电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控技术研究

发表时间:2019/9/19   来源:《电力设备》2019年第8期   作者:朱德栗
[导读] 摘要:目前,我国是科技发展十分迅速,全过程风险追踪与动态调控是电网运行的基本保证,不仅提升电力系统运行的安全性和可靠性,而且有助于获得经济效益和社会效益。
        (国网福建省电力有限公司建宁县供电公司  福建三明  354500)
        摘要:目前,我国是科技发展十分迅速,全过程风险追踪与动态调控是电网运行的基本保证,不仅提升电力系统运行的安全性和可靠性,而且有助于获得经济效益和社会效益。在阐述电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控必要性的基础上,系统阐述风险跟踪的方法,并针对性地提出风险动态调控的技术措施,以期合理控制电网调度运行风险,进而在提升电力系统运行质量的同时,实现电力工程行业的进一步发展。
        关键词:电网调度;全过程;风险跟踪;动态调控
        引言
        传统电网调度运行中的风险评估及诊断主要是针对某一时期的风险状况采取对应措施,忽视前一调度阶段带来的影响,不能有效反映电网运行过程中的风险水平。针对这一问题,本文加大了对电网调度运行过程性风险跟踪及动态调控技术的研究,通过分析电网调度运行不同阶段的运行特点,提出动态调控技术,能保证电网调度运行处于全面监控状态下,有利于降低电网运行风险,确保供电可靠性。
        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。一般地,调度运行的时间尺度越长,系统面临的不确定性和风险因素越多,风险评估的精度越低,调控难度越大;随着时间的推进,电网内外部运行环境逐渐发生变化,预测信息更加完善和准确,风险评估结果和动态调控措施趋于精确和有效。另一方面,中短期调度阶段形成的中短期机组组合信息需要作为日前调度阶段的数据输入,而日前调度阶段形成的日前机组出力计划则要作为日内实时调度阶段的数据输入,也就是说前一个调度阶段的结果影响着后续阶段的进行。为了适应电网调度运行过程中风险信息和调度方案动态变化的特点。
        2电网调度运行的全过程风险跟踪
        2.1 电网调度运行的风险识别
        社会发展过程中,人们将造成风险的人、物或事件称为风险源,并根据收益或影响的不同,分为收益风险、机会风险和纯粹风险三种基本类型。本文的电网调度运行风险特指纯粹风险。电网调度运行的纯粹风险源识别过程中,电力工作人员需在设备停运模型的基础上,准确计算停运率,从而辨识可能造成风险的源头。内部风险源信息和外部风险源信息是常见的两种表现形态。譬如,电网线路规划、电气元件布局及电力系统保护装置运行等都可能成为内部风险的源头,而外部风险包括天气、意外损坏等。风险源辨识过程中,电网调度运行的阶段不同,风险源信息的关注点和设备停运模型的侧重点会存在差异。因此,风险源辨识的结果直接体现了各个阶段的关注重点。
        2.2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。
        2.3电网调度运行的风险定级
        风险定级管理是对电网调度运行风险后果的指标确认,同时也是风险动态控制的主要依据。风险定级过程中,电力工作人员可依据风险定级规则将电网调度运行风险的后果转化为若干等级,从而良好把控风险水平。

应用风险定级,可避免电网调度人员不了解风险原因和后果详情的状况,在风险清晰化管理的同时,有效提升电网调度质量。电网故障概率等级和后果等级是风险等级的两个制约因素。
        3电网调度运行的全过程动态调控
        3.1日前调度
        进行日前调度计划调整时,要充分利用风险源信息。日前调度时间跨度为24h,主要目的在于确定后续的机组供电计划,确保电力系统供电量满足用户实际需求。一般来讲,日前调度可收集到较为精准的负荷监测数据以及设备运行状态等信息,这些信息可通过风险跟踪获得并为调度方案的制定提供参考依据。实际制定调度计划时,要建立起考虑灾害预报及设备性能等参数的故障分析模型,具体分析故障变化时造成的电网调度风险变化原理,以便针对风险产生原因进行调度的优化设计,为后续的风险管理提供有利条件。在动态调整方法选择上,如果日前调度阶段的风险跟踪监测到高风险信息时,应主要采取动态调整方法来进行这一阶段的系统供电计划调整,以便保证系统运行可靠性。本文主要利用以运行风险为基础的潮流模型进行调度计划优化设计,在已经确定的满足风险防范条件的机组组合基础上,优化调整已有的机组出力计划,进一步提高电力系统运行效益和风险防控能力,为电网系统正常运行提供保障。
        3.2日内实时调度
        (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。(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。
        3.3电网调度运行的中短期调度
        电网调度运行全过程风险管理中,中短期调度的时间跨度较长,预测结果较为粗糙。该调度环节中,风险源信息的属性较固定,电力工作人员通过评估和预警风险,为中短期调度风险的跟踪处理奠定了基础。通常,交直流特高压线路的传输功率、中短期灾害预报等,是电网调度运行的中短期调度前评估的重要内容。一旦风险追踪系统发现高风险场景,电力调度人员须在风险机组组合模型的基础上确定目标函数,并在满足供电平衡约束、线路潮流约束和发电机出力限制约束的基础上,最小化确认开机费用、停机费用及运行费用等风险指标,然后系统性地进行机组组合优化和动态调整。
        结语
        电网调度运行过程中的风险跟踪及动态调控技术的使用,能为电网运行可靠性提供保障。这一技术主要采取风险辨别、评估和定级的跟踪方法,以便及时发现电网系统运行出现的风险问题,为调度工作有效开展提供有效的风险信息,从而保证电力调度满足设备用电需求。并且在动态调控技术作用下,可结合系统运行情况采取相应的调度措施,有利于降低电网运行风险水平,体现出重要的现实意义。
        参考文献:
        [1]马国祥.基于安全风险辨识与防控的电网调控运行管理[J].山东工业技术,2018(21):165.
        [2]朱炳铨,倪秋龙.电网调度运行全过程风险跟踪与动态调控技术[J].电力建设,2018,39(02):36-42.
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