè)備重載、斷面越限、電壓越限、失負(fù)荷和頻率波動5個指標(biāo)構(gòu)成風(fēng)險危害量化的指標(biāo)體系，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)、人員疲勞狀態(tài)、人員工作密度、天氣狀態(tài)等概率指標(biāo)對調(diào)度操作風(fēng)險進行量化評估。

1 調(diào)度操作風(fēng)險

根據(jù)《運行風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》，電網(wǎng)運行風(fēng)險可定義為電網(wǎng)運行安全的不確定性，即可能影響電網(wǎng)運行安全的因素、事件或狀態(tài)發(fā)生的可能性及危害的組合。通過對各種風(fēng)險因素發(fā)生的概率、對電網(wǎng)安全和供電的影響程度的分析，可將風(fēng)險等級劃分為6個級別（見表1）。

表1 電網(wǎng)運行風(fēng)險等級Tab.1 The risk level of power grid operation

相應(yīng)地，將這個概念運用于調(diào)度操作，可知調(diào)度操作風(fēng)險包括2個層面：一方面要考慮可能影響調(diào)度操作安全的風(fēng)險因素的可能性；另一方面要考慮各風(fēng)險因素作用后風(fēng)險水平的大小，即要滿足風(fēng)險的完備性。參照《運行風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》并結(jié)合調(diào)度操作特點，調(diào)度操作風(fēng)險等級也可分為5類：Ⅰ級風(fēng)險（終止操作）、Ⅱ級風(fēng)險（緊急控制）、Ⅲ級風(fēng)險（重點關(guān)注）、Ⅳ級風(fēng)險（適當(dāng)關(guān)注）、Ⅵ級風(fēng)險（無需關(guān)注）。

實質(zhì)上，電網(wǎng)調(diào)度操作以受令單位按照操作票進行設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換的形式完成。而調(diào)度操作票可分解為1組唯一確定的邏輯性單項令序列，在各單項令執(zhí)行的過程中，系統(tǒng)的風(fēng)險水平受到操作本身、電網(wǎng)波動、環(huán)境因素、人員狀態(tài)4類不確定因素的制約。其中，操作本身風(fēng)險是指在操作完成時刻及操作完成后可能造成的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況；電網(wǎng)波動風(fēng)險是指調(diào)度操作過程中系統(tǒng)狀態(tài)變化[19]，如機組出力[20]、負(fù)荷變化[21]、設(shè)備狀態(tài)所帶來的風(fēng)險水平變化；環(huán)境因素風(fēng)險除了天氣因素外，還包括調(diào)度操作所處的社會時期；而人員狀態(tài)風(fēng)險則是指調(diào)度運行人員下令時的疲勞程度、工作強度對調(diào)度操作風(fēng)險的影響。

調(diào)度操作風(fēng)險重點關(guān)注斷路器、刀閘等開關(guān)設(shè)備操作過程潛在的風(fēng)險，在操作配合序列中，每一步的操作均可能生成不同的風(fēng)險場景，并使系統(tǒng)處于不同的風(fēng)險狀態(tài)中，分析總結(jié)實際調(diào)度運行經(jīng)驗，本文所考慮的調(diào)度操作狀態(tài)和調(diào)度操作風(fēng)險包括以下3個方面：

1）基態(tài)S0和基態(tài)風(fēng)險C0?；鶓B(tài)指完成操作步驟時的電網(wǎng)運行狀態(tài)，即為該項操作的預(yù)想故障所對應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)。預(yù)想故障包括斷開斷路器時因斷路器機械故障等使得操作失敗或因爆炸等致使發(fā)生接地故障；拉開或合上隔離開關(guān)時因隔離開關(guān)機械故障等致使操作失敗或因支持瓷瓶斷裂等致使發(fā)生接地故障。在該系統(tǒng)狀態(tài)下對應(yīng)的風(fēng)險即為基態(tài)風(fēng)險。

2）靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)S1和靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險C1。靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)指某單項令操作完成后，預(yù)想的所有可能危害系統(tǒng)靜態(tài)安全的故障狀態(tài)集合，對應(yīng)的風(fēng)險之和即為靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險。

3）暫態(tài)安全發(fā)展態(tài)S2和暫態(tài)安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險C2。分別指該單項令操作完成后，可能影響系統(tǒng)暫態(tài)安全的預(yù)想故障狀態(tài)集合及其對應(yīng)的風(fēng)險。

