CN101447669A - 一种基于稳定规则信息模型的电网安全稳定监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力***安全稳定运行与管理的方法，尤其是涉及一种基于稳定监控规则信息模型的电网安全稳定监控方法。本发明的方法具有以下优点：1)实现稳定规则跨安全区统一管理，保证电网运行不同安全区中稳定信息的一致性和完整性，消除电网稳定运行存在的安全漏洞；2)电网调度自动化***能自动实时选择正确的稳定控制断面及相应的稳定限额值进行监控，消除目前电网调度自动化***中由于断面和限额人工维护不全面、不统一、不及时等因素对电网运行带来的潜在风险。

Description

一种基于稳定规则信息模型的电网安全稳定监控方法

技术领域

本发明涉及一种电力***安全稳定运行与管理的方法，尤其是涉及一种基于稳定监控规则信息模型的电网安全稳定监控方法。

背景技术

电力***运行必须保证电力***的安全性和稳定性。电力***的安全性指电力***在运行中承受故障扰动(例如突然失去电力***的元件，或短路故障等)的能力。通过两个特性表征：(1)电力***能承受住故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受的运行工况；(2)在新的运行工况下，各种约束条件得到满足。电力***稳定性指电力***受到事故扰动后保持稳定运行的能力。通常根据动态过程的特征和参与动作的元件及控制***，将稳定性的研究划分为静态稳定、暂态稳定、小扰动动态稳定、电压稳定及中长期动态稳定。如果电网运行发生稳定破坏事故，往往会导致大面积停电的严重后果。为此国家经济贸易委员会发布电力行业强制性标准《电力***安全稳定导则》(DL755-2001)，用以指导电力***规划、设计、运行和管理等环节中有关电力***安全稳定的工作。

根据《电力***安全稳定导则》的要求，在电力***调度运行工作中，为了保证电力***的安全性和稳定性，电网运行方式专业人员需针对电网运行中可能出现的各种运行方式进行电力***安全稳定计算。电网运行方式专业人员在开展对电网的静态安全分析、静态稳定分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、电压稳定分析、频率稳定分析以及再同步计算分析的基础上，根据《电力***安全稳定导则》提出的电力***的安全稳定标准，确定主要输电断面在不同运行方式下的极限传输功率值——稳定限额，并以此为基础编制保证电网安全稳定运行的电网运行控制方案——电网运行稳定规则。电网运行稳定规则规定了在电网稳定断面各种运行方式、预想故障类型和地点、稳定控制措施、辅助监控要求等条件下，稳定断面受电网安全稳定标准约束所允许传送的有功功率极值，即稳定断面的稳定限额。稳定断面通常指两个地点间具有相同功率流向的多条输电线路所形成的联络线族；断面潮流为组成断面的各条输电线路的有功功率之和，它清晰地反映了断面所连接的两个地点之间的功率交换关系。

严格控制电网各重要断面的潮流在稳定限额内是调度员的重要任务，也是维护电网安全的重要因素。如果断面潮流超越稳定限额，一旦电网运行发生相关故障，或可能导致电网中枢点、输电设备的电压和电流大幅度周期性波动；或可能使部分线路严重过载，导致过流保护、后备保护或弧垂对地放电造成线路跳闸，继而引起连锁反应，这些可能性都会造成电网运行大范围停电。

由于以往一直存在难以对稳定规则进行形式化描述的难题，使得目前在电网调度运行中主要依赖人工根据稳定断面运行方式选择相应的稳定限额的方法实现对电网稳定的监控。图1所示的即为现有电网稳定监控的方法。调度员通过电网调度自动化***监视画面对当前电网运行方式进行分析和判断，然后根据运行方式和检修工作从稳定规则规定或检修申请单选取相应稳定限额，输入电网调度自动化***的稳定限额监视画面，电网调度自动化***稳定断面实时监测模块对断面潮流是否超越稳定限额进行实时扫描，从而实现稳定断面越限报警和稳定断面越限的AGC预防和校正控制。

随着近年来电网建设步伐加快，新设备启用增多，运行方式变化频繁，使得稳定限额变化进一步加快。由于稳定限额的多变，使得通过人工对电网调度自动化***中的稳定限额进行维护，工作量越来越大，工作愈加繁琐，人工进行运行方式判断和限额维护也存在安全隐患。尤其在电网停役设备或临时运行方式过多时，若稳定限额难以及时维护更新，就容易造成限额与实际方式不符，给电网运行带来潜在风险，调度员压力加大。此外，电网调度自动化***和电网调度管理***都涉及稳定控制和运行方式信息，稳定信息的一致性和完整性难以保证，使得电网稳定运行存在安全漏洞。

