电力系统静态安全分析范文

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关键词：电网调度 安全 分析 控制

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0087-01

在电力系统运行中，电力调度是电网运行管理、倒闸操作和事故处理的指挥机构，每个调度员是保证电网安全运行、稳定运行和经济运行的直接指挥者。在电网运行中，任何不规范的行为，都可能影响电网安全、稳定运行，甚至造成重大事故。因此电力系统安全分析与控制的主要任务是连续监视各种电力设备运行状态，并能进行故障报警和作出相应的调整控制以及及时发现事故而有效隔离，并及时控制紧急状态和事故后的恢复处理。

1 电网安全控制的主要内容

电力安全运行控制的主要内容表现在三个层次，第一是安全监视，它是SCADA（数据采集与监控）系统的主要功能部分，对电力系统设备实时运行参数、断路器和隔离开关等状态的监视，当出现参数越限和开关位置异常时发出报警。第二是安全分析，就是对各种可能发生的事故进行综合分析，如果出现可能发生事故出现不安全预兆，则由调度人员根据结果进行必要调整，并对系统做出安全评价。第三是安全控制，即对系统正常状态、紧急状态和状态恢复时的安全控制，就是保证对电力系统安全做出的调整控制。

电力系统的安全控制又与其自身的运行状态有关，一般分为四种状态。一是正常运行状态，此时系统满足运行约束条件，所有负荷供电正常，有功和无功功率保持平衡，可抗击各种预计干扰而不产生危害后果。二是警戒状态，这是一种临界状态，或者说是一种欠安全状态，表面上警戒状态与正常状态一样，但是是存在隐患的，此时应引起注意，应采取安全预防性措施是系统返回稳定工作区域。三是紧急状态，就是指系统在发生严重故障时，比如短路情况，此时系统频率、电压和某些线路潮流均可能严重越限，系统进入紧急状态。四是恢复状态，在紧急状态时，采取一定的措施如电网列解、切除部分负荷和电源使系统的电压和频率恢复稳定到正常值之列，在满足约束条件后进入恢复状态。

2 电网安全分析

2.1 静态分析

对于电网存在的许多危险因素，当前使用的在线静态安全分析程序是一种有效的工具，通过静态安全分析可以发现系统实时的状态是否处于警戒状态。

（1）预想故障分析：就是对一组可能发生的假想故障进行在线的计算综合分析，校核运行方式的稳定性，给出故障对电力系统运行危害程度的评价。首先可以根据故障定义建立预想故障的故障库，故障库可以假想任何一个主要元件损坏和一个开关跳闸都可构成一次故障。但这样故障库中故障数量较多，影响程序搜索空间和造成故障分析时间较长。为此可将故障发生概率极小的和一些不重要的故障剔除来减小故障库的存量。其次可通过故障筛选的方法将大量故障按其对电网的危害程度进行筛选和排队，然后由计算机按要求进行快速仿真潮流计算，最终得到一个以为数不多的较为严重故障开头的预想故障顺序表。最后是故障分析就是对故障库中的故障进行快速仿真潮流计算，以确定故障后系统的危害及潮流分布。根据分析结果采取一系列可行性校正措施供调度人员实施，消除不安全隐患。

（2）快速潮流计算法：通常可采用等值网络法、P―Q分解法和直流潮流法。等值网络法是为克服大量网络数据的计算带来的不便，根据实际情况将系统分为若干部分，视不同情况进行简化的等值处理；P―Q分解法可以得出在预想故障下的各联络线的潮流分布和各节点的电压幅值来估计是否过负荷和过电压，这种方法即可离线也可在线分析，计算速度快，精确度较高；直流潮流法是用等值的直流电流代替系统的交流潮流，只考虑有功潮流不考虑无功影响，计算速度较快但准确度较差。

2.2 动态分析

正常运行的电力系统中是否会因一个突发事故而导致稳定失常是非常值得关心的问题，因此动态安全分析一般采取模式识别法、李雅普诺夫法和扩展等面积法来分析。

模式识别法是对系统各种运行方式的假想模拟计算的基础上建立的，并形成稳定判别式，根据此判别式判断系统是否稳定；李雅普诺夫法则是根据系统状态方程构造李雅普诺夫函数，决定系统稳定域和平衡点的方法来进行动态安全分析；扩展等面积法是一种暂态稳定快速的定量计算方法把静态扩展等面积法、动态扩展等面积法和集成扩展等面积法构成一体，优势互补，体现了较好的在线定量分析和相应灵敏度分析。

3 电网安全控制

在正常情况下，电力系统的监控是由SCADA（数据采集与监控）来完成的，电网调度自动化系统中的安全分析模块可对假想事故分析。SCADA系统的功能作用使得电力系统的安全性大大提高。

紧急情况主要的有频率、电压大幅下降、线路严重过负荷、系统振荡失稳等。

在紧急情况下，迅速抑制事故扩大带来的影响，一般紧急情况下的安全控制可分为几个阶段，一般包括三个阶段：一是快速切断故障，有继电保护和自动保护装置完成。二是防止事故扩大，保持系统稳定；三是上述情况失效时将系统在适当地点解列。

在恢复状态时，自动恢复是一个有序协调的过程，自动恢复装置按照计算机程序自动找到相应操作完成恢复，最后使各独立部分的频率和电压都正常，过负荷状态消除，解列部分重新入列，恢复用户供电。在恢复过程中应尽量避免负荷不平衡现象，充分利用自动监视确保每一步恢复步骤的正确性。

参考文献

[1] 王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].2版.北京：中国水利水电出版社，2006.

[2] 余贻鑫，.大区电网弱互联对互联系统阻尼和动态稳定性的影响[J].中国电机工程学报，2005（11）.

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[关键词]电网控制智能电网控制中心架构

中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110039-01

面对日益复杂的电网和不断新增的系统,传统的电网控制中心已无法满足监控电网、维护电网安全的需要。电网控制中心作为电网监控的中枢,也必然成为智能电网(smartgrid)不可或缺的组成部分。

一、控制中心的现状

电网控制中心目前面临的主要问题:(1)随着电网规模的扩大,电网控制中心处理的信息量呈指数增长;(2)电网控制中心内系统繁多,需要若干系统的组合才能完成特定功能;(3)电网异常状态下的处理,依赖人工经验,该方法不仅效率低,还使调度人员承受巨大的压力;(4)不同人员关注的信息不同。

针对目前电网控制中心的不足,本文提出电网智能控制中心(PGICC,

power grid intelligent con-trol center)的架构,以期:(1)满足大规模、广域互联电网以及重要城市电网的安全稳定运行要求;(2)既保留电网合适的安全裕度、又充分发掘电网的经济潜力,实现经济、节能调度;(3)减轻调度人员面对日益复杂的电网和巨大信息量,带来的“认知障碍”;(4)使电网的控制、发电计划、电力调度等手段从传统的计算型、依赖人工经验,向分析型、智能型转变;(5)最终实现电网的闭环控制、自运行self-run、自愈self-healing。该架构强调用全局信息替代局部信息,通过信息的有效利用,提高控制中心的分析水平,采用机器学习等手段提高控制中心的智能化水平。

