专利名称：省级电网应灾人形结构综合安全防御体系的制作方法
省级电网应灾人形结构综合安全防御体系技术领域
本发明属于电网应灾防御技术领域，尤其涉及省级电网应灾人形结构综合安全防御体系。
背景技术：
我国的电网系统存在的三大问题主要表现为
1)部分电网结构薄弱、安全稳定问题仍较突出，一些输变电设备长时间重负荷运行、部分老旧设备仍在使用，部分地区单变、单线较多、输电断面瓶颈、无功补偿不足、短路电流过大、电磁环网等安全稳定问题突出。
2)驾驭大电网的能力有待进一步提高，中国电力发展已经进人大电网、大机组、高电压、高自动化的阶段、电网系统的复杂性明显增加，需要提高对大电网运行规律的认识和把握以及对大电网故障产生和发展机理的研究和分析。
3)应急管理工作有待进一步加强。开展与社会联动的应急联合演习工作应当制度化。重要用户、重要场所等应急电源的规划、建设和管理问题仍需进一步规范和加强。
电网系统应急管理技术对策如下
1)充分重视财害的检测和预报工作。
充分利用国家灾害监测和预报部门，通过互联网、通信系统及时获取全国及各地区的各种灾害信息，提高防御自然灾害的能力。充分掌握各种各样灾害数据争取更多时间做好灾前准备，尽量避免和减少灾害损失。同时还应加强电力系统动态安全预测预警工作， 并与应急指挥中心实现互联互通，为应急指挥提供第一手信息。
2)加强应急管理平台建设
电力应急管理平台是以公共安全理论为基础，利用现代信息技术、通信技术、电力系统分析与控制技术，为应对电力生产重特大事故、设备破坏、电力供应危机、与电力生产相关的严重自然灾害等重大突发事件以及公共安全事件而建设的具有应急信息采集与管理、应急值守、预测预警、调度指挥、辅助决策、电子预案、资源管理、演练评估、信息发布等应急管理功能的技术保障系统。
3)加强应对电力系统突发灾害的试验能力
电力基础设施受到破坏、攻击以及次生灾害试验在实际电力系统中难以模拟。为了模拟实际故障或毁坏，检验应急预案及处置的正确性和演练方案的有效性，需要加强应对电力系统突发灾害的试验能力，以便为减灾防灾的研究提供服务。
电网应灾是一个极其复杂的过程，不光包括在灾害发生时的紧急应对措施，还包括在平时的电网架构、通信保证、信息与预警等多方面的因素。近年来，电网发展的日趋复杂、自然灾害频发等因素对电网安全的威胁日益加大，电网安全面临前所未有的挑战。而综合安全防御的概念日益被人们所认识和接受。如果把电网比作一个人体，灾害比作人体的疾病，电网综合安全防御体系就是要让我们建立一套全面的健康保障机制。
如图1所示，现有的电网应灾防御框架，一般遵循以下流程现有WARMAP框架流程包含信息、分析和控制3个子系统，子系统充分利用整合后的信息实现以下不同层次的功能
1)直接基于SCADA静态信息和PMU动态信息的分析功能，包括电网静态运行和动态行为的形态监视；受扰轨迹的稳定裕度；故障演化过程的分析；辅助服务质量的监视； 低频振荡的在线监视；对模型和参数的校核；
2)利用PMU动态相量数据改进状态估计的速度、精度、收敛性和坏数据处理，并在此基础上间接改进EMS原有的在线静态安全经济分析功能；
3)与数字仿真结合，完成低频振荡的分析、预防和抑制；动态响应曲线相似度评估；动态模型和参数的校核与修正；功角、电压和频率暂态稳定性的量化分析、行为模式分析和机理分析；稳定域的计算；预想故障的稳定裕度排序和风险排序。
现有技术存在如下缺陷防御体系尚不完整，缺乏必要的预案；研究数据简单，提供的信息不全面；缺乏部门之间的协调合作。发明内容
本发明针对上述缺陷公开了省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，它的结构如下电网连接监测与信息采集系统，监测与信息采集系统、数据中心、中央处理系统、授权系统和操作系统依次通过通信网络串联连接。
所述监测与信息采集系用来采集气象信息和设备运行数据。
所述数据中心具有如下功能数据更新、数据集成、数据备份、数据安全和提供各类预警方案。
所述中央处理系统具有如下功能仿真计算、灾害风险评估与预警、融冰决策、解列方案的生成。
所述授权系统提供对数据查看权限的授权和对设备操作权限的授权。
所述操作系统具有如下功能预警操作、融冰操作、解列操作、动态支援和灾后恢复及黑启动。。
本发明的有益效果为