发明内容

1、发明目的

本发明针对现有电网稳定监控方法存在的不足，提供一种基于稳定规则信息模型的电网稳定监控方法。本发明的一个目的在于提供一种对稳定规则进行结构化描述的信息模型，实现在调度管理***和电网调度自动化***中对稳定监控规则进行跨安全区统一形式化描述，以及对当前方式和未来方式下稳定规则进行统一信息化管理，保证电网运行不同安全区中稳定信息的一致性和完整性，消除电网稳定运行存在的安全漏洞，解决不能对稳定监控规则实现跨安全区统一管理的难题。

本发明的另一目的在于提供一种基于稳定监控规则对稳定断面及监控限额实时判断、分析并实现电网稳定监控的方法，电网调度自动化***根据电网当前网络拓扑的变化，自动实时选择正确的稳定控制断面及相应的稳定限额值进行监控，消除目前电网调度自动化***中由于断面和限额人工维护不全面、不统一、不及时等因素对电网运行带来的潜在风险。

2、技术方案

为了达到以上目的，本发明提出了“监控组”的概念，监控组是指稳定规则中任一主监控条件下包含的一个主监控措施及若干辅监控措施的组合。监控组概念反映了稳定规则中稳定限额、监控要求等关键元素的组成原则及相互逻辑关系，该概念应该成为稳定规则信息模型的一个基本名称。

本发明提出的基于稳定规则信息模型的电网稳定监控方法，是在电网调度管理***(OMS)和电网调度自动化***(包括能量管理***EMS、广域监测分析保护控制***WAMAP等)中实现，主要包括以下步骤：

1)以形式化的运行方式、稳控断面等稳定规则元素为基础，以稳定规则各元素之间的逻辑与层次关系为框架，结合监控组概念，建立跨安全区统一的稳定规则模型；

2)在电网调度管理***中采用稳定监控模型对稳定监控规则进行结构化定义，得到形式化描述的稳定规则库，并利用调度管理***工作流引擎实现稳定规则的流程化审核；

3)对电网调度管理***稳定规则库中当前启用的稳定规则与电网调度自动化***稳定规则库进行同步，实现稳定规则跨安全区统一管理；

4)通过电网调度自动化***中稳定断面实时监测模块对稳定规则库中全部稳定规则进行扫描；最终得到在当前电网断面运行方式下需要监控的稳定断面及其稳定限额，以及断面潮流重载或越限情况，从而实现电网运行的稳定监控。

本发明的特点在于：

1)采用严格的形式化描述方式，结合监控组概念，建立了能跨越安全I、II和III区的电网稳定监控规则统一模型。该模型以形式化的运行方式、稳控断面等稳定规则元素为基础，以稳定规则各元素之间的逻辑与层次关系为框架，实现对电网各种运行方式下的稳定监控规则形式化描述。

2)采用稳定监控模型对电网稳定监控规则进行形式化定义、流程化审核及跨安全区进行稳定规则实时同步，确保不同安全区之间的稳定规则库的完整性和一致性，稳定规则各元素的形式化定义可直接转化为电网调度自动化***监视公式。

3)电网调度自动化***根据拓扑分析进行稳定断面的运行方式判断，自动实时选择当前电网运行方式下的稳定断面及相应的稳定限额值进行监控。

3、有益效果

本发明的方法具有以下优点：

1)实现稳定规则跨安全区统一管理，保证电网运行不同安全区中稳定信息的一致性和完整性，消除电网稳定运行存在的安全漏洞；

2)电网调度自动化***能自动实时选择正确的稳定控制断面及相应的稳定限额值进行监控，消除目前电网调度自动化***中由于断面和限额人工维护不全面、不统一、不及时等因素对电网运行带来的潜在风险。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显，本文列举一个较佳的实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

以下附图为对本发明示例性实施例的辅助说明，结合以下附图对本发明实施例的阐述，是为进一步揭露本发明的特征所在，但并不限制本发明，图中相同标号代表实施例中相应元件或步骤，其中：

图1为现有电网调度自动化***中电网稳定监控方法示意图；

图2为本发明基于稳定规则信息模型的电网稳定监控方法示意图；

图3为本发明实施例的原始稳定规则范例；

图4为本发明实施例的稳定规则信息模型结构图；

图5为本发明实施例的稳定规则结构化描述示意图；

具体实施方式

以下结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。本发明的方法一个较佳的实施例包括以下步骤，如图2所示：