二、系统功能

智能电网控制中心PGICC以预防控制为主,通过自治愈在发生故障时实现电网快速恢复;从传统的以考虑电网安全性为主向安全性和经济性并重过渡。正常状态下,通过动态实时/预测态安全分析,降低电网故障发生的概率;报警状态下,通过智能报警,使电网快速回归正常;故障状态下,通过智能故障诊断,使电网故障得以迅速定位和排除,恢复正常;在保证电网安全,稳定运行前提下,实现电网的经济、节能运行。

三、系统架构

(一)架构的可扩展性。SOA(Service-Oriented Architecture)架构保证系统具备良好的可扩展性。服务是通过可变编程接口能方便访问的特定应用。SOA架构包括,service broker(服务中介),service provider(服务提供对象),service consume(服务使用对象)3个部分组成,service provider向service broker进行注册,根据service broker,service consume的请求,将service和client进行绑定。

(二)面向应用的架构。智能电网控制中心PGICC的智能调度功能基于SOA架构,整个系统框架由系统级支撑平台、应用支撑集合、应用集合组成。系统级支撑平台为应用支撑平台提供系统级的功能,包括网络平台、数据资源中心、数据引擎、智能引擎、可视化引擎。

智能支撑平台包括知识库生成、知识库、推理机,为应用支撑平台提供智能引擎,改变电力系统运行与控制过程中目前大量依赖人工经验的局面,减轻调度人员负担。

知识库的生成采用离线学习和在线学习相结合的方式。离线学习从电网已有的仿真案例以及历史数据中,通过机器学习的方式生成电网静态安全分析、动态安全分析、电压稳定、故障诊断等各类知识库。传统的按表格格式向调度人员显示各应用结果的方式不够直观、易懂,用能容纳大信息量的图形图像资源来展示PGICC智能调度各应用功能的分析结果和数据,能辅助系统运行人员及时掌握系统的运行状况并做出正确的决策。

应用支撑集合,提供完成应用集合内的各功能所需要的电力系统高级应用服务,包括实时状态估计不良数据辨识、网络拓扑与动态着色、预想故障分析、潮流计算、电压调节能力充裕度校核、短路电流计算与保护定值校核、理论线损计算、超短期负荷预测、母线负荷预测、网络重构。系统级支撑平台和应用支撑平台构成调度应用支撑平台。

应用集合包括动态实时安全分析、预测态安全分析、节能经济调度、智能报警、智能故障诊断以及其他新的应用功能等,应用集合的全体构成智能电网控制中心PGICC的智能调度功能。

四、PGICC的系统功能

(一)动态实时安全分析。系统级支撑平台的数据引擎从数据资源中心获取实时安全分析需要的数据,应用支撑平台的网络拓扑和状态估计不良参数辨识功能获取了当前电网的状态描述,在此基础上智能引擎根据理论线损、母线负荷模型、保护定值校核、潮流计算的结果。根据知识库,对当前电网的动态安全状态进行分析、推理,推理的结果通过可视化引擎直观地反馈给调度人员,同时生成相应的备选决策支持方案。

(二)预测态安全分析。利用实时状态估计维护的母线负荷预测模型,通过超短期负荷预测及母线负荷预测确定一定时间之后的负荷分布情况,并在此基础上进行安全分析,对15min后可能出现的不安全状况进行预警。预测态属在线评估模式,以一定的周期在线连续运行。动态实时安全分析,预测态安全实时分析,结合目前普遍采用的静态安全分析,构成了从毫秒级到小时级的电网安全分析控制体系。

(三)智能报警。数据引擎从数据资源中心获取EMS/WAMS系统的报警信息,智能引擎根据当前电网的状态描述和规则库,对报警实时进行筛选和定位报警源,减少呈现给调度人员的报警信息。

(四)智能故障诊断和恢复。从时间尺度上来讲,智能报警比智能故障诊断实时性高,智能故障诊断系统的功能是定位电网中发生的故障,因此故障诊断系统主要分析跟故障定位相关的报警,针对特定征兆进行分析。智能报警所采用的电网模型较故障诊断系统的模型简单。智能故障诊断系统对最初发生的N-1或者N-k事件进行故障诊断,更重要的是掌握原发故障事件后的电网运行情况,给出故障识别后实时的调度处理建议,使得调度员能采取相应的措施,抑制事故进一步扩大。

综上所述,本文提出的智能电网控制中心PGICC以预防控制为主,基于SOA架构,整个系统框架由系统级支撑平台、应用支撑集合、应用集合组成。通过集群计算和不同控制中心间web-service架构的使用大幅度提高了系统的计算能力。该架构强调用全局信息替代局部信息,通过信息的有效利用,提高控制中心的分析水平,通过机器学习等手段使得控制中心初步具备了一定的智能水平。

参考文献:

[1]蒋跃强、周健,电网数字化、智能化实践的技术要点分析[J].华东电力,2009,(06).

[2]韩晓平,智能电网――信息革命和新能源革命的整合[J].电力需求侧管理,2009,(02).

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[关键词]能量管理系统 EMS 应用软件

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0339-01

电网是国家重要基础设施，电网直接服务于国民经济和人民生活，电网的安全稳定运行关系着人民生活、经济发展，也关系着国家安全和社会稳定。各级调度机构是电网运行的控制指挥中心，是电网安全稳定运行的关键环节。

1.能量管理系统EMS的发展概述

电力系统自动化经历了“元件自动化”、“局部自动化”、“单一岛自动化”到“综合自动化（EMS）”的发展阶段，能量管理系统将各个自动化孤岛连接成为一个有机的整体。20世纪60年代提出的在线安全分析的急迫性，促进了能量管理系统的诞生；20世纪80年代频繁出现的大型电力系统电压崩溃事故，使EMS的重要性更为突出；20世纪90年代以来实行的电力市场，使电力系统的运营从垄断走向开放、走向市场，：EMS的功能子模块重新面临技术改造和补充完善的严峻挑战，突出表现在实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服务预调度和实时调度等。

2.能量管理系统EMS主要应用软件

根据各主要软件的功能及用途，可将EMS划分为五大类别：发电控制类、发电计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理类。

2.1 发电控制类软件

这类软件主要由自动发电控制、发电成本分析、交换计划评估和机组计划组成。

①自动发电控制（AGC）。自动发电控制是一项成熟的技术，它有40多年的历史而且已经由模拟系统发展到数字系统，由线形反馈控制发展到最优控制。自动发电控制的基本功能包括：负荷频率控制，维持系统频率（50Hz）或/和维持区域间联络线交换功率为计划值；经济调度，确定各机组的经济基准运行点；系统备用容量监视；AGC系统性能监视。②发电成本分析。在垄断体制下，该软件模块将定期给出每台机组及各区域总的生产成本。在电力市场环境下，每个发电厂都将成为独立发电运营商（IPP），电网调度或交易中心在分析单个电厂成本及报价的同时，应当把握信息公开的范围和尺度，做好部分信息的保密工作。③交换计划评估和机组计划。前者对发电交换计划的结果进行评估和AGC再校正，后者确定机组的基点功率计划和减出力计划等。

