一种基于超前N‑1分析的调度员操作风险评估方法与流程

本发明属于电力调度领域，特别涉及一种基于动态N-1分析的调度员操作风险评估方法。

背景技术：

电网调度是实现电力系统顺利供电、保障电力资源合理分配的重要工作环节，调度员作为电网安全运行的指挥者，他们的任何分析、判断和决定都将对电力系统安全产生不同程度的影响，因此其发布的每条操作指令都必须符合电网安全运行导则，当前电网调度发令系统已能够实现操作票的自动生成-校荷-发布功能，但是调度过程中设备故障灯不确定因素可能给系统带来一定的风险。

调度员操作风险评估，是电网运行安全分析的重要内容。当前调度员操作风险评估均是经验型分析为主，其基本特点在于调度员根据其人工经验对调度操作可能引起的电网运行风险进行分析。受限于调度员的经验水平，风险评估的精确性和准确度均难以保证。

实际上，在调度操作过程中调度员会提前编写调度操作指令，调度操作指令顺序执行过程中电网运行方式会发生变化，从而导致电网事故风险也会随之改变。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于超前N-1分析的调度员操作风险评估方法。该方法的特征在于通过解析调度操作指令，依据当前电网运行方式，实现调度操作风险的超前评估。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于超前N-1分析的调度员操作风险评估方法，其特征在于：通过解析调度操作指令，依据当前电网运行方式，实现调度操作风险的超前评估，包括以下实施步骤：

步骤一：基础数据准备；

步骤二：操作指令解析；

步骤三：N-1故障扫描；

步骤四：事故等级判定；

步骤五：操作风险评估。

进一步，所述步骤一）中，所需要基础数据包括：电网拓扑数据、二次系统策略信息和投入信息、用户分布数据、电力负荷数据、电厂发电数据，所述二次系统包括保护装置、备自投装置、稳控装置。

进一步，所述步骤二）中，操作指令解析是按照调度操作指令执行顺序，根据每项操作任务对电网运行方式的影响变化将其解析，包括如下操作方式：

1）剔除无影响操作

对于不影响电网运行方式的操作指令，包括双套配置的二次系统单套投/退、测量装置功能投/退、计量装置功能投/退、一次设备停电情况下投/退其相应的保护装置的操作指令在操作风险评估中均可剔除。

2）合并同类型操作

对于对电网运行方式影响相同的操作指令，包括依次断开待停电线路两侧断路器，对处于停电状态的设备进行热备用、冷备用、检修状态之间的倒换等，其对电网运行方式的影响相同，可合并为同一类操作。

3）分解综合类型操作

对于综合令类型的操作指令，包括将一段母线负荷倒至另一段母线，均需要按照其操作顺序及其对电网运行方式的影响，将其分解。

进一步，在步骤四）中，将电力事故划分为特大事故、重大事故、较大事故、一般事故四档。为了便于风险分析，将其数值化，记特大事故影响值为100，重大事故影响值为80，较大事故影响值为60，一般事故影响值为40。

进一步，在步骤五）中，对于N-1故障扫描发现的每一个事故风险项，其操作风险按照如下公式计算：

操作风险=事故等级影响值*故障发生概率

其中，故障发生概率为N-1扫描所对应的单一元件故障的概率，该概率可根据该设备历史故障情况统计或者参考国家电网公司或南方电网公司所发布的设备故障率。

本发明的有益效果是：

与传统的操作风险评估分析方法相比，本发明通过调度指令的解析，辨析由于调度操作导致的网络拓扑变化，实现对调度操作每个阶段的电网风险分析超前评估，从而能够有效降低调度操作引起的事故风险。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

附图为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图所示，本发明的一种基于动态N-1分析的调度员操作风险评估方法，包括以下实施步骤：