1)本发明提出省级以上大型电网应对各类灾害的风险划分及风险评估、预警、增强局部地区安全裕度控制、预防控制、应急控制等技术；
2)建立了适合坚强统一智能电网调度运行需求的电网应对灾害的安全稳定防御体系框架，依托调度综合数据平台，整合和提升EMS系统、WAMS系统、在线安全稳定分析评估与预防控制系统(TSA)，融入包含地理信息、环境信息、气候信息等的全景信息；
3)根据自然灾害造成电力系统群发性故障的机理及极端外部灾害下电网调度安全稳定防御的特点与要求，提出风险评估、预警、增强控制、预防控制、应急控制等的策略。
图1是WARMAP框架流程示意图2是本发明的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，省级电网应灾人形结构综合安全防御体系的结构如下电网连接监测与信息采集系统，监测与信息采集系统、数据中心、中央处理系统、授权系统和操作系统依次通过通信网络1串联连接。
在本发明中，电网自身结构相当于一个人的身体。健康人的身体具有一定的自我免疫力，能够抵抗较小的疾病侵袭，通常体质好的人也会拥有较强的免疫力。正如人的身体一样，设计科学合理的电网自身架构(在未发生电网灾害时)也能够提高电网自身应对灾害的水平，如良好的备用通道设计能够防止电网出现大范围的崩溃，合理的电源布局(在未发生电网灾害时)能够保证灾害解列后地区电网的电力供应等。
监测与信息采集系统相当于一个人的感官，需要随时对相关信息进行监测，并将数据定期或实时传送给数据中心，为应灾决策提供基本的数据支持。为了满足应灾需求，我们关注两类信息的采集，即气象信息和设备运行数据(无论电网灾害发生与否，都要采集这两类数据)。而设备运行数据包括整个电网中运行的所有关键设备信息，包括信息平台的数据存储与分析处理设备、一二次设备、监测设备、通信设备等。无论那一种设备的损坏或非正常运行，都会对整个综合安全防御体系造成影响。
通信系统相当于人体的神经系统，通信系统出现故障时，气象信息和设备运行数据就无法传达到数据中心，而中央处理系统做出的应灾命令信息也将无法传导到指定设备，因此可能造成更大范围的电力故障和停电损失。无论电网灾害发生与否，通信系统都要起到相应的作用。
数据中心具有的功能对应于大脑的记忆功能，所有不同类型的数据都集中存储在数据中心，以供中央处理系统随时调用。数据中心具有数据更新、数据集成、数据备份、数据安全和提供各类预警方案的功能(在未发生电网灾害时)。
数据更新是指能够将监测与信号采集系统传送过来的信号不断更新到数据中心。
数据备份是指对重要的信息和历史记录要做到及时、有效、安全的备份，以防止误操作、停电、设备故障等原因造成的重要数据丢失，从而影响系统运行和决策支持。数据备份又分为同机备份、异机备份和异地备份三种。同机备份主要防止误操作造成的数据丢失； 异机备份能够防止误操作和设备故障等造成的数据丢失，备份安全性高于同机备份；而异地备份是说在另外的地点建立备用的数据中心，这样就不仅能防止误操作、设备故障等一般性数据丢失情况，还能防止地震灾害等极端情况下造成的数据丢失，是安全级别最高的一类备份方式，当然投入成本也大大高于前两种。
数据安全不同于数据备份，数据备份时为了防止数据损坏丢失，而数据安全则主要针对数据的保密性和真实性，即防止没有权限的人或计算机病毒非法查看或篡改数据， 从而影响整个系统的操作。
提供灾害预警方案是指在平时要做好应对灾害的预案，在灾害发生时，如果监测与信息采集系统显示符合了某一个预案的先决条件，则中央处理系统自动调用该预案中的后续操作命令，传达给各个节点设备，完成自动应在处理。
中央处理系统相当于整个综合安全防御体系的大脑思考，一切的分析、处理和决策过程都在这里完成。按照信息处理类型的不同，中央处理系统具有如下功能仿真计算、 灾害风险评估与预警、融冰决策、解列方案的生成(仿真计算、灾害风险评估与预警和融冰决策在电网灾害的前期起作用，解列方案的生成在电网灾害的中期起作用)。
仿真计算是指中央处理系统自动根据搜集的数据，对灾害发生的可能性和影响范围、程度等因素进行仿真模拟，并以可视化的图形界面展示出来，以供应在决策所需。然而对庞大的电网进行仿真由于其数据量巨大，目前国内外虽然给予了极大的关注，也都投入了大量的人力物力进行研究，仍有很多问题没有解决，在快速防震方面仍存在难关。
