摘要：随着社会和经济的发展，人类对于电能的依赖程度在逐渐加大，目前电网安全已经成为社会公共安全的核心内容之一，引起全社会的高度重视。近年来，电网规模不断增大，可再生能源不断渗透，特高压互联不断推进，这些新趋势使得电网运行面临更多的风险。电网调度作为保障电网安全运行的关键环节，其调度规模和调度难度都较以往有了显著提升。因此，研究面向电网调度运行的风险评估和风险控制技术具有非常重要的意义。
关键词：电网调度运行；全过程；风险跟踪；动态调控技术
1全过程风险跟踪与动态调控体系
由于长期调度的时间尺度是季度和年，其属于电网规划的范畴，而自动发电控制则是电力系统自动化技术的一部分，二者都不是电网调度人员直接关注的阶段，所以本文提出的电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控技术是针对中短期、日前和日内实时3个调度阶段进行风险跟踪和动态调控，分别得到满足风险约束的中短期机组组合、日前机组出力计划、实时机组出力调整。
1.1风险跟踪方法
1.1.1风险源辨识
风险源辨识指利用风险源信息(内部风险源信息、外部风险源信息等)和设备停运模型，计算出设备停运率，从而辨识出电网调度运行中的风险源的过程。不同调度阶段对风险源信息的关注点各不相同，采用的设备停运模型也各有侧重，最后得到的风险源辨识结果也体现每个调度阶段的关注重点。
1.1.2风险评估
风险评估是对预想故障下系统运行状态进行分析，以及评估它们的后果，得到风险指标的过程。首先选择系统失效状态并计算它们的概率。有多种选择系统状态的方法:状态枚举、蒙特卡罗模拟和N-k等。接着是电网拓扑分析，根据预想故障下的电网拓扑，评估系统是否存在电网解列、厂站或重要用户全停风险。最后对预想故障下的电网进行潮流计算，以判断线路、变压器和输电断面是否存在重载或过载风险，节点电压是否存在电压偏移风险，并进行风险指标计算。
1.1.3风险定级
风险定级是结合相关风险定级规则，将风险指标转换为若干风险等级的过程。由于调度员无法通过风险指标数值了解产生风险的原因详情及风险造成的后果详情，所以通过风险定级，将风险指标数值转变成风险等级，使得调度人员对风险水平能更好地把握。风险等级由故障概率等级和故障后果等级共同决定。故障后果等级也分为5个等级，定级依据是《国家电网公司安全事故调查规程》定义的一级到五级电网事件，涵盖了电网解列、厂站全停、线路或变压器过载、电压偏移等常见的电网事故。
1．2中短期调度
1.2.1风险源信息
由于中短期调度阶段时间跨度较长，获取的预测信息较粗糙，所以此阶段的风险源信息主要是较长时间内相对固定的信息，如交直流特高压线路的传输功率、中短期灾害预报、电厂煤情水情等。事先评估交直流特高压线路传输功率波动(包括极端情况下的断供)、中短期灾害预报、电厂煤情水情等风险源信息可能给电网中短期运行带来的风险，预警高风险场景，是中短期调度风险跟踪的主要目的。
1.2.2动态调控方法
当中短期调度风险跟踪发现高风险场景时，需要采用动态调控方法对原中短期调度计划进行调整。本文采用基于风险的机组组合模型(ＲBUC)对中短期机组组合进行优化，动态调整机组启停计划，使得中短期机组组合满足风险约束，实现对电网中短期调度运行的风险感知和把控。
1．3日前调度
1.3.1风险源信息
日前调度的时间跨度是24h，其目的是确定次日的机组出力计划。通常，日前调度时能够获取较为准确的负荷预测数据、气象(灾害)预报信息、设备状态信息，而这些信息正是日前调度阶段所关注的风险源信息。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建立能够考虑气象(灾害)预报和设备状态影响下的设备故障模型，分析其演变过程导致电网调度运行风险变化的机理和潜在规律，实现日前调度的风险源辨识，为日前调度的风险跟踪和动态调控奠定基础。
