电网调度风险监测及判定系统功能设计

文/张杰 李斌 李华锋

1 概述

电网是电力系统的核心，是电力系统安全稳定运行的基础。一旦发生电网事故，就可能引发大面积停电事件，造成较大的经济损失和社会影响。电网事故的发生通常是因各类电网风险未得到有效控制而引发的，因此建立常态、有效的电网风险控制机制，对电力系统安全稳定运行具有重要意义。

目前，供电局对于电网风险管控、风险预警、事故判定的要求极高。供电局负责主网调度工作，目前缺乏将调度信息与地理位置信息及电网网架结合的监控、展示及事故预警分析平台。本文基于数字电网平台的技术及应用基础，对调度相关的运行数据进行多维整合，结合电力事故事件调查规程，研究风险监测及事故判定模型来弥补该应用领域的空白，从而提升调度风险管控水平。

通过功能的建设及应用，能够帮助供电局对电网运行风险全过程进行跟踪，实现对电网运行方式现状的分析、对电网负荷的监控及预测预警、对电网网架数据信息的实时监控，提升电网运行的安全管理水平，保证人员生命财产安全，有效的促进电网的稳定运行水平，提升社会效益及经济效益。

2 建设方案

2.1 系统功能设计

本文系统基于数字电网平台，采用多维指标、二维GIS地图、时间序图等可视化展现技术，将供电局调度自动化SCADA系统的有功、无功、电压、电流、功率因数、频率等主要数据接入到该平台中。

通过电网运行实时数据与电网运行现状结合，实现供电局静态网架展现实时运行状态，并开展报表统计分析、风险监测及判定模型及功能的开发，辅助实现电网运行现状分析、电网负荷预测、电网网架实时监控、电网事故判定，模拟事故影响范围分析。

2.2 技术架构设计

通过开展对调度信息与数字电网平台整合、电网事故判定研究，为构建调度风险监测及判定模型奠定技术基础，实现电网风险管控；对电网事故进行模拟，判断事故趋势、影响范围及结果，为调度中心的调度运行数据综合应用提供支持。

整个技术架构分为数据服务层、API服务层、界面服务层、研发框架层，其中研发框架层中包括系统功能组件、应用交互组件，核心服务层和集成层由基础支撑平台提供，用来支撑应用层和交互层，数据服务层主要包括技术集成方式和数据适配技术。

系统总体技术架构如图1所示。

2.3 数据架构设计

系统需要集成的数据包括调度自动化SCADA系统、营销四合一系统、小水电系统的数据。调度自动化SCADA系统5分钟1次的有功数据，15分钟1次的无功、电压、电流、功率因数、频率数据，营销四合一系统1小时1次的电量数据，小水电系统1小时 1次的发电厂有功出力数据进行采集，生产系统设备台账数据，GIS系统电网拓扑关系数据。

3 系统应用

在实际应用中，通过模型支撑，提供电网事故监测及事故判定平台各功能数据采集、统计、分析及移动APP应用的实现。

3.1 模型支撑

3.1.1 数据模型体系结构

数据模型遵循IEC标准的CIM模型规范，结合电网的设备特点，建立统一的网数据模型，主要包括资产设备型、拓扑连接模型、电网量测模型、用户用电模型、电网资源模型。

3.1.2 资产设备模型

电网信息模型是基于国际IEC61968/61970标准，遵照南方电网统一电网信息模型，结合电网电力设备的特点建立的模型。电网网架信息描述安全生产管理系统中设备台账的典型结构。系统使用此包的位置、容器、资产、技术参数等类。

3.1.3 电网拓扑模型

设备之间互相连接的接头称为端子，两个端子相连的点称为连接点。设备连接关系加上功能位置信息就确定一个常态的拓扑网络，再加上配网自动化和调度平台的开关信息就组成一个实时的拓扑网络。

3.1.4 电网量测模型

电网量测是CIM模型中用来表达电网运行的实时及准实时的计量数据模型，通过量测来定义一个设备与一个属性项结合的概念，通过端子和计量与设备产生关联关系。系统数据主要涉及调度系统量测数据、计量自动化量测数据、配网自动化量测数据、继电保护系统量测数据、输电设备在线监测数据、变电设备在线监测数据。

3.1.5 用户用电模型

用户用电模型主要包括客户信息、计量点信息、设备信息、用电量测等，通过计量点关联设备与客户、计量装置。

3.2 应用功能

3.2.1 多维数据整合

包括发电厂、输电线路、变电站、杆塔、配电网等运行数据集成和展现查询。

3.2.2 调度风险监测及判定

结合调度自动化SCADA系统的有功、无功、电压、电流、功率因数、频率，营销四合一系统的电量，小水电系统的有功出力数据，监测电网运行状态，通过实时监测和模拟电网网架事件，结合《电力事故事件调查规程》，设定事故预警阀值，影响范围，停电时长等维度因子，研究事故等级判定算法。

针对电力安全事件，根据已有的系统数据开展多维度分析，提供事件判定标准、事件等级、事件产生的后果等，再结合人工操作最终实现电网事故判定。

图1：系统技术架构图

图2：系统数据架构图

调度风险监测及判定主要涉及变电站内主要设备的连接情况、运行方式、运行状态的综合影响。

3.2.3 数据综合应用

通过开发电网调度、运行方式的综合统计应用功能，实现以月度、季度、年度调度统计报表。另外，结合生产系统的数据，通过公式进行自动计算，辅以统计报表，采用图表辅助开展运行方式编制、事故分析判定、参数设置等调度分析管理工作，提高调度管理的水平。

3.2.4 移动APP应用

在移动APP端，将电网事故发生时的模拟状况，事故的来源，发展的过程，以及最终的结果通过GIS图形化进行模拟展现。

并可查看电厂、变电站、线路等有功、无功、电流、电压、频率等实时数据信息。

提供对调度相关数据的查询与统计功能，并在移动APP端进行查询和统计结果通过图形化界面展示，并采用指标图展现，图形图表有柱形图、条形图、折线图、饼图、面积图、雷达图等。可以将各种形式的图形图表组合在一个报表上进行展示（例如柱形图与折线图搭配）。

4 结束语

本文将电网网架、调度运行数据、地理位置信息进行多维整合，创新电网危害程度评估技术，用于电网危害程度监测及判定。通过结合调度信息的应用，开展电网危害程度评估监测及判定系统构建工作。本文通过功能设计、建设及应用，能够帮助供电局对电网运行风险全过程进行跟踪，实现对电网运行方式现状的分析、对电网负荷的监控及预测预警、对电网网架数据信息的实时监控，提升电网运行的安全管理水平，保证生命财产安全，有效的提高电网的稳定运行，提升社会效益及经济效益。