2 調(diào)度操作風(fēng)險場景辨識方法

調(diào)度操作的風(fēng)險場景除了調(diào)度操作執(zhí)行過程中由操作狀態(tài)不確定性引起的傳統(tǒng)潮流風(fēng)險狀態(tài)外，還包括在操作完成后，電網(wǎng)運行態(tài)勢的發(fā)展階段風(fēng)險。因此，在進行調(diào)度操作風(fēng)險評估前，需對各操作發(fā)展階段的可能系統(tǒng)狀態(tài)進行辨識，由風(fēng)險狀態(tài)的預(yù)想可知，調(diào)度操作發(fā)展階段對系統(tǒng)的可能影響主要包括靜態(tài)和暫態(tài)2方面。

2.1 風(fēng)險量化

電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)主要由電網(wǎng)的負(fù)荷水平、出力情況以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)決定[22]，其風(fēng)險的根源在于電網(wǎng)行為的隨機特征。負(fù)荷水平、出力情況、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化會使系統(tǒng)狀態(tài)有不同的轉(zhuǎn)移方向，如圖1所示。

圖1 電力系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意Fig.1 Diagram of operation state variation in the power system

圖1中：S0為系統(tǒng)初始狀態(tài)；S′為系統(tǒng)新狀態(tài)；實線軌跡為連續(xù)變化過程，如電氣參數(shù)變化；虛線軌跡為階躍變化過程，如物理參數(shù)變化。

由風(fēng)險的通用定義可知，風(fēng)險值可定義為不確定風(fēng)險因素發(fā)生的后果嚴(yán)重程度及其概率的度量，即風(fēng)險后果嚴(yán)重程度與其對應(yīng)概率的乘積：

式中：XS為不確定性事件發(fā)生后的系統(tǒng)運行狀態(tài)；St為不確定性事件發(fā)生前的系統(tǒng)運行狀態(tài)；St+1為下一時段的系統(tǒng)運行狀態(tài)；Ci為第i個系統(tǒng)不確定性事件；R（XS|St）為St條件下XS的風(fēng)險指標(biāo)值；Pr（Ci，St+1|St）為St條件下出現(xiàn)Ci和St+1的概率；Ea（XS|Ci，St+1）為Ci和St+1下不確定性事件發(fā)生導(dǎo)致的后果。

根據(jù)調(diào)度操作的可分解性，可定義調(diào)度操作風(fēng)險為可能潛在的最大調(diào)度操作單項令風(fēng)險值之和，由式（1）可知：

式中：R（Dc|Sn）為系統(tǒng)狀態(tài)Sn下執(zhí)行調(diào)度操作Dc的風(fēng)險值；Ea（Ci，j|Si，j）為第i條單項令第j個風(fēng)險狀態(tài)下造成第j個風(fēng)險的后果，Pr（Ci，j|Si，j）為第i條單項令第j個險狀態(tài)下造成第j個風(fēng)險的概率；Sr為調(diào)度操作可能的風(fēng)險狀態(tài)集，本文考慮基態(tài)風(fēng)險、靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險和暫態(tài)安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險。

2.2 N-1掃描

針對調(diào)度操作發(fā)展階段的N-1掃描旨在對調(diào)度操作后引發(fā)的預(yù)想事故情況進行分析，即當(dāng)調(diào)度操作完成后，由于預(yù)想故障發(fā)生使線路、變壓器退出運行后，是否會引起其他設(shè)備過載、節(jié)點電壓越限。

在進行電網(wǎng)N-1掃描時，常采用補償法。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)某條支路開斷的情況時，可運用補償法將其等價為在正常運行的2端節(jié)點處引入某一待求的功率增量（稱為補償功率）以模擬支路開斷的影響，從而規(guī)避繁瑣的導(dǎo)納矩陣修改，利用原來的因子表來計算支路開斷后的網(wǎng)絡(luò)潮流。

設(shè)網(wǎng)絡(luò)N的節(jié)點導(dǎo)納矩陣已經(jīng)形成，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點i、j之間的支路開斷時，可等效為在原正常運行支路基礎(chǔ)上并聯(lián)一個追加的支路阻抗Zij，其值等于被開斷的支路阻抗的幅值，此時原網(wǎng)絡(luò)的注入電流將由變?yōu)?，再利用原網(wǎng)絡(luò)因子表對進行消去回代運算就可得到節(jié)點電壓向量。

