摘要：针对智能电网调度控制系统停电计划管理功能的提升完善，提出了一种停电计划智能编排及安全校核评估系统。该系统通过停电计划管理模块实现停电计划的申报与流转，系统获取停电计划数据后，通过智能编排模块与基于未来态潮流的安全校核模块优化调整停电计划，停电计划确定发布后，再由预控平台模块实时跟踪停电计划执行中遇到的各种异常并及时处理，停电计划执行结束后，可由统计分析与考核评估模块对停电计划执行情况事后考核。文中对所提系统的软件环境、功能设计和关键技术进行了详细的叙述，该系统实现了停电计划的全过程管理，能够满足调度控制系统业务的需要。
关键词：停电计划；智能编排；规则库；安全校核；预控平台
0 引言
智能电网调度控制系统（D5000）是我国电力系统现代化监控系统，同时也是我国目前技术最为先进的调度监控系统，电网设备停电计划管理功能作为智能电网调度控制系统（D5000）调度管理类应用的重要功能已经成功应用在国家电网公司停电计划的编排工作中。通过该功能，在横向上实现了停电计划编制在调控中心内部各专业的流转，在纵向上，实现了国分省三级的互联互通，提升了停电计划编制的信息化和流程化水平[1-2]。
随着电网的发展，电网一体化运行特征明显，停电计划之间的关联性增强，停电需求大幅度增加，对停电计划管理的刚性要求越来越高。在新形势下对停电计划编排提出了新的要求：在电网安全方面要求停电计划的编排应该合理缩短停电时间，减少设备重复停电和临时停电，降低风险叠加的可能性，保障电网安全稳定运行；在经济性方面要求提高停电计划编排的效率和设备检修的效率，较少检修成本，实现电网经济、优质运营[3]。为了适应新形势下停电计划编制的新要求，国家电网公司也提出建立完备的停电计划管理体系，深化调度计划专业国分省三级一体化标准运作，加强主网停电计划集约统筹优化，以“一本计划”指导公司生产安排，强化年度、月度计划刚性管控。在新的形势下，停电计划管理的已经从以前的停电计划上报、编制、执行等过程性管理，拓展到停电计划优化、工期控制、窗口期管理、过程管控等精细化管理。因此，需要对原有的停电计划管理功能进行提升改造，在停电计划编排已经实现信息化和流程化的基础上进一步优化停电计划编制的流程，协调停电需求和电网安全之间的矛盾，减少停电计划安排不当造成的电网安全运行风险，提高停电计划编制的自动化水平，降低停电计划编制和检修的成本。
近年来，大部分学者对检修计划自动编排和安全校核技术进行了积极地研究[4-6]，并取得了较好的效果。文献[7]提出了一种综合半光滑牛顿法和免疫遗传算法的混合算法。文献[3]釆用知识库与智能推理机相结合的方式，对设备检修计划进行优化，在此基础上采用日前电网预报潮流进行安全校核。因此，本文提出了一种停电计划智能编排及基于未来态潮流的安全校核评估系统。
1 系统的总体结构
停电计划智能编排及安全校核评估系统基于D5000进行部署实施，主要包括：停电计划管理模块，停电计划自动编排模块，停电计划统计分析与考核评估模块，基于未来态潮流的安全校核模块，总体结构如图1所示。
图1 停电计划智能编排及安全校核评估系统结构图
Fig.1 System structure diagram
停电计划管理模块负责实现停电计划工作内容模块化申报和工期的量化申请，为计划自动编排、安全校核和考核评估提供完整的停电计划数据，在加强调控中心内部各专业间协调的同时，打通与基建、运检、物资等上游业务部门的流程流转。
停电计划自动编排模块，主要实现以最大化满足停电需求为目标，以电网安全运行条件为约束的停电计划自动优化编排功能。实现停电计划窗口期的自动优化调整，提升停电计划编排的效率和合理性。停电计划优化调整通过优化目标设置和约束条件设置，设定优化调整的目标和约束，实现年度和月度停电计划的优化。
停电计划统计分析与考核评估模块，实现停电计划执行过程的跟踪、停电计划关键指标分析、停电计划考核功能，为停电计划刚性管理提供技术手段。
基于未来态潮流的安全校核模块，基于D5000提供的电网模型和调度计划类应用的负荷预测和发电计划数据构建电网运行的未来态潮流，实现基于未来态潮流的停电计划安全裕度分析功能。
2 实施方案设计
研发停电计划智能编排及安全校核评估系统从软件环境设计和功能模块设计进行方案布置，所述系统的二级分解方案如图2所示。
图2 总体方案二级分解图
Fig.2 The secondary decomposition of overall program
2.1 软件环境设计
