何騰芳，鄧兵華，戴 亦，陳 媛

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司水電分公司，湖南 長沙 410000）

1 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行全過程風(fēng)險(xiǎn)跟蹤與動態(tài)調(diào)控的必要性

當(dāng)前，以全過程理念為指導(dǎo)的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)跟蹤和調(diào)控手段得以實(shí)施。從管理效果看，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的整個(gè)過程被納入風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管體系，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)各個(gè)運(yùn)行階段風(fēng)險(xiǎn)的全面把控，反映了電網(wǎng)系統(tǒng)的真實(shí)安全水平，從而為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和調(diào)控奠定了基礎(chǔ)[1]。其次，通過實(shí)施全過程動態(tài)調(diào)控，可系統(tǒng)管理電力系統(tǒng)前后階段風(fēng)險(xiǎn)的影響，提升電網(wǎng)調(diào)控的效率和質(zhì)量，保障運(yùn)行的安全性和可靠性。最后，從整體管理過程看，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中，全過程風(fēng)險(xiǎn)跟蹤與動態(tài)調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用提升了電力企業(yè)的服務(wù)能力，獲得了電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，彰顯了企業(yè)的社會價(jià)值。

2 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的全過程風(fēng)險(xiǎn)跟蹤

2.1 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)識別

社會發(fā)展過程中，人們將造成風(fēng)險(xiǎn)的人、物或事件稱為風(fēng)險(xiǎn)源，并根據(jù)收益或影響的不同，分為收益風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)會風(fēng)險(xiǎn)和純粹風(fēng)險(xiǎn)三種基本類型[2]。本文的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)特指純粹風(fēng)險(xiǎn)。電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的純粹風(fēng)險(xiǎn)源識別過程中，電力工作人員需在設(shè)備停運(yùn)模型的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確計(jì)算停運(yùn)率，從而辨識可能造成風(fēng)險(xiǎn)的源頭[3]。內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)源信息和外部風(fēng)險(xiǎn)源信息是常見的兩種表現(xiàn)形態(tài)。譬如，電網(wǎng)線路規(guī)劃、電氣元件布局及電力系統(tǒng)保護(hù)裝置運(yùn)行等都可能成為內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)的源頭，而外部風(fēng)險(xiǎn)包括天氣、意外損壞等。風(fēng)險(xiǎn)源辨識過程中，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的階段不同，風(fēng)險(xiǎn)源信息的關(guān)注點(diǎn)和設(shè)備停運(yùn)模型的側(cè)重點(diǎn)會存在差異。因此，風(fēng)險(xiǎn)源辨識的結(jié)果直接體現(xiàn)了各個(gè)階段的關(guān)注重點(diǎn)。

2.2 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的全過程風(fēng)險(xiǎn)評估

風(fēng)險(xiǎn)評估是風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評估的重要內(nèi)容，是以電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的具體情況為基礎(chǔ)，并對其進(jìn)行預(yù)想故障的分析，評估可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)后果。具體而言，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估的過程包含3個(gè)環(huán)節(jié)。第一，選擇電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行失效狀態(tài)。通常，狀態(tài)枚舉、蒙特卡羅模擬和N-k等都是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行失效狀態(tài)選擇的重要類型，然后針對具體狀態(tài)類型，分析和計(jì)算其可能發(fā)生的概率。第二，有效分析電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將預(yù)想故障類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為分析對象，分析其電網(wǎng)解列、廠站或重要用戶全停風(fēng)險(xiǎn)的存在情況，研究電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定控制。第三，計(jì)算電網(wǎng)潮流的嚴(yán)格化風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。線路、變壓器及輸電斷面是電網(wǎng)潮流計(jì)算的基本對象，并將重載風(fēng)險(xiǎn)和過載風(fēng)險(xiǎn)作為主要研究內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)電壓偏移風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。通常，電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算公式為：

其中，Crisk指電網(wǎng)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；Nc指預(yù)想故障發(fā)生的個(gè)數(shù)；Pj和Sj分別指故障j發(fā)生的概率和后果嚴(yán)重度[4]。通常，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)后果的嚴(yán)重度具有多重性，可直接體現(xiàn)在電網(wǎng)解列、廠站全停、線路或變壓器過載以及電壓偏移等方面。

2.3 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)定級

風(fēng)險(xiǎn)定級管理是對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)后果的指標(biāo)確認(rèn)，同時(shí)也是風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)控制的主要依據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)定級過程中，電力工作人員可依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)定級規(guī)則將電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的后果轉(zhuǎn)化為若干等級，從而良好把控風(fēng)險(xiǎn)水平。應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)定級，可避免電網(wǎng)調(diào)度人員不了解風(fēng)險(xiǎn)原因和后果詳情的狀況，在風(fēng)險(xiǎn)清晰化管理的同時(shí)，有效提升電網(wǎng)調(diào)度質(zhì)量。電網(wǎng)故障概率等級和后果等級是風(fēng)險(xiǎn)等級的兩個(gè)制約因素。目前，電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)故障概率分為5個(gè)層級[5]，如表1所示。