2.2 发电计划类软件

发电计划类软件主要包括负荷预测、机组组合、水电计划、交换计划、火电计划等。在电力市场机制下，负荷预测应该引入电价弹性的理念；机组组合应该充分考虑不同机组在负荷曲线上的位置及其预期的报价盈利水平；交换计划应该满足购电和买电双方交易的利益均分原则；火电计划应兼顾绿色能源和环境保护的需要。机组组合是在满足系统负荷、备用容量、机组容量、最小启动时间和最小停机时间等约束条件下，考虑机组启动费用和发电费用特性，确定系统各区域的电厂、机组次日规定时段的开停机计划，使一定周期内的总费用最小。但在计划经济体制下，人为干预和不确定性因素太多，很难自动实现。在电力市场中，报价面前人人平等，实现机组组合反而容易了。虽然机组组合功能是在交易管理系统中，目标函数不同了，但其基本算法并没有根本改变，原来的基础和经验仍然有效。

2.3 网络分析类软件

网络分析类软件主要由网络拓扑、状态估计、外部网络等值、调度员潮流、安全约束调度、最优潮流、静态安全分析、暂态安全分析、电压稳定分析、无功优化、短路计算等。

网络拓扑和外部等值是EMS应用软件中最基本的功能。拓扑分析的作用在于将网络的物理模型实时转化为计算的数学模型，根据数据采集与监视系统中断路器和隔离开关的信息确定电网的电气连接状态，并将网络的物理模型转换为数学计算模型；外部等值的作用是简化计算，提高求解速度。它是对调度范围或计算范围以外的网络进行简化，以便考虑这部分网络对本区域电网的影响。两者作为公共模块广泛应用于状态估计、调度员潮流、安全分析、无功优化等程序中。

静态安全分析的作用在于，对多种给定运行方式进行预想事故分析，模拟元件或线路越限或开断故障，找出薄弱环节，评估整个系统的静态安全水平。当发现有危及系统静态安全的预想事故时，调用安全约束调度软件，以系统控制量调整最小或生产费用最低或网损最小为目标函数，提出解除有功、无功、电压越限并使系统进入新的安全状态的对策。暂态安全分析是在给定的或预想的运行方式下，针对预想事故集中的故障或继电保护装置动作情况，判断系统是否会失去暂态稳定并确定故障的最长持续时间。电压稳定性分析可以给出预想运行方式下各个节点的电压稳定性指标、功率极限和临界电压。最优潮流的计算目的是优化电力系统的静态运行条件，通过调节控制变量使目标函数达到最小，实现发电费用最小或购电总成本最低的经济运行目标。

2.4 调度员培训模拟

这主要用于培训调度员在正常状态下的操作能力和事故状态下的快速反应能力，也可用作独立系统调度员（ISO）分析电网运行状况的工具。

2.5 市场交易与管理类

这主要包括实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服务预调度和实时调度等软件。这类软件在功能上如何与现有EMS软件整合与分工，有待进一步研究和探索。

3.实例分析――以SE-9000系统为例

电力市场机制给EMS带来了巨大挑战，其主要软件模块在功能和内涵上将发生重大的变化，如SCADA、AGC、负荷预测、机组组合、调度员潮流、安全分析、无功优化、数据库结构、人机界面等。当今主流能量管理系统以SE-9000为典范，SE-9000系统以开放、稳定、实用、先进、功能完善、易维护、易扩充为主要设计目标，在系统设计中进行了图模库一体化、SCADA/PAS/FA设计一体化、人机界面一体化、开发接口一体化、维护一体化一体化设计。

3.1 软件系统分析

SE-9200系统支撑平台是整个系统的核心，平台为各应用子系统提供统一的系统运行管理、数据访问、模块间通信、图形界面、权限管理、告警处理等公共服务，使各应用只需专注于各自业务逻辑的实现。系统支撑平台可以归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层三层。集成总线层提供各公共服务之间、各应用子系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；数据总线层提供适当的数据访问服务；公共服务层为各应用子系统提供公共服务，如图形界面、报表工具、告警服务等。在应用软件方面，？SE-9000系统的大型软件应用子系统除了包含常规的电网监控子系统外，还集成有集控中心子系统、电网高级应用软件子系统、电量管理子系统、调度管理子系统、配网自动化子系统等。

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[关键词]电网静态安全；调度预警辅助系统；安全约束调度；故障排序表

中图分类号：TM125 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0314-01

0. 引言：

随着我国市场经济发展进程的不断加快，人们对电力系统运行安全稳定性的需求越来越大。然而，电网在实际运行过程中，易受诸多因素的影响。为此，研究人员应采用基于电网静态安全的调度预警辅助系统，并利用其系统实际作用的安全评估功能、安全监视功能、校正控制、预防控制系统以及灵敏度功能，来实现电网运行安全稳定性维护目标。

1. 研究电网静态安全掉队预警辅助系统的重要性

现阶段，我国保证电力系统运行安全稳定性的措施方法，仍采用传统的调度预警措施，这就意味着电网安全性检测仍采用离线分析以及调度人员工作经验来进行判断。随着我国市场经济发展进程的不断加快，电力系统发展建设日趋复杂化，这种情况下，电网安全性调度控制系统的局限性就日趋明显。电网静态安全调度预警辅助系统做我实时监控电网运行状态、发现紧急或警戒情况以及向电网调度工作人员提供调整控制的策略，为实现电力系统供配电运行的安全性，研究人员应在明确其系统作用功能以及系统构建方法基础上提高电网调度自动化水平。这是为电网运行安全性提供助力的关键，相关建设人员应将其重视起来。

2. 电网静态安全调度预警辅助系统功能

电网静态安全调度预警辅助系统是由安全约束调度、静态安全分析以及灵敏度分析组成，其能够支持电力系统的多态运行。这就意味着该系统运行可实现电网运行的在线监视功能与离线监视功能。对于电网静态安全调度预警辅助系统来说，其实现的具体功能主要体现在五个方面，即安全评估、安全监视、校正控制、预防控制系统以及灵敏度分析。其中安全监视主要负责监视当前电力系统的运行状态，以便及时发现电网运行过程中出现的故障问题；安全评估功能的实现，是通过扫描电网预想故障，来检测出系统运行预想故障的危害程度，进而判断是否有存在故障影响。校正控制就是对安全监视功能发现的越限问题给出相应的调整策略，以使出现运行问题的电网恢复到正常使用状态。在应用上述功能评估电网运行安全隐患过程中，应采用预定义控制手段，以实现预防控制功能。这样一来，电网运行就能从不安全状态转变为安全状态。对于电网运行安全性的灵敏度功能，是通过电网支路组与计算发电机以及电压与母线的灵敏度来实现的。