1.3.2动态调控方法
当日前调度风险跟踪发现高风险场景时，需要采用动态调控方法对原日前机组出力计划进行调整。本文采用基于风险的最优潮流模型(ＲBOPF)对日前机组出力计划进行优化，以中短期调度阶段确定的满足风险约束的机组组合为基础，调整日前机组出力计划，使得机组出力计划满足风险和经济安全约束，实现机组出力计划的最优调整。
1．4日内实时调度
1.4.1风险源信息
日内实时调度是对未来1h或15min的电网运行情况进行调度，保证电网实时功率平衡。在日内实时调度阶段，气象(灾害)预报信息比较准确可信，设备状态监测信息也是实时获取，一方面可以利用最新的气象(灾害)预报信息评估设备故障概率，辨识出高故障率的设备;另一方面，可以利用实时的设备状态监测信息发现处于紧急甚至是危险状态的设备，如阻塞的线路、过载的变压器等，辨识出高危险的设备。高故障率和高危险的设备作为日内实时调度的风险源，参与后续的风险跟踪和动态调控。
1.4.2动态调控方法
当日内实时调度风险跟踪发现高风险场景时，需要采用动态调控方法对原机组出力进行调整。并且，针对高故障率的设备和高危险的设备所引起的高风险场景，需要采取不同的调控方法。由于高故障率只是代表该设备故障的可能性大，但当前状态下该设备并没有出现阻塞或者过载的危险，所以针对高故障率的设备引起的高风险场景，采用和日前调度阶段相同的调控方法，即基于风险的最优潮流(ＲBOPF)对机组实时出力进行优化调整，控制风险水平。高危险的设备指阻塞的线路或者过载的变压器，它们处于危险的运行状态，需要立即采取措施，降低该线路或变压器的潮流水平。采用拥塞控制方法，紧急调整关键发电机出力，在不影响电力平衡的前提下，降低线路和变压器绕组的潮流水平。
2应用实例
2.1中短期调度
2.1.1风险跟踪结果
灵绍直流特高压工程起于宁夏银川境内灵州换流站，止于浙江绍兴境内绍兴换流站，输电容量达8000MW，是浙江省内重要的直流特高压线路。当灵绍直流线路出现功率波动时，会给浙江省乃至华东地区电网造成较大影响。以灵绍直流传输功率波动作为风险源，当灵绍直流传输功率下降15%时，若不采取措施，浙江电网将出现1200MW的有功功率缺口，多个500kV变电站出现母线低电压情况，风险等级为2级，处于紧急状态。
2.1.2动态调控措施
为了降低由于灵绍直流传输功率波动引起的风险，采用中短期调度的基于风险的机组组合模型，调整机组启停计划，让更多机组处于开机状态，以填补灵绍直流功率波动引起的功率缺口。
2.2.日前调度
根据气象(灾害)预报，次日将会有台风从浙江省宁波市的象山县、宁海县海域附近经过，周围地区将遭遇强降雨。连接象山县境内500kV乌沙山电厂和宁海县境内500kV宁海变电站的乌宁5425线和乌海5426线处于强降雨中心范围内，并且乌宁5425线设备状态不佳，计划下个月检修。根据考虑降雨和设备状态影响的输电线路故障率模型，乌宁5425线的故障率达到8%，属于高故障率设备。因此辨识出日前调度的风险源，即乌宁5425线故障。
结论
该技术考虑了前一个调度阶段对后续阶段的影响，采用基于风险的机组组合模型、基于风险的最优潮流模型和拥塞控制方法，分别对中短期、日前、日内实时阶段进行动态调控，从而降低电网调度运行全过程的风险水平，有效地提高电网运行的安全性和可靠性。
参考文献：
［1］杨以涵，张东英，马骞，等．大电网安全防御体系的基础研究［J］．电网技术，2014，28(9):23-27．
［2］蒋程，刘文霞，张建华．含电池储能风电场的电力系统风险评估［J］．电网技术，2014，38(8):2087-2094．
论文作者:甄晓琨,王磊,佀东方
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
标签：风险论文; 电网论文; 中短期论文; 机组论文; 设备论文; 日前论文; 信息论文; 《电力设备》2018年第11期论文;