1)对电网稳定规则中有关运行方式、稳定断面、稳定限额、监控要求等规则组成元素及相互层次关系进行分析，建立稳定规则信息模型；

2)采用稳定规则信息模型对稳定规则进行形式化定义，通过稳定专业工程师及稳定专业领导等角色对稳定规则进行编辑、流程审核等环节，在调度管理***中实现稳定规则信息化管理；

3)将调度管理***中当前启用的形式化稳定监控规则与电网调度自动化***的稳定规则库进行同步，实现两个***之间稳定规则的比对、更新、删除、添加等功能，从而确保电网调度自动化***稳定信息的一致性和完整性。

4)电网调度自动化***中稳定规则实时监视模块对稳定规则库进行实时扫描，通过实时监测子***获取电网中输电线路等元件遥测量、遥信量，自动判断规则断面运行方式是否成立。

5)对于运行方式成立的稳定规则，电网调度自动化***中稳定规则实时监测模块通过SCADA功能获取遥信、遥测量，计算稳定规则断面潮流；根据稳定规则定义，分析和选取当前电网运行状态下断面稳定限额；实时监视断面潮流是否超越断面稳定限额以及稳定规则辅助监控要求是否得到满足。

6)对于断面潮流重载或越限，给予报警提示，并通过人工根据具体情况采取控制措施或通过AGC预防控制和校正控制功能，实现对电网控制的稳定控制。

以下对于图2描述的实施例主要步骤进行详细说明。

1.建立稳定规则信息模型

对以图3为例的稳定规则有关运行方式、稳定断面、稳定限额、监控要求等规则组成元素及相互层次关系进行分析，形成如图所示的稳定规则信息模型，该信息模型客观反映了稳定监控规则各组成部分为实现电网安全稳定监控所必须具备的组成原则及内在逻辑关系。在信息模型中，确定了稳定监控规则中运行方式、断面、主监控条件、主监控措施、辅监控措施等组成部分的定义方法、逻辑层次及相互关系，并引入监控组概念以定义复杂情况下稳定规则的监控要求。

在该模型中，认为稳定监控规则具有编号、电压等级、期限、类别等属性，由运行方式和一个或多个断面这两部分组成，其中每个断面包括断面定义、故障类型定义及一个或多个监控组。模型中各组成部分的含义如下：

1)稳定监控规则属性

稳定监控规则包括编号、电压等级、期限、类别等属性，

●编号：用于对每条稳定监控规则进行唯一标识；

●电压等级：为运行方式的电压等级，如500，220kv等。

●期限：表明稳定监控规则的有效期开始时间和结束时间；

●类别：表明稳定监控规则属于正常方式、检修方式。

2)运行方式

对稳控规则所适用的运行方式进行定义，可以为正常方式、检修方式、特殊检修方式、500kV母线检修、200kV母线检修。

3)断面定义

通过对一个或多个监控元件(线路、变压器、母线等)、元件间逻辑关系及监控量进行定义，作为主监控措施中稳定限额所对应的主稳定断面。

4)故障类型定义

故障类型定义指断面所对应的故障类型。

5)主监控条件

将稳定规则中将影响断面某一稳定限额适用范围的不可控因素作为主监控条件，如安全稳定控制***的投运等。

6)监控组

在模型中将在任一主监控条件下包含的一个主监控措施及若干辅监控措施定义为一个监控组。

7)主监控措施

在模型中主监控措施指：在主监控条件满足的情况下，在一定温度及保护措施条件下的断面稳定限额。在主监控措施中还对监控单位进行定义。

8)辅监控措施

辅监控措施包括子监控条件(可为空)、一个或多个监控设备、监控设备之间的逻辑关系、监控量等信息。

通过对稳定规则的分析，稳定信息模型中对监控组的设计具有以下的规律：

●一主多辅

一个监控组中只能有一个主监控措施，但可以包含多个辅监控措施。

●辅监控措施对等

监辅监控措施既作为控制目标，同时也是条件。同一监控组中各辅监控措施是对等的。

●条件互斥

各主监控条件所覆盖的范围不能有重叠，它们之间是互斥的。在任何情况下，同一断面下同时最多只能有一个监控组成立，该监控组的稳定限额作为该断面当前使用的稳定限额。

2.调度管理***中稳定规则信息化管理

稳定专业工程师对年度稳定规则、临时稳定规则按照图4所示的稳定规则信息模型进行结构化描述，如对图3所示的稳定规则范例，在对其形式化定义后如图4所示。在对稳定规则进行结构化描述后，可将其保存于数据库，形成稳定规则库，这样可达到对稳定规则进行信息化管理的目的。通过调度管理***工作流引擎，稳定专业负责人等人可以对信息化稳定规则进行流程化审核。

