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摘要：在本文之中，主要是针对了一二次系统融合的电网风险评估数据建模及系统设计研究进行分析，并且在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够为同行业工作的人员提供一定价值的参考。
关键词：一二次系统；电网风险评估；数据建模；设计；分析
1导言
在现有的风险评估体系中，大多数风险评估主要考虑一次系统，对二次系统的风险评估大多是以静态和长期的基准风险评估为主，缺乏对当前运行状态的实时风险评估。但对于电网的运行管理人员来说，最为关注的是电网正常运行过程中可能由于一二次相关事件产生的失负荷风险，因此必须考虑一二次系统运行中的实时融合风险。
2人为风险因素
电网运行的日前计划安排、调度控制命令下达以及故障定位排除等工作需要调度员参与完成的。而调度员由于受自身知识水平限制以及外部环境压力的影响，极有可能无法快速、准确地完成既定操作，造成设备损坏、故障扩大等严重后果；在故障情况下，控制人员的作用尤为重要。人为风险因素主要可以分为以下2部分：一是误操作、发送错误调度命令导致系统故障，主要是人对系统中继电保护误操作导致；二是无法识别或误判当前系统状态，延后或无法切除设备故障，导致电网故障范围扩大，造成额外损失。
3 基于IEC 61970的一二次系统数据建模
为了统一与EMS系统、智能告警系统以及状态监测系统接口，基于IEC 61970 CIM规范，建立一二次设备信息模型、设备状态评价信息模型以及事件后果计算过程中与PAS应用之间的数据交互模型。
3.1 一二次系统元件信息模型
电网的一次系统元件信息可直接采用EMS系统提供的CIM模型，将保护作为一次系统的扩展信息进行建模。以线路信息模型为例，线路保护信息作为扩展属性进行封装。同时，一二次系统元件相互间拓扑关联关系通过ID号进行关联，如下图1所表示：
具体模型示例如下：
一是线路信息模型及其保护扩展属性
<cim:ACLine Segment rdf:ID="ACL-01">…
<cim EX:Replays rdf:resource="#RE-01"/>
<cim EX:Replays rdf:resource="#RE-02"/>
</cim:ACLine Segment>
其中，#RE-01表示线路所配置保护的编号。
二是保护信息模型
<cim:ACLineRelayrdf:ID="RE-01">
<cim:Naming.name>RE-01
</cim:Naming.name>
<cim:relaymodel rdf:resource="#RM-01"/>
<cim:ACLine rdf:resource="#ACL-01"/>
<cim:DC rdf:resource="#DC-01"/>
<cim:Brk Ctrl rdf:resource="#Brk Ctrl-02"/>
<cim:CT rdf:resource="#CT-01"/>
<cim:PT rdf:resource="#PT-01"/>
<cim:Com C rdf:resource="#COMC-01"/>
</cim:ACLine Relay>
其中，标签relaymodel表示保护型号编号，ACLine描述对应线路的编号，DC描述保护所接直流系统编号，CT、PT及Com C分别对应于保护所接的变电站二次系统中CT、PT及通道编号。风险计算系统可通过智能告警系统获得告警信号对应的二次系统对应组件，从而得到告警信息所影响的所有保护，再根据告警信息的内容进行保护状态评价。
3.2 事件后果计算的数据交互模型
目前，为计算以事件损失负荷比例为基础的后果值，在完成电网一、二次系统状态评价得到相应元件退出或故障的概率后，还需将停运元件封装为事件后果计算请求模型，进行损失负荷计算。
一是计算请求模型：向PAS子系统提交的计算请求模型需要适应批量的N-1计算及特定的N-k运行方式计算，其模型定义如下：
<cim:Eventrdf:ID="EV-1">
<cim:Naming.name>EV-1</cim:Naming.name>
<cim:Fault Devices rdf:resource="#Device-01"/>
<cim:Fault Devices rdf:resource="#Device-02"/>
<cim:Fault Devices rdf:resource="#Device-03"/>
<cim EX:Type.value>1
</cim EX:Type.value>
</cim:Relay>
其中：Fault Devices描述事件中所包含的停运元件ID，可能有多个元件；Type描述计算类型，用以区分是在此停运方式基础上进行批量N-1计算还是针对停运方式进行的独立计算；EV-1则为事件ID。
二是事件后果模型：PAS针对计算请求模型完成计算后，封装为事件后果模型输出。由于涉及到批量N-1计算，因此单个计算请求可能产生多个事件后果的计算结果。模型定义如下：
<cim:Resultrdf:ID="Rst-1">
<cim:Naming.name>Rst-1</cim:Naming.name>
<cim:Event rdf:resource="#EV-1"/>
<cim:N_1_Device rdf:resource="#Device-01"/>
<cim EX:Cut.value>70
</cim EX:Cut.value>
</cim:Result>
其中，Event描述事件后果的基础计算方式，对应前面停运模型编号，N_1_Device描述在基本方式基础上轮停的元件，Cut则为事件造成的切负荷量。
4运行风险量化评估流程及系统设计
目前，电网风险评估需考虑正常运行时的基准风险及基于事件的实时风险。其中，基准风险评估模型和算法主要依据各电力公司的规程规定，而基于事件的实时风险需提取实时事件及告警信息，主要包括目前的EMS、一次设备状态监测系统及智能告警系统，通过告警信息获取系统一二次系统状态的变化及相应的状态评价参数，从而进行设备的状态评价。
基于上述计算模型，结合电网当前各实时系统中获得的告警信息，可以得到电网一二次系统运行风险量化评估流程如图2所示。
一是从智能报警系统获取报警的一二次元件报警信息后，需要根据功能和拓扑分解模型，解析获得受影响的保护，再对保护进行相应的状态评价。二是根据状态评价得到的保护失效、误动和拒动概率后，需根据动作行为的不同，得到受影响的一次元件，包括所保护元件的相邻元件。三是调用PAS系统中的静态安全分析，得到电网一次元件停运后的切负荷量，从而评估由于一次元件故障或保护事件造成的事件后果。
5 结论
本文在现有一次系统风险评估应用体系的基础上，着重分析了二次系统中保护系统运行状态及动作行为对一次系统的影响，基于功能分解及二次组件的拓扑联系的风险评估模型，提出了不同功能配置和保护配置的保护系统整体失效、误动和拒动概率的实用化计算模型，构造了考虑保护的一二次系统运行风险评估体系和评估流程，并在此基础上，完成了基于IEC61970 CIM标准的设备信息模型及数据交互模型设计及系统的整体设计。
参考文献：
[1]郭庆来,辛蜀骏,孙宏斌,王剑辉.电力系统信息物理融合建模与综合安全评估:驱动力与研究构想[J].中国电机工程学报,2016,06:1481-1489.
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[3]刘东,盛万兴,王云,陆一鸣,孙辰.电网信息物理系统的关键技术及其进展[J].中国电机工程学报,2015,14:3522-3531.
论文作者:李艳,孙勇卫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/13
标签：系统论文; 模型论文; 电网论文; 元件论文; 事件论文; 信息论文; 风险评估论文; 《电力设备》2017年第6期论文;