步骤一：基础数据准备

所需基础数据包括：电网拓扑数据、二次系统（包括保护装置、备自投装置、稳控装置）策略信息和投入信息、用户分布数据、电力负荷数据、电厂发电数据。

其中，上述数据信息中，用户分布数据来源于营销管理系统；二次策略信息和投入情况来源于保护主站、稳控主站系统；电网拓扑数据、电力负荷数据、电厂发电数据来源于能量管理系统。

步骤而：操作指令解析

按照调度操作指令执行顺序，根据每项操作任务对电网运行方式的影响变化将其解析。在进行调度操作风险评估过程中，对操作指令的解析包括如下操作方式：

1、剔除无影响操作

对于不影响电网运行方式的操作指令，包括双套配置的二次系统单套投/退、测量装置功能投/退、计量装置功能投/退、一次设备停电情况下投/退其相应的保护装置的操作指令在操作风险评估中均可剔除。

2、合并同类型操作

对于对电网运行方式影响相同的操作指令，包括依次断开待停电线路两侧断路器，对处于停电状态的设备进行热备用、冷备用、检修状态之间的倒换等，其对电网运行方式的影响相同，可合并为同一类操作。

3、分解综合类型操作

对于综合令类型的操作指令，包括将一段母线负荷倒至另一段母线，均需要按照其操作顺序及其对电网运行方式的影响，将其分解。

按照上述三种方式，将顺序执行的调度操作指令解析，解析后的每条调度操作指令均会对电网运行方式产生改变，从而导致电网运行风险变化。

步骤三：N-1故障扫描

解析后的调度操作指令每一步均会改变电网运行方式，必须逐步结合电网运行方式变化，采用N-1故障扫描的方式进行分析。其目的在于辨识电网单一元件故障可能导致的事故风险项目。

N-1故障扫描是对电力系统单一设备元件故障情况的模拟，即分析正常方式下单一设备元件故障退出后整个系统的运行状态，扫描的元件类型一般包括发电机、变压器、母线、线路等。N-1方式是一种预想的故障状态，要进行完整的扫描需要进行多次的潮流计算，时间很长，如何有效缩短计算时间是N-1故障扫描的一个重要问题。

N-1故障扫描的基础是电力系统潮流计算，常见潮流计算方法有高斯塞德尔法、牛顿拉夫逊法(又分直角坐标法、极坐标法、带二阶项法)、PQ分解法、直流潮流法等。本实施例中，快速进行N-1故障扫描的实现方法包括如下步骤：

1、结合大型电力系统拓扑结构特点，根据导纳矩阵阶数、矩阵结构、矩阵数值的异同分三级建模；

2、对每个N-1计算任务首先进行模型匹配，复用已有模型，对形成的新模型则根据后续待扫描的元件类型和拓扑属性，进行复用性评估，保留必要的计算过程信息；

3、采用后补偿法进行扫描计算；

4、根据迭代过程中偏差量的变化规律，在几种潮流算法间自动切换。

潮流方程的三级建模和模型复用，即根据导纳矩阵阶数、矩阵结构、矩阵数值的异同分三级建模，经复用性评估，保留必要的计算过程信息，与后补偿法相结合，通过模型的匹配减少重复计算，以空间换时间，大幅提高N-1扫描效率。

步骤四：事故等级判定

针对N-1故障扫描发现的每一个事故风险项，将电力事故划分为特大事故、重大事故、较大事故、一般事故四档。为了便于风险分析，将其数值化，记特大事故影响值为100，重大事故影响值为80，较大事故影响值为60，一般事故影响值为40。

上述划分的依据是按照中华人民共和国国务院第599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》（简称599号令）中对电网运行事故等级的判定要求，计算其造成的事故等级。

步骤五：操作风险评估

对于N-1故障扫描发现的每一个事故风险项，其操作风险按照如下公式计算：

操作风险=事故等级影响值*故障发生概率

其中，故障发生概率为N-1扫描所对应的单一元件故障的概率，该概率可根据该设备历史故障情况统计或者参考国家电网公司或南方电网公司所发布的设备故障率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。