2.3 N-1OPF

當(dāng)一項調(diào)度操作完成后，系統(tǒng)連續(xù)或階躍地由原狀態(tài)變化到新狀態(tài)，可采用N-1最優(yōu)潮流對新運行狀態(tài)進行優(yōu)化，令指定的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)，同時滿足系統(tǒng)在N-1狀態(tài)下對控制變量、狀態(tài)變量及變量函數(shù)的物理限制和運行限制。

目標(biāo)函數(shù)

式中：PDi0為第i個節(jié)點原有有功負(fù)荷；PDi為第i個節(jié)點有功負(fù)荷；SD為負(fù)荷集合。

約束條件包括等式約束和不等式約束。

1）正常狀態(tài)下潮流約束：

2）節(jié)點電壓約束：

3）補償設(shè)備無功功率輸出約束：

4）支路電流約束：

5）N-1故障態(tài)支路電流約束：

6）機組出力約束：

7）節(jié)點負(fù)荷約束：

通過求解模型即可得出在該N-1運行條件下的失負(fù)荷量及對應(yīng)的調(diào)整策略。

2.4 暫態(tài)穩(wěn)定安全掃描

對調(diào)度操作過程潛在的暫態(tài)安全風(fēng)險可通過暫態(tài)穩(wěn)定安全掃描進行識別[23]。

系統(tǒng)的動態(tài)特性可以由一組非線性微分方程組和一組非線性代數(shù)方程組描述：

在穩(wěn)態(tài)運行點進行線性化后可得：

式中：J為系統(tǒng)線性化矩陣；ΔX為狀態(tài)（微分）變量；ΔY為代數(shù)變量。由式（4）中消去非狀態(tài)變量可得：

式（13）為系統(tǒng)的狀態(tài)方程。其中，A為n×n維系數(shù)矩陣，稱為該系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣。對于由狀態(tài)方程描述的電力系統(tǒng)，其暫態(tài)穩(wěn)定特性由QR算法計算出的狀態(tài)矩陣的所有特征值確定[24]。

3 調(diào)度操作風(fēng)險量化計算

3.1 調(diào)度操作風(fēng)險危害量化計算方法

風(fēng)險危害計算是對調(diào)度操作可能引發(fā)的風(fēng)險后果進行量化的描述[25]，根據(jù)電力調(diào)度實際情況，本文采用設(shè)備重載、斷面越限、電壓越限、失負(fù)荷和頻率波動5個指標(biāo)作為調(diào)度操作風(fēng)險危害的量化指標(biāo)，具體定義如下。

1）設(shè)備重載指標(biāo)REO。根據(jù)調(diào)度操作可能造成的重載設(shè)備類型的不同，設(shè)備重載指標(biāo)又包括線路重載指標(biāo)RL和主變重載指標(biāo)RT：

式中：Il為第l條重載線路的實際電流；k為線路重載閾值系數(shù)，k∈（0，1）；IN為第l條重載線路的額定電流；αL為線路重載懲罰系數(shù)；SL為重載線路集。

式中：ηt為主變的負(fù)載率；αT1為主變重載懲罰系數(shù)；αT2為主變過載懲罰系數(shù)，且αT1＜αT2；ST為重載主變集。

通常情況下，電壓等級高的重載設(shè)備發(fā)生故障后的后果比電壓等級低的重載設(shè)備要嚴(yán)重，重載主變故障后導(dǎo)致的后果比重載線路更為嚴(yán)重，因此，定義線路重載修正系數(shù)CL和主變重載修正系數(shù)CT、CL、CT∈[0，1]，其值越大表示設(shè)備在電網(wǎng)中的重要程度越大，重載后所帶來的風(fēng)險后也就越大，修正后可得設(shè)備重載指標(biāo)：

2）斷面越限指標(biāo)RSO：

式中，Ps為斷面實際功率；PN為斷面額定功率；SS為越限斷面集。

（3）電壓越限指標(biāo)RVO：

式中：Vi為節(jié)點實際電壓；Vi，n為節(jié)點額定電壓；λ為正常電壓范圍，常取λup=0.05，λdown=0.95。

根據(jù)節(jié)點類型不同，可將調(diào)度操作的系統(tǒng)節(jié)點劃分為發(fā)電機節(jié)點、變電站母線節(jié)點和上級電源節(jié)點，這3類節(jié)點功能的不同，其越限后所產(chǎn)生的風(fēng)險危害也顯著不同。為此，定義節(jié)點電壓越限修正系數(shù)CN，CN∈[0，1]，其值越大表示該節(jié)點電壓越限的后果越大，修正后的電壓越限指標(biāo)RVO為