3.调度管理***与电网调度自动化***之间稳定规则同步

将调度管理***中当前启用的结构化稳定监控规则与电网调度自动化***的稳定规则库进行同步，实现两个***之间稳定规则的比对、更新、删除、添加等功能，从而实现稳定规则跨***统一进行管理。

本实例中采用稳定规则同步功能代替原有依靠调度员对电网调度自动化***稳定限额进行维护的做法，减轻了调度员维护压力，确保电网调度自动化***稳定信息的一致性和完整性。

4.对稳定规则库进行实时监视

本实例稳定规则实时监视模块是基于稳定规则模型对稳定规则进行实时监视的。该模块每个扫描周期从电网调度自动化***的稳定规则库读取当前全部稳定规则，依次对每条稳定规则进行如下分析和判断：

1)通过电网调度自动化***实时监控子***获取相关的遥测量和遥信量，根据本规则对运行方式的定义，判断运行方式是否成立。如果该稳定规则运行方式不成立，则不进行下一步处理，直接对下一条稳定规则进行分析和判断。如果该稳定规则运行方式成立，则进行下一步处理。

2)根据图3所示稳定规则信息模型，一个稳定规则可能包括多个断面。如果本规则的稳定断面运行方式成立，则需要依次对本规则所包含1个或多个稳定断面进行稳定状态分析和判断。

3)对于每一个稳定断面，根据断面定义及根据通过电网调度自动化***实时监控子***获取相关的遥测量和遥信量，计算得到当前稳定断面潮流大小。为了对当前潮流是否越限进行监视，尚需结合当前电网运行状态，根据稳定规则的定义得到当前断面的稳定限额。

4)根据图3所示稳定规则信息模型，每个稳定断面包含一个或多个主监控条件。因此稳定规则实时监视模块将结合当前电网运行状态，根据每个主监控条件的定义，依次对每个主监控条件进行判断，确定在当前电网运行状态下成立的主监控条件。

5)根据图3所示稳定规则信息模型，而每个主监控条件又包含一个或多个监控组，而每个监控组又包含一个或多个辅监控措施。因此稳定规则实时监视模块将结合当前电网运行状态，根据每个监控组的定义，依次对每个监控组进行判断，确定在当前电网运行状态下满足条件的监控组。

6)若有一个监控组满足条件，则将该监控组中主监控措施定义的稳定限额作为稳定断面当前有效的稳定限额。通过断面潮流与断面稳定限额进行比较，判断当前电网运行条件下稳定断面是否越限。

7)若没有任何监控组满足成立的条件，则将上一次断面的稳定限额作为本次扫描的稳定限额，并将稳定断面设定为越限状态。

稳定规则实时监视模块依次对每个稳定规则按照步骤1^-7进行扫描。当全部稳定规则扫描完成后，电网调度自动化***将更新稳定限额监视画面中断面及相应稳定限额数据，对于断面潮流重载或越限情况，更新相应越限报警画面。调度员根据断面越限报警信息对电网运行进行调整，对于受控断面将通过AGC预测控制和校正控制实现对电网稳定控制。

上述实施例只是为了更好地揭示本发明，而并不对本发明产生限制。任何基于本发明做出的修改和变化都属于本发明的实施和精神涵盖之下。

Claims (1)

1、一种基于稳定规则信息模型的电网安全稳定监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)以形式化的运行方式、稳控断面稳定规则元素为基础，以稳定规则各元素之间的逻辑与层次关系为框架，结合监控组概念，建立跨安全区统一的稳定规则模型；

2)在电网调度管理***中采用稳定监控模型对稳定监控规则进行结构化定义，得到形式化描述的稳定规则库，并利用调度管理***工作流引擎实现稳定规则的流程化审核；

3)对电网调度管理***稳定规则库中当前启用的稳定规则与电网调度自动化***稳定规则库进行同步，实现稳定规则跨安全区统一管理；

4)通过电网调度自动化***中稳定断面实时监测模块对稳定规则库中全部稳定规则进行扫描；最终得到在当前电网断面运行方式下需要监控的稳定断面及其稳定限额，以及断面潮流重载或越限情况，从而实现电网运行的稳定监控。

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