3、电网静态安全调度预警辅助系统应用构建方法

3.1故障选择方法

电网调度预警辅助系统进行故障扫描的计算时间是影响在线分析软件安全性的重要因素。为实现对大型电网安全预警功能的顺利实施应用，研究人员应在一个计算周期中完成可供预想故障的几百个仿真计算。这样一来，就能加快识别电网系统运行过程中存在的危害故障。此过程中，电网静态安全辅助决策系统是通过故障排序与故障筛选功能，来提高故障选择效率的。对于故障排序功能来说，系统建设人员次啊用快速线性解耦方法，模拟计算出了开断以及故障危害指标。这里指的危害指标包括：支路组越限、支路潮流越限、电压相角偏移量以及电压越限等。具体来说，系统构建人员要对各项故障危害指标进行加权处理，以形成故障排序表。而后，还要采用边界法对故障排序表进行筛选，以得到全潮流详细分析的开断列表。相关研究表明，基于电网静态安全调度预警辅助系统实现了故障选择方法，不仅过滤掉了不具威胁性的开断，还加快了计算的时间。由于此过程采用了排序法的近似计算功能，在应用边界法进行故障筛选过程中，就大幅度避免了排序法应用固有的遮蔽问题。

3.2安全约束调度

电网静态安全辅助系统中的安全约束调度是系统构建的核心内容，其作用实质就是通过各种安全限额约束多个系统运行目标，从而达到最优的潮流效果。就目前系统技术应用现状来讲，系统提供的选择目标包括：设备最小控制量以及最少控制设备数。而约束条件则包括：500 kV支路组限额、500 kV母线电压、500 kV线路/主变热稳限额、机组上下限以及省际交换功率。在实际系统构建过程中，由于国内5级电力调度体制以及大部分机组挂在220kV的电网运行现状，相关人员应通过发电机的有功控制方法、发电机的无功控制方法、电容投切及负荷切除方法又或者是网调管范围内的低抗方法，来维系电网运行的安全稳定性。对于系统构建目标，为电网运行故障检测提供辅助决策的使用性以及可操作性，研究人员应通过设置控制区域，来将定义限制在适用的调整范围内。此外，为提高定义电网运行情况控制策略的有效性，研究人员可通过设置控制方法作用顺序及状态的优先级来实现。对于计算速度与可靠收敛的控制，系统构建人员可通过约束罚因子来加速收敛。目前，在设施控制区域过程中，静态安全调度预警辅助系统，仅涉及故障的电网稳定行为，这就意味着实际调整过程还要进行电力平衡操作。针对这一问题，研究人员可将电网运行划分为若干区域，并将每个区域中220kV的分区情况划分成若干个小分区。这样一来，就能通过设置每个分区的调整状态来组合成一个合理的控制区域。对于不合理问题的调整，电网运行管理人员可根据实际情况缩小控制区域以得到可行的辅助决策。

4. 结束语：

综上所述，针对电网运行过程中存在的不稳定性因素，相关管理人员可采用电网静态安全的调度预警辅助系统，来为处理决策提供数据支撑。这是避免电网运行故障发生较大影响的重要技术系统，相关人员应将其运行实现作为重点研究对象，以满足现代化为建设对电力系统运行稳定性的需求。

参考文献：

[1]石辉，张思远.省级电网静态安全在线辅助决策优化建模[J].电力系统自动化，2015，20：98-102.

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关键词：电网调度；安全运行；事故

中图分类号：TU714文献标识码： A

随着科学技术的发展，我国电网建设和改造的力度不断加大，使电网的整体水平得到了不断的提升。电网中各种现代化电气设备的应用，使电网发生故障的几率也随之增加。而作为电网调度，其不仅是电网中核心部门，同时其担负着整体电网运行的安全性和经济性，对电网运行的安全性起着重要的保障作用，一旦电网调度中存在着不安全因素，则会对电网运行的安全性产生极大的影响。

一、电网安全控制的主要内容

电力安全运行控制的主要内容表现在三个层次，①安全监视，它是SCADA（数据采集与监控）系统的主要功能部分，对电力系统设备实时运行参数、断路器和隔离开关等状态的监视，当出现参数越限和开关位置异常时发出报警。②安全分析，就是对各种可能发生的事故进行综合分析，如果出现可能发生事故出现不安全预兆，则由调度人员根据结果进行必要调整，并对系统做出安全评价。③安全控制，即对系统正常状态、紧急状态和状态恢复时的安全控制，就是保证对电力系统安全做出的调整控制。

电力系统的安全控制又与其自身的运行状态有关，一般分为四种状态。①正常运行状态，此时系统满足运行约束条件，所有负荷供电正常，有功和无功功率保持平衡，可抗击各种预计干扰而不产生危害后果。②警戒状态，这是一种临界状态，或者说是一种欠安全状态，表面上警戒状态与正常状态一样，但是是存在隐患的，此时应引起注意，应采取安全预防性措施是系统返回稳定工作区域。③紧急状态，就是指系统在发生严重故障时，比如短路情况，此时系统频率、电压和某些线路潮流均可能严重越限，系统进入紧急状态。④恢复状态，在紧急状态时，采取一定的措施如电网列解、切除部分负荷和电源使系统的电压和频率恢复稳定到正常值之列，在满足约束条件后进入恢复状态。

二、电网安全分析

1.静态分析

（1）预想故障分析：就是对一组可能发生的假想故障进行在线的计算综合分析，校核运行方式的稳定性，给出故障对电力系统运行危害程度的评价。首先可以根据故障定义建立预想故障的故障库，故障库可以假想任何一个主要元件损坏和一个开关跳闸都可构成一次故障。但这样故障库中故障数量较多，影响程序搜索空间和造成故障分析时间较长。为此可将故障发生概率极小的和一些不重要的故障剔除来减小故障库的存量。其次可通过故障筛选的方法将大量故障按其对电网的危害程度进行筛选和排队，然后由计算机按要求进行快速仿真潮流计算，最终得到一个以为数不多的较为严重故障开头的预想故障顺序表。最后是故障分析就是对故障库中的故障进行快速仿真潮流计算，以确定故障后系统的危害及潮流分布。根据分析结果采取一系列可行性校正措施供调度人员实施，消除不安全隐患。

（2）快速潮流计算法：通常可采用等值网络法、PQ分解法和直流潮流法。等值网络法是为克服大量网络数据的计算带来的不便，根据实际情况将系统分为若干部分，视不同情况进行简化的等值处理；PQ分解法可以得出在预想故障下的各联络线的潮流分布和各节点的电压幅值来估计是否过负荷和过电压，这种方法即可离线也可在线分析，计算速度快，精确度较高；直流潮流法是用等值的直流电流代替系统的交流潮流，只考虑有功潮流不考虑无功影响，计算速度较快但准确度较差。