4）失負(fù)荷指標(biāo)RLL：

式中：Pi為第i個失負(fù)荷節(jié)點的有功功率削減量；Pi，0為第i個失負(fù)荷節(jié)點在負(fù)荷削減前的有功功率；SLN為需要進行負(fù)荷削減的失負(fù)荷節(jié)點集。

（5）頻率波動指標(biāo)RSP：

式中：Zd，min為當(dāng)前系統(tǒng)頻率波動情況下的最小阻尼比；Zmin為當(dāng)前系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的最小阻尼比。

由風(fēng)險的可加性可知，對于任一步單項令操作，其可能引起的風(fēng)險危害為：

然而，式（22）指標(biāo)僅表征了某一單項令操作的可能風(fēng)險的數(shù)值特征，并未考慮調(diào)度員的經(jīng)驗及社會時期對風(fēng)險水平的影響。在電網(wǎng)實際的調(diào)度過程中，隨著調(diào)度員的經(jīng)驗積累，其對操作票下令后風(fēng)險的關(guān)注程度并非一成不變。而社會時期雖不影響操作執(zhí)行后的電網(wǎng)狀態(tài)，但在不同的保供電時期，電網(wǎng)發(fā)生相同故障或存在相同的風(fēng)險后果所產(chǎn)生的社會影響不同，其對風(fēng)險水平有著不可忽略的影響。為此引入關(guān)注度修正系數(shù)δ和社會時期修正系數(shù)ε，其定義和取值如下：

1）關(guān)注度修正系數(shù)δ。反映調(diào)度員對某一調(diào)度指令可能誘發(fā)的風(fēng)險危害的關(guān)注程度，其值介于0、1之間，值越大表示調(diào)度員的關(guān)注程度越大，在風(fēng)險量化過程中由調(diào)度員主觀確定，即δ∈[0，1]。

2）社會時期修正系數(shù)ε。根據(jù)《運行風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》，取值如表2所示。

表2 社會時期修正系數(shù)取值Tab.2 The value of correction coefficient in the social period

由此可得修正后的風(fēng)險危害量化結(jié)果為

3.2 調(diào)度操作風(fēng)險概率量化計算方法

調(diào)度操作風(fēng)險量化評估除了對風(fēng)險危害的量化計算外，還包括對風(fēng)險危害出現(xiàn)可能性的判斷，根據(jù)調(diào)度操作的特點，本文定義設(shè)備狀態(tài)、人員疲勞狀態(tài)、人員工作密度和天氣狀態(tài)4個概率指標(biāo)。

1）設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)PES。反映調(diào)度操作設(shè)備的風(fēng)險概率，取值介于0、1之間，值越大表示設(shè)備的風(fēng)險概率越大，采用德爾菲法統(tǒng)計調(diào)度員對不同廠家、不同裝設(shè)位置、不同裝設(shè)時間、不同操作頻率設(shè)備的主觀風(fēng)險概率值，通過余弦相似度法進行整合得出各類設(shè)備對應(yīng)的綜合設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)，余弦相似度法過程說明如下：

對每位調(diào)度員給出的設(shè)備狀態(tài)序列矢量求取其方向上的單位矢量

然后對所有的求和eyi求和，并將求和項得到的矢量歸一化，可得到綜合設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)，以此作為調(diào)度操作風(fēng)險量化評估的設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)。

2）人員疲勞狀態(tài)PPS。不同班組的調(diào)度人員的疲勞程度對調(diào)度操作的概率影響不容忽視，夜班由于疲勞嚴(yán)重，其風(fēng)險概率將高于白班，通過調(diào)查統(tǒng)計可得出各個班組、各時段的人員疲勞狀態(tài)。

3）人員工作密度PWD。假設(shè)調(diào)度人員的工作密度主要由最近30min內(nèi)的工作量影響，30min以前的工作情況對調(diào)度人員的影響可以忽略，由此可得：

式中：τ為調(diào)度員下令時前30 min內(nèi)的下令條數(shù)。

4）天氣狀態(tài)PWS。天氣狀況的好壞對調(diào)度操作風(fēng)險的發(fā)生與否具有重要影響，根據(jù)《運行風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》，天氣狀態(tài)指標(biāo)取值如表1所示。

