辅助决策系统在电网智能监控中的应用

辅助决策系统在电网智能监控中的应用，（SGLY供电公司电力调度控制中心，LY27****）摘要：随着经济的发展，地区变电站数量的不断增多，地区互联电网线路与设备监控信息也与日俱增，当前传统的人工经验型信息处理已经难以满足电网智能监控的要求，迫切需要建立一套高效的电网智能监控与控制一体化的管理和辅助决策系统，为电网调控人员高效规范管理监控信息以及应对处理各类信息和突发事件提供决策支持。针对调控业务存在的信息监控问题，首先提出了LYdd电网监控信息辅助决策系统的研究背景和设计目标，介绍系统总体结构以及在监控信息管理、各功能实现过程。关键词：调控运行智能监控信息管理辅助决策0引言随着电网规模的不断扩大，智能化应用逐渐深入，地区电网结构日趋复杂和多变，电力系统向着大电网、大机组、高电压的趋势发展。实际中，大电网具有结构坚强、安全稳定、供电可靠、防范和抵御电网波动和事故的明显优势。但是，大电网同时也造成了电网线路、设备监控信息量激增，给电网调控运行与管理工作带来新的问题。以LY电网为例，地区电网调控人员在使用EMS（能量管理系统）/SCADA系统进行电网监控和事故处置时，主要存在下述问题：（1）电网监控信息繁多杂乱。电网在运行过程以及发生异常或事故期间会产生大量的各类遥信、遥测信号，如事故、异常、变位、告知等信号不断上传至调控中心，由于仍然沿用传统的人工分析和对信息的判断处理，缺乏有效的归纳和整合，海量的数据阻碍了调控人员对电网实时运行状态的快速判断和掌握；同时，在新建或改、扩建变电站工程中，在春、秋检等检修高峰期，往往涉及到数量巨大的监控信息新增或改动，由于需要人工对新增或改动的监控信息进行生成、校验、审核和验收应用，大大增加调控人员的工作量，严重时影响电网高效调控工作的运转。（2）经验型的调控，电网的监控对运行值班人员的依赖过大。EMS系统虽然具备一定潮流分析、越限报警等功能，但在发生电网异常或事故时，仍需调控人员根据所上传大量监控信息结合电网运行方式进行异常及缺陷发现、故障点判断隔离以及方式调整、负荷转移，尤其在发生较严重异常或缺陷或较严重事故时，需要联系多单位、部门进行电网方式或负荷调整，一定程度上降低了电网缺陷及事故处置的效率。（3）缺乏有效的电网监控信息和事故处理的辅助决策支持手段。目前，电网事故的处置完全依赖调控人员的运行经验，由于调控员对电网了解和掌握的差异以及事故预案难以囊括所有实际电网情况，难免造成电网监控信息及事故处置过程中的考虑不周甚至失误的情况的发生。电网调控运行需实时了解电网运行现状，针对各类异常、事故进行准确及时的判断，快速采取相应限制和处理措施。智能调控即是通过综合运用各种计算机、信息技术手段，模仿调控人员的工作过程。因此，为提高地区电网智能调控水平，提升地区电网调控运行管理和工作水平，同时为解决现代电网调控运行存在的问题，提出建设基于智能监控的电网调控辅助决策系统。智能监控辅助决策系统以实现以下功能为原则：（1）自动生成变电站监控信息点表，并实现监控信息便捷化管理。（2）为电网调控运行人员提供更为准确、可靠的电网实时监视控制信息。（3）具备专家系统自动判别功能。（4）可对电网进行风险分析和评估。（5）智能监控辅助决策系统应在1s内完成电网监控信息分类分析，在3s内完成并给出相应辅助决策方案[1]。1系统的总体结构智能监控辅助决策系统监控信息管理电网智能监控变电站监控信息点表专家数据库智能监视控制决策辅助图1智能监控辅助决策系统总体结构辅助决策系统总体结构如图1所示。智能监控辅助决策系统分为监控信息管理和电网智能监控两个子系统，监控信息管理子系统实现自动生成变电站监控信息点表的功能；智能监控子系统通过对电网各类监控信息进行深加工，实现监控信息分类集合填入专家数据库、电网实时运行监视与控制以及电网在操作和发生异常或事故时的辅助决策功能。EMS/SCADA系统保护及信息管理系统OMS系统……信息比对模型验证信息过滤信息集合电网智能监视专家数据库……在线生成辅助决策方案调控人员操作信息源监控信息点表生成监控信息集中信息初加工信息再加工信息综合辅助决策图2智能监控辅助决策系统信息加工流程图辅助决策系统监控信息加工流程图如图2所示。辅助决策系统从当前调控中心所采用的EMS（能量管理系统）、主站保护及信息管理系统、OMS（山东电网调度管理系统）等获取监控信息来源，有效整合并综合利用电网监控信息，经过电网及信息模型验证、信息过滤等加工流程，获取可靠的监控信息数据断面，以此为基础，通过辅助决策系统监控信息管理子系统和电网智能监控子系统实现变电站监控信息管理和电网智能监控功能。