2.动态分析

正常运行的电力系统中是否会因一个突发事故而导致稳定失常是非常值得关心的问题，因此动态安全分析一般采取模式识别法、李雅普诺夫法和扩展等面积法来分析。

模式识别法是对系统各种运行方式的假想模拟计算的基础上建立的，并形成稳定判别式，根据此判别式判断系统是否稳定；李雅普诺夫法则是根据系统状态方程构造李雅普诺夫函数，决定系统稳定域和平衡点的方法来进行动态安全分析；扩展等面积法是一种暂态稳定快速的定量计算方法把静态扩展等面积法、动态扩展等面积法和集成扩展等面积法构成一体，优势互补，体现了较好的在线定量分析和相应灵敏度分析。

三、电网安全控制

1.提高调度人员素质

（1）提高员工的基本素质，以适应电网自动调度系统的管理需求。主要的方式是基础性的培训，从基本的业务知识和技能出发，提高人员对自动化设备的使用能力。一般是采用因地制宜的方式，通过对现有设备的使用技能的培训，进而展开理论和实际、正常和异常、现场和课堂、培训和考核等方式，以此让技术人员具备更加熟练的技能，保证调度系统的正常运行。

（2）专业提高。面对自动化系统的应用，应当进行更加专业化的培训，在基础培训的基础上让培训更加的专业化，将培训内容进行分类细化，从保护、通讯、调度等出发，让全体人员都能够了解各个与调度系统相关的专业的知识，以此提高各个技术工种间的协调。

2.从硬件安全出发构建安全防护体系

（1）从操作管理入口着手，设定登陆和操作的权限，对管理人员进行分类和分级，其中包括系统维护人员、调度人员、现场技术人员等。可以按照对系统使用的权限来设计不同用户的使用范围。这要求在设计系统的时候就需要对不同的用户设定使用和管理规范，对非系统维护人员屏蔽某些功能，让核心数据得到应有的保护，也避免一些错误操作而造成的不必要误动或者事故。

（2）对主站数据库的安全操作。主站的系统负责的是整个系统数据的处理和指令，其最核心的就是实时数据库和后台数据库，实时数据库的作用就是保证系统实时数据的处理速度而形成的临时数据库，后台数据库则是设备的真正意义上的数据库和历史记录，这两个数据库按照一定的时间间隔进行数据传输和保持，操作人员应当对主站的数据库特征十分熟悉并可以准确的操作，避免错误数据的输入和系统垃圾的形成。

（3）注意保证主系统的功能和故障诊断。对于自动调度系统来说，其功能的是由不同的网络服务器实现的。在系统的建设、调试、运行的过程中一定要注意对各种服务器指标的监控，如CPU功率、网络流量、读写能力等，以此作为依据对系统进行实时的监控，并作出必要的调整，保证系统的基本功能，提高系统的安全性。还有，应合理设计系统的故障诊断功能，能够及时报错。

（4）注意计算机的防护。系统功能的实现主要依靠的是计算机，对所有的计算机而言外界的攻击和病毒都会对系统产生影响。所以在建立调度系统的时候一定要做好软硬件的防护工作，包括防火墙和病毒检测功能的增强。同时要定期对系统进行检测，做到及时发现及时处理。

3.从管理制度入手增强系统安全

（1）加强对调度系统建立和维护的管理。从系统设计、系统结构配置、软件支持、数据管理、报表管理、工作规范等进行全面的规范和控制。让系统的建立和运行都有据可依，尤其是在日常的维护管理上一定要制定完善的动态化管理规范，以消除人为地思想涣散而形成的隐患。

（2）对无人值守的站所进行必要的改造，实现四遥功能。对不能一步到位的变电所应作出相应的维护和改进处理，以保证整个控制系统整体性，避免数据信息不全带来的系统故障。

（3）对硬件系统加强管理。对核心系统的维护作出必要的增强，设立专职的计算机和系统维护人员，并作出具体的工作规范，规定系统维护人员应定期的对计算机系统的软硬件进行维护，测试系统的稳定性和各项功能的运行情况，对问题及时记录、及时处理。

四、结束语

电力系统能够得到安全可靠的运行，与电网调度工作具有非常重要的关系，所以对于电网调度工作，我们需要加强对各项预案和应急机制的完善，从而使其能够及时、有效的对电网调度工作中的突发事件进行灵活处理，使电网更具安全性和稳定性，及时化解电网运行过程中存在着的风险，有效避免电网事故的发生。

参考文献：

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关键词：电力系统；电网调度；自动化；现状；发展方向

1 国网调度自动化的发展与概念

1.1 发展过程。我国电网调度自动化系统的发展大致经历了50年代的萌芽，60年代的试点，70年代的起步，80年代的大发展和90年代的成熟等几个阶段。

1.2 电网调度自动化概念。所谓电网调度自动化系统是以数据采集和监控系统为基础，包括自动发电控制和经济调度运行，电网静态安全分析，调度员培训仿真以及配电网自动化等几个部分在内的能源管理系统，它收集，处理电网运行实时信息，通过人机联系电网运行状况，集中而有选择地显示出来进行监控，并完成经济调度和安全分析等功能。

2 调度系统自动化的意义，特点，功能与任务

2.1 调度自动化的意义。现在电力系统的发展趋势是电网日益壮大，运行操作日益复杂，电网调度自动化具有较大的经济效益，可以提高电网的安全运行水平，当发生顺利地调度能及时掌握情况，迅速进行处置，防止事故扩大，减少停电损失，因此电网调度自动化是一项促进电力生产技术进步和有显著经济效益的重要工作，是电力系统不可缺少的组成部分。

2.2 电网调度自动化系统的特点。（1）适用性。适应现代电力管理的需要，功能强大，具有友好的人机界面和帮助系统，使用比较方便。（2）先进性及主流技术。从系统的资源配置到功能设置均采用先进的计算机技术，设备具备一定的超前性。（3）可靠性和安全性。系统各硬伯，软件可靠性，便于维护，如出现故障，有可靠的恢复手段，具有强大的容错和冗余能力，具有优良的安全保密级制度。（4）扩展性和伸展性.系统能较好地适应随电力业务的开展而事业来的扩展，系统的模块化结构和参数化程度高。（5）投资保护及平滑性原则.系统在考虑其先进性同时，软硬件资源及网络通信的配置可根据电力发展的总体规划及步骤，合理选型，分期投入。

2.3 电力系统调度的任务。电力系统的调度就是对电力系统中所有的设备及运行状态进行监控调节，是一个指挥者，目前电力调度涵盖的范围较大，有自动化系统，继电保护等，电力系统调度的任务主要是：尽设备最大能力满足负荷需要，使整个电网安全可靠连续供电，保证电能质量，经济合理利用能源，保证发电，供电，用电各方合法权益。

2.4 电网调芳自动化的组成部分及其功能。电网调度自动化系统，其基本结构包括控制中心主站系统，厂站端（RTU）和信息通道三大部分，根据功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统，信息传输子系统，信息处子系统和人机联系统子系统，信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂，变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作，调度事项控制命令等功能。

2.5 电力系统电网调度自动化的功能扩展。（1）能量管理的功能。（2）负荷预测的功能。（3）电量计费的功能。（4）报价管理功能。（5）合同管理的功能。（6）配电管理的功能。