软件环境是功能实现的基础，停电计划智能编排及安全校核评估系统是基于D5000平台进行研发的，该系统的软件环境要与平台能够100%的进行兼容。对软件环境设计进行二级方案分解，如图3所示。
图3 软件环境设计二级分解图
Fig.3 The secondary decomposition of software environment design
系统构架。在系统构架方面主要有：B/S架构和C/S架构，B/S架构适用于信息发布，采用Web Service服务进行应用类间接口。具有维护和升级方式简单，容易部署，数据实时呈现，异于系统扩展的优点，所以该系统的架构选择B/S架构。
编程语言。目前比较流行的编程语言有Java、C/C++、Python等。考虑到Java语言的可移植性，故选择Java语言进行功能研发，安全校核功能部分选择C/C++，选择Flex进行界面设计。
编程环境。Java语言采用Eclicpse编程环境；C语言采用Visual Studio编程环境。
数据库。目前数据库使用较多的有：Oracle、SQL Sever、MySQL、国产达梦和金仓数据库。在国网公司中使用最多的是国产达梦和金仓数据库，文中所研发的系统基于D5000平台进行部署，故选择达梦或金仓数据库。
安全保护。安全保护可以考虑的数据库加密和系统加密，从开发成本低且安全级别高的角度出发，选择系统加密。
2.2 功能模块设计
功能模块是系统运行的关键环节。各项功能的研发对功能模块进行二级方案分解，如图4所示。
图4 功能模块设计二级分解图
Fig.4 The secondary decomposition of functional module design
停电计划管理模块。表单填写与校验：提供丰富、实用的停电计划表单项，为停电计划的管理提供充足的信息；表单项采用多种关联与校验手段，为用户准确填写表单提供便利与保障。流转会签：实现电厂、省经研院、省检修公司、地调、省调等各单位停电计划一体化申报、流转与管理。辅助功能：提供基本导入、导出功能，导出模板可定制；提供版本管理功能和对申报时间的控制功能，实现停电计划申报过程跟踪、对比。
停电计划智能编排。该模块主要包括停电规则库，停电规则辅助生成、停电计划多规则校验、停电计划优化调整功能。停电计划规则库包括窗口期规则、最大工期规则、同停互斥规则，为停电计划规则校验提供校验规则，为停电计划优化调整提供电网安全约束条件。停电规则多规则校验基于停电计划规则库实现停电计划的规则校验，为停电计划优化提供初始优化结果集，降低优化过程的难度。
停电计划安全校核。通过网络拓扑分析、潮流分析、静态安全分析等模块，对停电计划进行安全校核，实现停电计划对电网安全稳定运行影响的量化校核，包括备用容量分析、稳定裕度分析、网络阻塞分析等功能。
停电计划统计分析与考核评估模块。500kV及以上设备和220kV设备的停电计划统计分析、停电计划执行过程跟踪与预警、停电计划关键指标分析、停电计划指标考核功能。
2.3 实施总体方案
停电计划智能编排及安全校核评估系统的软件环境设计和功能模块分析，对系统的研发、实施给出了解决方法，该系统的总体方案如图5所示。
图5 总体方案图
Fig.5 The overall plan
3 系统关键技术的实现
停电计划智能编排模块以最大化满足停电需求为目标，以电网安全运行条件为约束的停电计划自动优化编排功能，实现停电计划窗口期的自动优化调整，提升停电计划编排的效率和合理性。停电计划优化调整能够通过优化目标设置和约束条件设置，设定优化调整的目标和约束，实现年度和月度停电计划的优化。
3.1 停电计划规则库
停电计划规则库包括窗口期规则、最大工期规则、同停互斥规则等，为停电计划规则校验提供校验规则，为停电计划优化调整提供电网安全约束条件。
3.2 停电窗口期规则辅助生成
系统对发电计划数据、负荷预测数据、电网运行数据等多数据源进行分析，计算电网未来态运行方式，得到电网未来一段时间的备用容量、稳定裕度和网络阻塞情况[9]。对各种指标进行评估自动获取可以安排停电的窗口期，并作为窗口期规则写入停电规则库中，为停电计划编排提供窗口期约束。停电窗口期生成过程如图6所示：
图6 窗口期规则生成示意图
Fig.6 Window period rule generation diagram
1）采用数据管理模块获取发电计划、负荷预测、网络模型等数据[10]。