表3 天氣狀態(tài)取值Tab.3 The value of weather state

由1）～4）4個指標(biāo)之間相互獨立，調(diào)度操作風(fēng)險概率可定義為

由式（10）和式（13）可知，第條單項令的風(fēng)險為

則某條調(diào)度操作令的風(fēng)險為

4 調(diào)度操作風(fēng)險量化評估流程

本文所討論的調(diào)度操作風(fēng)險量化評估實質(zhì)上是對調(diào)度操作過程中可能造成的基態(tài)、靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)及暫態(tài)安全發(fā)展態(tài)3種風(fēng)險狀態(tài)的危害性和概率性進行分析計算，具體實現(xiàn)如圖2所示。

圖2 調(diào)度操作風(fēng)險量化評估流程Fig.2 The process of the dispatch risk assessment

其中，在單項令操作模擬過程中實現(xiàn)對該操作可能的風(fēng)險概率進行量化；在單項令發(fā)展態(tài)模擬過程中模擬在該單項令操作完成后可能引發(fā)的靜態(tài)安全風(fēng)險和暫態(tài)安全風(fēng)險，并對可能造成越限、過載及系統(tǒng)振蕩的發(fā)展態(tài)場景進行N-1OPF計算，對切負(fù)荷情況進行定量判斷。

5 算例分析

以IEEE30節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)為例，將節(jié)點6擴展為低壓側(cè)單母線2分段、高壓側(cè)雙母線接線結(jié)構(gòu)，如圖3所示。k=0.8，αL=2，αT1=1.5，αT2=2，CL=1，CT=1，CN=1，Zmin=0.05，δ=1，ε=1，風(fēng)險概率由0.9～1.2的隨機數(shù)模擬。

圖3 IEEE30節(jié)點測試系統(tǒng)Fig.3 IEEE 30 bus test system

以節(jié)點6的4號線路由定行狀態(tài)轉(zhuǎn)為泛備用狀態(tài)為例，補充分解后的單項令序列如表4所示。

表4 1號主變由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)單項令序列Tab.4 The single order sequence of converting No.1transformer from operating state to cool reserve state

其中，G42、G41分別為4號節(jié)點的對應(yīng)位置刀閘。根據(jù)本文所提方法計算出各個單項令序列的風(fēng)險結(jié)果如圖4所示，綜合可得該綜合令的風(fēng)險。

由圖3可知當(dāng)?shù)谝徊讲僮鞒晒?zhí)行后，4號線路從系統(tǒng)中退出，其余的單項令操作均不會引起新的設(shè)備退出運行，即不會產(chǎn)生新的基態(tài)風(fēng)險后果。因此，各單項令操作的風(fēng)險危害一致，但由于風(fēng)險計算過程中考慮了多概率因素的影響，使得各單項令操作的風(fēng)險量化結(jié)果存在差異。而在任意單項令操作完成后，系統(tǒng)的發(fā)展態(tài)風(fēng)險遠(yuǎn)大于基態(tài)風(fēng)險，這是由于當(dāng)4號主變退出運行后，當(dāng)4號線路退出運行后，4號節(jié)點與6號節(jié)點的聯(lián)系減弱，使得原本的潮流通過其余網(wǎng)架進行轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)的安全運行裕度減少，若再發(fā)生任意設(shè)備的退出運行，潮流將轉(zhuǎn)移到剩余設(shè)備，進一步造成設(shè)備的重載甚至重載運行。

圖4 4號線路由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)風(fēng)險結(jié)果Fig.4 The risk result of converting No.4 transformer from operating state to cool reserve state

在實際調(diào)度操作過程中，常存在某一操作存在多種操作方案的情況，由于各操作方案涉及的設(shè)備及順序不同，使得潮流流向存在差異，在同一操作時刻下，可能的風(fēng)險水平也不同。以圖3中4號主變倒母操作為例，常見的2種調(diào)度操作方案如表5所示。

表5 1號主變倒母操作方案Tab.5 The dispatching steps of the switching over bus for No.1 transformer

根據(jù)本文所提的方法，對2種調(diào)度操作風(fēng)險進行量化評估，結(jié)果如圖5所示。由于熱倒過程中并未涉及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變化，僅僅是刀閘的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此熱倒操作的基態(tài)風(fēng)險為0。由圖5計算結(jié)果可知，安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險，冷倒的靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)風(fēng)險，這是因為當(dāng)合上G3后，6號節(jié)點的兩條母線處于并聯(lián)運行狀態(tài)，若此時發(fā)生短路接地，則會造成母線所連出線跳閘。而冷倒操作首先斷開了開關(guān)D3，從結(jié)構(gòu)上避免了母線跳閘的風(fēng)險，使調(diào)度操作風(fēng)險水平下降。