3 电网调度自动化系统应用

近几年，电网的发展对调度自动化系统提出了更多、更高的要求，变电所综合自动化、无人值班变电所的实现，使调度自动化系统成为集电网测量、控制、保护、经济运行、指标考核等多方面的综合性管理系统。

调度自动化系统是一个技术不断发展、功能不断扩充的系统，在发展中总会碰到新的问题，现行的一些标准已明显不能满足实际的需要。工程实施中常常碰到系统满足实用化指标，但不能满足实际要求。如：通道不可靠、监事不完善（烟火报警、发热部位温度、视频系统等）、一次设备开关机构分和不可靠等。

4 电力调度自动化系统在系统运行维护方面存在的问题

4.1 缺乏相应的管理制度，系统的动行维护工作o制度可以；重使用、轻管理。

4.2 维护技术加强对电力系统的维护，以保证变泡设备运行的可靠性与安全性。

4.3 缺乏相应的技术人员，动行维护的水平有待提高。系统安全性和稳定性不能保证，大大影响了系统的效率。影响了系统功能的发展。

5 电力系统自动化存在的问题解决途径

5.1 管理方面

统一思想，加强调度管理，提高认识。必须杜绝人为的一切误调度、误操作事故以及不服从调度指擅自投停运设备。抓好防治误操作的思想教育工作，增强广大调度人员的安全意识，责任心和技术素质，最大限度避免操作事故的发生。加大奖励制度，严格考核，加强安全监督检查。

5.2 技术方面

积极开发高级实用的装置和软件，努力提高自动化水平和保证通信的清晰畅通，避免工作中出现因电话不清楚，自动画面显示不正确而造成的错误。

增强设备与技术的投入，在日常自动化运行设备的管理中，若发现自动化运行设备存在共性问题，则应该迅速采取防范措施，并通过技术改造来尽可能的减少设备自身缺陷。让新技术能够在生产运行中逐渐成熟起来。

5.3 大力开展人员培训

电力调度自动化系统的安全管理，说到底就是对人的管理，在新的模式管理制度下，管理阶层都要好好的宣传，改变管理理念，能够在新模式管理制度下安全管理的工作队伍，来满足新形势下的安全管理工作需求。

6 电网调度自动化的未来发展动向

6.1 遥视的功能

随着变电站综合自动化的发展进程，无人值班、无人值守变电站不断增多，生产现场的可视化及环境监控问题，如防火、防盗、防渍、防爆等就显得不容忽视。于是，具有警戒作用的“遥视”功能便成为现代远动系统的一项新内容。遥视功能主要是实现在调度中心观看现场的实景，同时还应具备警戒甚至能启动安全设施的功能，如启动消防系统、排水系统、音响警告非法闯入者等。

6.2 变送器和RTU将会成为历史

传统的远动、SCADA系统及保护、故障录波等设备和系统是按分散功能考虑的，所谓“集中控制、功能分散”型。分布式控制系统进入电力系统，将改变过去一个功能模块管理多个电气设备和间隔单元的模式，而是将多种设备功能集于一体。

6.3 电力市场对自动化技术的要求

电力市场的发展，要实现电力的市场竞争，除立法、组织、经营、管理的改革外，电力系统自动化和信息化技术手段，这是远动技术将面临的重大变革。

参考文献

[1]田宇.电力系统电网调度自动化的应用现状与发展方向[J].经济技术协作信息，2015：1234.

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关键词：电压稳定；薄弱分区；关键断面；谱聚类

【分类号】：TM712

1谱聚类算法的基本理论

谱聚类算法的思想来源于谱图划分理论[1]。假定将每个数据样本看作图中的顶点V，根据样本间的相似度将顶点间的边E赋权重值W，这样就得到一个基于样本相似度的无向加权图G（V，E）。那么在图G中，就可将聚类问题转化为在图G上的图划分问题。

根据不同的准则函数及谱映射方法，谱聚类算法发展了很多不同的具体实现方法，但是都可以归纳为下面三个主要步骤[2]：

Step1 ：构建表示样本集的矩阵Z；

Step2 ：通过计算Z的前k个特征值与特征向量，构建特征向量空间；

Step3 ：利用k-means或其它经典聚类算法对特征向量空间中的特征向量进行聚类。

上述步骤是谱聚类算法的一个框架，在具体实现过程中，不同的算法在数据集矩阵Z的表示上存在着不同。例如根据2-way cut的目标函数，Z=W；根据随机游动关系，则 等。划分准则一般分为2-way和k-way。

谱聚类算法包括：SM算法、PF算法、SLH 算法、KVV算法、Mcut算法、多路谱聚类算法中的NJW算法、MS算法，本文不做赘述。

2 谱聚类算法在电力系统中的应用

2.1 电力系统的网络模型抽象

给定电力系统，设其母线数为n，支路数为l。为了计算方便，需要预先对实际电力系统做简化处理：1）去除系统中的孤立节点，保留系统的连通的主体网络作为分区研究对象；2）合并零阻抗线路的两端母线，合并并联的多回线路，保证两节点间只有一条非零阻抗线路连接。对简化后系统依据母线与顶点一一对应，支路与边一一对应的原则，把电网转化成图G=（V，E），由n个顶点和l条边构成。

1） 支路的电气参数 和 ，由于高压电网中输电线路的电抗要比电阻大的多，即 ，所以 占据主导地位，因此 与 有近似的正比关系，能够直接反应两节点间的电气距离；

2） 线路两端母线的电压相角差 ，因为 通常接近于1，并直接与 项相乘，所以 的影响较明显， 与有功功率即线路的载荷情况直接相关，载荷越重， 越大， 越小；

3） 节点i（受端）电压幅值 越低， 越小。

综上所述，支路中两端节点的无功功率注入对相应送端节点电压幅值的偏导数 和 综合反映了线路本身的电气特性、线路载荷情况和节点电压幅值等多种因素，能够很好的表达支路在特定运行模式下的两节点间的无功――电压影响关系和无功功率传输的难度[3]。

一般输线路参数的电抗值远大于电阻值，所以这个导数值通常是大于零的。但特殊情况下，三绕组变压器等效电路中间绕组电抗值偏小，几乎为零甚至为负值，有可能出现导数为负值[4]的情况，但此时这个导数的绝对值通常很大的。这部分等效电路是三绕组变压器等值电路的一个组成部分，两端点从物理意义上来说联系是非常密切的，因此这时导数的绝对值能够反映这一特性。为了满足谱聚类算法要求所有边的权值均为正的条件，避免三绕组变压器等效电路的值为负的情况，对 取绝对值。另外，同一线路可以求得 和 两个导数值，它们的差别在正常运行情况下不是很大，故本文为支路设定权值为二者的均值。