表1 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)故障概率定級規(guī)則

電網(wǎng)解列、廠站全停、線路或變壓器過載以及電壓偏移等常見的電網(wǎng)事故管理過程中，我國電力工程行業(yè)在風(fēng)險(xiǎn)故障概率定級規(guī)則的基礎(chǔ)上，結(jié)合《國家電網(wǎng)公司安全事故調(diào)查規(guī)程》，將電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)故障后果等級分為5個(gè)等級，計(jì)算公式為：

其中，L、Lp、Ls分別指電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)等級、故障等級和故障后果等級；(0,1)是μ的基本取值區(qū)間。同時(shí)，為有效確認(rèn)電網(wǎng)故障后果等級，可通過round函數(shù)四舍五入取整。

3 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的全過程動態(tài)調(diào)控

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，人們對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的過程提出了高質(zhì)量要求，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的可靠化和安全化。在精確追蹤電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，人們進(jìn)行高質(zhì)量的全過程動態(tài)調(diào)控。當(dāng)前，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的全過程動態(tài)調(diào)控包括中短期調(diào)度、日前調(diào)度及日內(nèi)調(diào)度三種方式。

3.1 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的中短期調(diào)度

電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行全過程風(fēng)險(xiǎn)管理中，中短期調(diào)度的時(shí)間跨度較長，預(yù)測結(jié)果較為粗糙。該調(diào)度環(huán)節(jié)中，風(fēng)險(xiǎn)源信息的屬性較固定，電力工作人員通過評估和預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)，為中短期調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的跟蹤處理奠定了基礎(chǔ)。通常，交直流特高壓線路的傳輸功率、中短期災(zāi)害預(yù)報(bào)等，是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的中短期調(diào)度前評估的重要內(nèi)容。一旦風(fēng)險(xiǎn)追蹤系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)場景，電力調(diào)度人員須在風(fēng)險(xiǎn)機(jī)組組合模型的基礎(chǔ)上確定目標(biāo)函數(shù)，并在滿足供電平衡約束、線路潮流約束和發(fā)電機(jī)出力限制約束的基礎(chǔ)上，最小化確認(rèn)開機(jī)費(fèi)用、停機(jī)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用等風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，然后系統(tǒng)性地進(jìn)行機(jī)組組合優(yōu)化和動態(tài)調(diào)整。

3.2 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的日前調(diào)度

電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中，日前調(diào)度是風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控管理的關(guān)鍵內(nèi)容，其調(diào)度的時(shí)間跨度為24 h。通過應(yīng)用日前調(diào)度，可有效控制電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)營系統(tǒng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)報(bào)信息，為確定次日機(jī)組出力計(jì)劃提供了評定依據(jù)。電力工程應(yīng)用過程中，最優(yōu)潮流模型是風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度的基本形式，可滿足日前機(jī)組供電平衡約束和線路潮流約束。同時(shí)，通過約束日前機(jī)組出力計(jì)劃，可系統(tǒng)優(yōu)化電網(wǎng)日前運(yùn)行模式，從而合理控制電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，獲得安全效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。

3.3 電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的日內(nèi)調(diào)度

與中短期調(diào)度和日前調(diào)度相比，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行日內(nèi)調(diào)度的時(shí)間跨度更短，以1 h或15 min為基本調(diào)度區(qū)間，并分析電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)線路、設(shè)備及電氣元件的可靠性。相對而言，日內(nèi)調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)源把控具有較高精度，在最新預(yù)報(bào)信息評估的基礎(chǔ)上，有效辨識短期內(nèi)高故障率設(shè)備，從而在機(jī)組調(diào)整和設(shè)備檢修的基礎(chǔ)上，有效監(jiān)督和調(diào)控電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐過程中，線路堵塞、變壓器過載及高危險(xiǎn)設(shè)備辨識等，都是日內(nèi)調(diào)度動態(tài)調(diào)控的基本內(nèi)容。變壓器故障日內(nèi)調(diào)度檢修如圖1所示。

圖1 變壓器故障日內(nèi)調(diào)度檢修

4 結(jié) 論

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，影響電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。電力工作人員只有充分認(rèn)識全過程風(fēng)險(xiǎn)跟蹤和動態(tài)調(diào)控的價(jià)值，在分析風(fēng)險(xiǎn)追蹤方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行高質(zhì)量的動態(tài)調(diào)控管理，才能合理控制電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力工程行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。