2系统原理2.1监控信息专家库规则辅助决策系统建立若干专家库规则，监控各类设备的遥测、遥信信息，在线分析各类设备运行状态以及异常和缺陷，跟踪异常或缺陷历史，按照间隔进行关联，结合网络拓扑和电网潮流进行综合判断，实现对原始告警信息的分类、汇总集合、去除伪告警，精简电网上屏信息显示。系统包含以下常见规则：（1）某一个间隔发生事故跳闸时，该间隔下的所有遥信原始告警信息归总到该间隔的智能告警下。（2）同类告警信息进行合并，当多大设备或多个变电站发生相同告警时，系统将其合并为1条根源告警。（3）对变位信号进行实时监测，如果是检修计划引起的操作，则给出提示。（4）开关发生变位时，如果相关设备遥测信息不匹配时，给出提出。（5）设备发生异常告警时，可以标记为已知缺陷，并在再次告警时予以提示。（6）设备发生严重或危急缺陷信号时，自动对电网进行实时风险评估，给出风险评估等级。（7）如果开关保护拒动或异常时，造成主变后备保护启动时，判断故障点在该开关所在线路上。（8）对于220kV母线电压越限，系统自动优化展示该母线相关电容器投切策略。（9）如果10kV母线电压越限，自动分析是否由于发生线路接地或者PT保险熔断导致，给出消缺建议[2]。2.2操作和事故处置辅助决策通过全网进行状态估计数据和结果，为电网正常运行时方式变更、负荷转移和事故处置提供辅助决策。系统采用基于Givens旋转的电力系统状态估计算法，根据信息矩阵的分块稀疏结构进行列编号的优化，采用变转轴逐列消元策略，基于最小度原则动态选择转轴元素，根据非零注入元素最少的原则选择旋转元素，可减少所需内存空间，提高全网状态估计执行效率[3]。3系统功能实现3.1信息点表自动生成当前变电站监控信息点表编制是由设计院依据设计规范，同时根据厂家设备型号，人工逐条编制形成初稿，再经基建和运维检修单位修正、调试，由调控中心进行审核和验收，最终投入应用。传统的变电站监控信息点表生成步骤繁琐，一个变电站往往涉及不同厂家不同类型的设备，且从初设到最终验收牵涉设计院、基建、运维、检修以及调控中心等多单位和部门，很容易造成变电站监控信息点表设计不统一、不规范，且容易导致点表运行维护工作量繁琐。依据国调相关监控信息标准命名规范建立变电站监控信息点表标准模板，导入智能监控辅助决策系统作为比对模板，设定最低校核通过限值为98%。将处在编制阶段的信息点表由系统进行自动比对、校核，给出校核结果，针对筛选出的不符合标准规范的监控信息进行再修正直至通过校核，实现变电站监控信息点表自动生成。3.2电网监控信息缺陷管理系统以变电站为单位，将同一变电站相同间隔异常及缺陷信息进行汇总存储，建立以变电站为单位的异常及缺陷信息数据库，形成变电站异常信号及设备缺陷统计报告，定期提供给监控、运维检修等相关专业人员，提高变电站监控信息缺陷处置的效率。3.3监控信息告警辅助决策3.3.1越限情况下负荷转移决策针对辐射型电网，系统自动判断应该切除转移、切除的负荷大小或提高发电机组出力的大小，协助调控人员采取相应的措施；针对环形复杂电网，系统可根据全网N-1扫描结果提供准确数据供调控人员操作参考。3.3.2无功调整策略系统根据专家库规则，在发生功率因数或无功越限的情况下，系统可自动检测区域电网内相关联电容、电抗、主变档位投切情况，根据无功优化策略，提供具体投切策略。3.3.3电网风险评估智能监控辅助决策系统根据状态估计结果，结合N-1、N-2扫描分析，将地区全网或区域发生事故时分为8个级别，对应不同程度的风险评估指示。4结语LYdd已对智能监控辅助决策系统进行立项开发，目前正处于实施阶段，该项目基于相关技术规范规定、专家系统规则，创新性地结合了OMS变电站监控信息点表生成和管理，依据实际建立地区电网风险评估体系。随着该系统的开发实施，必将提升地区电网调控人员电网监控的工作效率，提升电网运行的安全稳定水平。参考文献：[1]关守仲,马金辉,等.电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统的研究与实施[J].华东电力,2009,37(9):1450-1453.[2]谢宇哲,邬秀玲,等.基于调控一体化的地区电网智能监控与辅助决策系统[J].浙江电力,2014,(2):59-62.[3]杨洪耕,明娇,等.地区电网智能告警系统的实现[J].电力系统自动化学报,2011,23(2):105-109.