灾害风险评估与预警是与仿真计算紧密结合在一起的，通过仿真计算对灾难的风险作出评估，并设立不同的预警级别，在必要时对灾难可能影响到的各部门作出及时预警。 这个过程要完成建立预想事故集、自动分析和筛选、群发性故障发生概率分析、群发性故障事故分析、电网安全评估包括稳定控制的优化、可靠性评估等众多环节。
融冰决策主要针对频发的电网冰冻灾害。在应对冰灾过程中，总结出了三种成功的电缆融冰方法，即带负荷融冰、短路电流融冰、人工除冰三种方式。但在实际应用中，对何种情况适应何种方法的估计尚缺乏理论依据，对采取融冰措施后可能造成的后续影响缺乏分析手段，反而会造成更大范围的电网受损。因此需要针对冰情的不同发展时期建立不同的融冰方案，确保电网结构稳定。
解列方案的生成是指当电力系统在受到严重干扰、系统完整性无法保持时，调度中心通常采取解列控制将互联系统分割为若干发电和负荷平衡的孤岛，以保证对大部分重要负荷的持续供电。然而何时应该对电网进行解列，解列范围如何计算，解列的操作等一系列问题，作为电网安全防御的重要方面，都需要有更加科学合理的规则设定和稳定的分析处理程序来完成。
授权系统用来给系统中不同人员授予不同的权限，不同人拥有的不同权限就相当于拿着不同的令牌，因此能够在系统中执行不同的操作命令。为了保障系统的正常、安全和稳定运行，授权系统是必要的(授权系统在电网灾害的中期起作用)。授权系统提供如下两种授权对数据查看权限的授权和对设备操作权限的授权。
操作系统是相当于人的四肢，是接受中央处理系统命令并具体执行操作的系统。 按照操作内容的不同，操作系统具有如下功能预警操作、融冰操作、解列操作、动态支援和灾后恢复及黑启动。这些操作需要执行中央处理系统的运算规则，听从于中央处理系统的命令，其难点仍在于如何设立科学合理的规则(预警操作和融冰操作在电网灾害的前期起作用，解列操作在电网灾害的中期起作用、动态支援和灾后恢复及黑启动在电网灾害的后期起作用)。
权利要求
1.省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，其特征在于，它的结构如下电网连接监测与信息采集系统，监测与信息采集系统、数据中心、中央处理系统、授权系统和操作系统依次通过通信网络(1)串联连接。
2.根据权利要求1所述的省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，其特征在于，所述监测与信息采集系统用来采集气象信息和设备运行数据。
3.根据权利要求1所述的省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，其特征在于，所述数据中心具有如下功能数据更新、数据集成、数据备份、数据安全和提供各类预警方案。
4.根据权利要求1所述的省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，其特征在于，所述中央处理系统具有如下功能仿真计算、灾害风险评估与预警、融冰决策、解列方案的生成。
5.根据权利要求1所述的省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，其特征在于，所述授权系统提供对数据查看权限的授权和对设备操作权限的授权。
6.根据权利要求1所述的省级电网应灾人形结构综合安全防御体系，其特征在于，所述操作系统具有如下功能预警操作、融冰操作、解列操作、动态支援和灾后恢复及黑启动。
全文摘要
本发明公开了属于电网应灾防御技术领域的省级电网应灾人形结构综合安全防御体系。它的结构如下电网连接监测与信息采集系统，监测与信息采集系统、数据中心、中央处理系统、授权系统和操作系统依次通过通信网络串联连接。本发明的有益效果为本发明根据自然灾害造成电力系统群发性故障的机理及极端外部灾害下电网调度安全稳定防御的特点与要求，提出风险评估、预警、增强控制、预防控制、应急控制等的策略。
文档编号H02J13/00GK102570616SQ20121003515
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者潘力强, 黄良刚 申请人:华北电力大学, 湖南同飞电力调度信息有限责任公司, 湖南省电力公司调度通信局