6 結(jié)語

本文將風(fēng)險理論引入調(diào)度操作風(fēng)險量化評估中，計及調(diào)度操作過程中多因素對風(fēng)險的概率影響，提出了滿足風(fēng)險完備性的調(diào)度操作風(fēng)險量化評估方法。該方法將調(diào)度操作所引起的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移分為基態(tài)、靜態(tài)安全發(fā)展態(tài)和暫態(tài)安全發(fā)展態(tài)，并在對3種風(fēng)險狀態(tài)的風(fēng)險計算評估過程中，充分考慮了調(diào)度員狀態(tài)、設(shè)備情況和外部環(huán)境對風(fēng)險概率的影響?；贗EEE30節(jié)點系統(tǒng)的計算結(jié)果表明，該方法通過評估各調(diào)度操作步驟的風(fēng)險情況，可在調(diào)度操作執(zhí)行前進行風(fēng)險預(yù)演，輔助調(diào)度運行人員在下令前對操作可能引起的各類風(fēng)險預(yù)先制定預(yù)控策略，能夠有效降低調(diào)度操作的風(fēng)險水平，維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

圖5 4號線路倒母操作不同方案風(fēng)險結(jié)果Fig.5 The risk result of a different plan of switching over bus for No.4 transformer

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A Risk Quantitative Evaluation Method of the Dispatching Operation Considering the Complete Risk

ZOU Qinglin1，TANG Jian1，LIU Yukun1，HE Jinglong1
（Guangxi Power Grid Dispatching Control Centre，Nanning 530023，Guangxi，China）

In addition to giving a numerical evaluation of the potential system risk that a certain dispatch operate may bring，this paper introduces the risk theory to the quantitative evaluation of dispatch operation and proposes a complete evaluating method of risk.In this method，the consequence and probability of the risk of dispatch operation is fully considered.The method，based on the traditional evaluation of the dispatch operation risk and using N-1OPF model in the calculation of loss of load and considering the impact of attention and social situation，revises the hazard value of risk.Besides，it considers the various uncertain factors that affect the probability of the risk，and builds a risk evaluation system to evaluate the probability of the dispatch operation risk.Based on the hazard and probability of the risk，the paper works out the final dispatch operation risk.The paper also uses the IEEE30 node system to verify the effectiveness of the method.

dispatch operation；completeness；risk quantitative evaluation；N-1OPF；assistant decision

為對某一調(diào)度操作可能造成的系統(tǒng)風(fēng)險進行數(shù)值化的評價，將風(fēng)險理論引入調(diào)度操作風(fēng)險量化評估中，提出一種滿足風(fēng)險完備性的評估方法。該方法充分考慮了調(diào)度操作風(fēng)險的危害后果和發(fā)生概率，在傳統(tǒng)調(diào)度操作風(fēng)險危害評價的基礎(chǔ)上，運用N-1最優(yōu)潮流模型計算切負(fù)荷指標(biāo)，并考慮關(guān)注度和社會時期的影響作用，對風(fēng)險危害值進行校正。此外，計及調(diào)度操作過程中影響風(fēng)險可能性的多維不確定因子，分析并建立風(fēng)險概率評價體系，用于評估調(diào)度操作風(fēng)險的發(fā)生概率?；陲L(fēng)險危害和風(fēng)險概率得出最終的調(diào)度操作風(fēng)險?；贗EEE30節(jié)點系統(tǒng)的計算結(jié)果表明，該方法通過評估各調(diào)度操作步驟的風(fēng)險情況，可在調(diào)度操作執(zhí)行前進行風(fēng)險預(yù)演，輔助調(diào)度運行人員在下令前對操作可能引起的各類風(fēng)險預(yù)先制定預(yù)控策略，能夠有效降低調(diào)度操作的風(fēng)險水平，維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

調(diào)度操作；完備性；風(fēng)險量化評估；N-1最優(yōu)潮流；輔助決策

1674-3814（2017）09-0032-09

TM734

A

廣西電網(wǎng)公司科技項目（GXKJXM20151051）；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）資助項目（2013CB228205）。

Project Supported by the Science and Technology Program of Guangxi Power Grid（GXKJXM20151051）；the National Key Basic Research Program of China（973 Program）（2013CB228205）.

2017-03-06。

鄒清林（1978—），男，本科，工程師，從事電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理工作；

唐 健（1979—），男，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理工作；

劉裕昆（1985—），男，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理工作；

何井龍（1984-），男，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理工作。

（編輯 董小兵）