这样就完成了对给定电力系统的网络抽象，为其建立赋权图模型。

2.2 电网分区和断面的确定

获得系统的赋权图模型后，即可写出权矩阵A和度矩阵D。方程（D-A） y =λ Dy的最小非零特征值问题求解，需要通过求解拉普拉斯矩阵的规范形式 （D-A） =λ z完成，其最小非零特征值对应的特征向量关系为 = 。获得最小非零特征值对应的特征向量后，就能够确定满足规范切判据的最小割集，获得图划分问题的近似解。解得其最小非零特征值，对应的排序后的特征向量为依据，以零为分割点，所有母线被分为两组。组间连接支路则构成这两个分区间的断面。这样就完成了一次划分过程，如果系统的规模较大，各部分连接不够紧密，根据运行管理要求需要进行更细致的划分，则在前一次划分的基础上，对获得的子图递归地进行继续划分即可。

2.3 结论

基于谱聚类算法的薄弱区域与输电断面划分简捷易行，适用于大规模网络，但比较粗糙。基于区域间联络线模型的输电断面划分和基于支路开断分布系数的输电断面划分都是从安全约束的角度出发，前者计算量较小，从区域联系的强弱出发，但不完全适合于静态安全分析的原则，后者比较复杂，计算量大，但完全适用于N-1静态安全分析。因此，薄弱分区的划分要视系统的具体情况而定，以谱聚类划分方式作为主要手段，最后基于系统的具体运行及地域划分来确定最终方案。本文算法目前只考虑了网络拓扑关系与潮流分布的特点，进一步的研究工作将包括考虑输电元件物理参数、电压等级及潮流大小等因素对分区间潮流转移的影响，以减少薄弱分区的误判。

参考文献

[1] Fiedler M Algebraic connectivity of graphs.Czech.Math J.1973，23：298-305.

[2] Verma D，Meila M， A comparison of spectral clustering algorithms.Technica1 report，2003.UW CSE Technica1 report 03-05-01.

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关键词：电力 安全研究

Abstract: the safe and stable operation of power system is of great significance to the national economy. With the continuous network interconnection and electricity market gradually implemented, running environment of the power system is becoming more and more complicated, and the safe and stable operation of power grid requirements also more and more high. Some problems by analyzing the security and stability of power system, puts forward some countermeasures for improving the security and stability of power system operation.Keywords: electric power safety research

中图分类号：U223.6文献标识码：A

一、电力系统安全稳定性方面存在的问题随着计算机技术、通讯技术、控制技术以及电力电子技术的飞速发展及其在电力系统中的应用，例如2003年的纽约、伦敦和东京大停电事故。因此，对现代电力系统的运行提出了更高的要求，既保证安全、可靠和经济地发供电能，又要求保证合格的供电质量。有关电力系统的安全稳定性分析方面出现了许多亟待探讨的问题，主要体现在以下几个方面：

（一）电力系统中的数据利用

电力系统的数据包括数字仿真数据及系统中各种装置所采集的实测数据，例如管理信息系统、地理信息系统以及各种仿真软件仿真生成的数据。然而工程技术人员通过这些数据所获取的信息量仅仅是全体数据所包含信息量的极少一部分，隐藏在这些数据之后的极有价值的信息是电力系统各种失稳模式、发展规律及内在的联系，对电网调度人员来说，这些信息具有极其重要的参考价值。研究分析长距离重负荷线路的静态稳定裕度的计算，将电力系统的数学模型进行线性化处理，用频域法，计算电力系统参数矩阵的特征值和特征向量。出现静态稳定问题的情况，多属单机对主系统模式。

（二）电力系统安全稳定性的定量显示

随着电力市场的形成和发展，系统将运行在其临界状态附近，此时安全裕度变小，调度人员也面临着越来越严峻的挑战。为此，我们要深入了解在新的市场环境下电力系统全局安全稳定性的本质，找出电力系统各种失稳模式、内在本质及对其发展趋势的预测，同时，我们还需要使用浅显易懂的信息来定量估计系统动态安全水平，估计各种参变量的稳定极限，同时使用更多的高维可视化技术，对电力系统安全稳定的演化过程进行可视化和动态分析、模拟。为调度人员创造一个动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析电力系统的安全稳定问题。

（三）电力系统安全稳定性的评价及控制

由于电力系统的扰动类型极其复杂多样，无法完全预测，调度人员需要更多的专家、更有价值的信息来预测及采取必要的控制措施来保证电力系统的安全稳定运行。这就对安全稳定评估算法的实时性、准确性及智能性提出了挑战。

电力系统调控中心进行在线安全分析的目的是对电力系统在当前运行情况下的安全状况作出评价，从而预先采取合理的控制措施。当处于安全状态的电力系统受到某种扰动，可能进入告警状态，通过静态安全控制（即预防性控制），如调整发电机电压或出力，投入电容器等，使系统转为安全状态；电力系统在紧急状态下为了维持稳定运行和持续供电，必须采取紧急控制，通过动态安全控制，系统可以恢复到安全状态，也可能进入恢复状态；通过恢复控制，使系统进入安全状态。

二、提高电力系统运行的安全稳定性的对策研究

为了解决上述问题，工程技术人员需要掌握系统可能运行空间所蕴含的规律，并使用不断积累的实测数据直接对系统的安全稳定性进行分析，在这种情况下单凭人力已无法完成这种数据分析任务，为此，研究新的智能数据分析方法，更多地用计算机代替人去完成繁琐的计算及推导工作，对提高系统运行的安全稳定性具有重要意义。

（一）运用数据仓库技术有效利用电力系统中的大量数据数据仓库是一种面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合。它就像信息工厂的心脏，为数据集市提供输入数据，数据挖掘等探索。数据仓库具有如下四个重要的特点：

（1）面向主题：主题是在一个较高层次上将数据进行综合、归类并进行分析利用的抽象。面向主题数据组织方式，就是在较高层次上对分析对象的数据的完整、一致的描述，能统一地刻画各个分析对象所涉及的各项数据，以及数据之间的关系。

（2）集成的：由于各种原因，数据仓库的每个主题所对应的数据源在原有的分散数据库中通常有许多重复和不一致的地方，而且不同联机系统的数据都和不同的应用逻辑绑定，所以数据在进入数据仓库之前必须统一和综合，这一步是数据仓库建设中最关键、最复杂的一步。

（3）不可更新的：与面向应用的事务数据库需要对数据作频繁的插入、更新操作不同，数据仓库中的数据所涉及的操作主要是查询和新数据导入，一般不进行修改操作。

（4）随时间不断变化的：数据仓库系统必须不断捕捉数据库中变化的数据，并在经过统一集成后装载到数据仓库中。同时，数据仓库中的数据也有存储期限，会随时间变化不断删去旧的数据，只是其数据时限远比操作型环境的要长，操作型系统的时间期限一般是6090天，而数据仓库中数据的时间期限通常是5-10年。

（二）运用数据挖掘技术挖掘电力系统中潜在的有用信息

数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。

数据挖掘的功能和目标是从数据库中发现隐含的、有意义的知识，它主要具备以下五大功能：

（1）概念描述。概念描述就是对某类对象的内涵进行描述，并概括这类对象的有关特征。概念描述分为特征性描述和区别性描述，前者描述某类对象的共同特征，后者描述不同类对象之间的区别。