2）进行未来潮流及运行方式计算，得到系统未来态的备用容量、稳定裕度、网络阻塞情况等指标。
3）对指标进行分析，确定可以安排停电计划的窗口期并存储在停电计划规则库中，为停电计划校验提供窗口期规则。
3.3 停电互斥规则辅助生成
系统的设备互斥停电规则主要根据电网的实际情况及专家经验，确定不能同时停电的设备，存入停电规则库中。确定互斥规则的原则如下[11]：
1）变电站之间的联络线不能同时安排检修（多回联络线，则两两不能同时安排检修）。
2）作为某变电站的互为备用电源的两条或多条联络线，不能同时安排检修（多条联络线，则两两不能同时安排检修，T接站属于此类）。
3）变电站内互为备用的母线、主变不能同时安排检修。
4）跨地区和专线客户联络线不能同时安排两条或多条联络线检修（多条联络线，则两两不能同时安排检修）。
5）季节约束。在水电大发时节，不安排相关设备检修，避免影响水电出力；在春季或冬季灌溉时，有关输、变、配设施不安排检修，不影响春、冬灌。
6）安全约束。对需要停电的设备模拟停电后进行系统评估，对造成母线电压越限、线路过负荷、变压器过载的停电方案提出修改意见，错开检修时间（区间）。
7）某些电网设备的停电导致电网网架结构发生变化，间接对系统的安全稳定运行造成较大的影响，为保证系统在这些特殊运行方式下满足N-1运行，需要严禁相关电网设备在此时间段内安排停电。
3.4 停电配合规则的辅助生成
系统的停电配合规则的辅助生成功能根据电网的实际情况及专家经验确定需要同时停电的设备，以减少重复停电次数和检修成本。同停规则的确定原则如下：
1）送电工区、配电及电缆工区和专线客户均要配合变电工区进行检修时间安排，即以变电工区检修为中心原则。
2）超高压公司涉及线路工区设备重复停电时，配合线路工区停电计划安排检修。
3）同一变电站内造成相同区域失电的设备应安排在同一时段内检修。
3.5 停电工期规则电子化
系统基于电力设备检修规程中关于各类发输变设备检修工期及要求，建立了设备停电工期规则库，实现了停电标准工期电子化。支持变压器、线路、机组等各类设备检修工期的维护功能。为停电计划编排提供电子化的停电工期约束[12]。
3.6 停电计划的多规则校验
系统多规则校验主要是在停电规则库中停电规则的基础上，对每一条停电计划申请进行知识推理，分别触发主动规则模式完成对停电计划数据的智能分析和调整，最终自动生成科学合理的电网停电计划[13]，实现停电计划分析的智能性。校验规则包括停电窗口期校验、互斥规则校验、同停规则校验和停电工期校验。
停电计划安全校核模块基于D5000提供的电网模型和调度计划类应用的负荷预测和发电计划数据构建电网运行的未来态潮流，通过网络拓扑分析、潮流分析、静态安全分析等模块，对停电计划进行安全校核，实现停电计划对电网安全稳定运行影响的量化校核[3]，包括备用容量分析、稳定裕度分析、网络阻塞分析等功能。校核流程如图7所示：
图7 安全校核流程图
Fig.7 The flow chart of Safety check
拓扑校核，通过置停检修设备后进行拓扑分析来统计在停电计划周期内各个时间点的电气岛数（活岛）、停电设备个数，与基态拓扑结果进行比较，判断系统是否解列。
采用全息扫描算法的停电计划安全校核，通过网络拓扑分析和潮流分析，对停电计划进行安全校核，实现停电计划对电网安全稳定运行影响的量化校核和停电计划的备用容量分析、稳定裕度分析、网络阻塞分析等功能。
4 结语
本文提出的停电计划智能编排及安全校核评估系统作为智能电网调度控制系统（D5000）调度管理类应用的重要功能已经成功应用在国网江苏省电力有限公司江苏电力调度控制中心停电计划的编排工作中。通过该系统，在横向上实现了停电计划编制在调控中心内部各专业的流转，在纵向上，实现了国分省三级的互联互通，提升了停电计划编制的信息化和流程化水平。
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作者简介：
刘杨（1990—），男，硕士研究生，工程师，主要研究方向：电力系统自动化在电力系统中的应用。
论文作者:刘杨1,胡勇2,汪志成2,何蕾1,庞传军1,包铁1
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/3
标签：计划论文; 电网论文; 规则论文; 系统论文; 功能论文; 智能论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第3期论文;