（2）关联分析。数据关联是数据库中存在的一类重要的可被发现的知识。若两个或多个变量的取值之间存在某种规律性，就称为关联。关联可分为简单关联、时序关联、因果关联。关联分析的目的是找出数据库中隐藏的关联网。有时并不知道数据库中数据的关联函数，即使知道也是不确定的，因此关联分析生成的规则带有可信度。

（3）聚类。数据库中的记录可被化分为一系列有意义的子集，即聚类。聚类增强了人们对客观现实的认识，是概念描述和偏差分析的先决条件。聚类技术的要点是，在划分对象时不仅考虑对象之间的距离，还要求划分出的类具有某种内涵描述，从而避免了传统技术的某些片面性。

（4）自动预测趋势和行为。数据挖掘技术能够自动在大型数据库中寻找预测性信息，以往需要进行大量手工分析的问题如今可以迅速直接地由数据本身得出结论。

（5）偏差检测。数据库中的数据常有一些异常记录，从数据库中检测这些偏差意义重大。偏差包括很多潜在的知识，如分类中的反常实例、不满足规则的特例、观测结果与模型预测值的偏差等。

（三）运用基于风险的暂态稳定评估方法增强对电力系统安全稳定性的评价及控制

基于风险的暂态稳定评估方法首先对评估系统的暂态安全风险逐个元件进行分析，然后综合给出相应的风险值。这种评估方法不仅可以分析稳定概率性，也可以定量地分析失稳事件的严重性，即事故对系统所造成的后果。它能有效地把稳定性和经济性很好地联系在一起，给出系统暂态稳定风险的指标，并在一定程度上提高输电线路的传输极限，这将有利于增加社会效益。

参考文献：

[1]张建平、陈峰，《福建电力系统安全稳定性研究》，载《福建电力与电工》2001，4.

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电力系统自动化；自动化技术的应用智能技术

[中图分类号]TM76[文献标识码]A[文章编号]1009-9646（2012）5-0039-02

一、电力系统自动化的定义

电力系统自动化是指使用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以确保电力系统安全稳定健康地运行并具有合格的电能质量。

二、电力系统自动化的一般流程

以中心区域的调控中心装置程控的计算机，并向四周区域辐射网络系统，围绕这中心区域的发电厂、变电站之间则装备信息服务和反馈的远方监视控制装置，并对其实时进行监控，从而形成网络覆盖面，形成全面的畅通的信息传达和指令传输。中心区域计算机负责总体调控，而相关的监控设备则主要负责设备操作和事故内容的记录、编制各种报表的记录处理、和常规操作的自动化等。运用各种软件扩大控制范围并自动化程度的不断升级。电力系统自动化采用的是分层控制的操作的方式来达到系统合理经济可靠运行目的的控制系统。

三、电力系统自动控制的基本要求

1.调节和控制电力系统的实际运行状态和系统各元件的技术、经济和安全，对工作人员提供相应决策，及直接对各元件进行调节和控制。

2.正确快速地收集、检测和处理电力系统各元件、局部系统及维护整个系统的运行。

3.实现整个系统各层次和各元件间的综合协调，保证电力系统优质供电、经济性和安全性的多目标的最优运行方式。

4.电力系统自动控制要能节省人力，减轻工作强度，更要能减少电力系统的故障和事故，延长电力设备的使用寿命，全面改善和提高运行性能，特别是在发生事故情况下，能避免事故的连锁性发展。

四、电力系统自动化的特点

1.装置维护调试方便，易于操作；保护性能得到较大改善。

2.装置功能多、先进、可灵活选择，逻辑回路动作正确率、可靠性高。

3.装置实现了遥控、遥测、遥信、遥调功能，取代了传统的预告信号、事故音响、仪表监测的作用；实现远方监控，可取代传统的人员值守模式。

五、电力系统自动化技术的应用

1.系统调度自动化

电力系统调度自动化是当前电力系统中发展最快的技术领域之一，它的主要功能构成为:电力系统数据采集与监控，其是实现调度自动化的基础和前提;电力系统经济运行与调度、电力市场运营与可靠性、发电厂运营决策等;变电站综合自动化等。

2.变电站自动化

变电站自动化的目的是取代人工监视和电话人工操作，提高工作效率，全微机化的装置替代各种常规电磁式设备，二次设备数字化、网络化、集成化，尽量采用计算机电缆或光纤代替电力信号电缆；操作监视实现计算机屏幕化；运行管理、记录统计实现自动化，扩大对变电站的监控功能。

3.配电网自动化

配电网长期以来只能采用手工操作进行控制，自90年代开始逐步发展实现了一批功能独立的孤岛自动化，其今后的发展趋势必然走向基于先进通信技术的网络自动化。配电网自动化主要包括馈线自动化、自动制图/设备管理/地理信息系统及配电网分析软件，它是配电自动化的基础部分。

4.电力自动化的智能技术

随着社会的不断发展，一些先进的控制手段不断地引入电力系统，目前有五种典型智能技术在电力系统中进行了运用。

（1）神经网络控制技术

神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。

（2）模糊逻辑控制技术

模糊方法使控制十分简单而易于掌握，模糊控制的方法比较简单，输入量仅为温度及温度变化两个语言变量。

（3）专家系统控制技术

专家系统在电力系统中的应用范围

（下转第41页）

（上接第39页）

很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。

（4）线性最优控制技术

最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，将最优化理论用于控制问题的一种体现，最优控制理论在水轮发电机制动电阻的最优时间控制方面获得了成功的应用。

（5）综合智能控制技术

综合智能控制包含了智能控制与现代控制方法的结合，在电力系统中典型的有：神经网络与专家系统的结合，专家系统与模糊控制的结合，神经网络与模糊控制的结合，神经网络、模糊控制与自适应控制的结合等方面。

六、电力系统自动化的发展方向

当今社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”四项指标要求越来越高，因此电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。，我国电力系统自动化的发展方向就是全面建立自动控制系统，提高综合管理水平，提高供电系统的可靠性；能够建立快速电气事故处理机制，使故障停电时间减到最短，管理人员可以随时掌握整个电力系统运行情况以及运行参数，精确计量和节约用电等多种功能；改变了现行的运行操作及变电值班模式，实现了真正意义的无人值守变电站管理方式，达到大幅度减员增效的目的。

总之，电力系统自动化控制是把传统技术改造和现代技术融合于一体的技术提升过程。尽管目前电力系统的自动化已经进入以计算机技术和监控技术开发为主要标志的阶段，但对于我国这样电力系统自动化改革起步较晚的国家来说，要注重对传统技术和设备的改进，来保证电力系统自动化控制的尽早实现。

[1]李妍.浅论电力系统自动化中智能技术的应用[J].中国科技信息，2010.

[2]杨涛.电力系统自动化技术的应用综述[J].科技信息，2010.

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【关键词】调度自动化系统；高级应用软件PAS；应用与维护

文章编号：ISSN1006―656X（2014）011-0103-02

前言：调度自动化系统是电网中最重要的系统之一。随着电网智能化、自动化的程度不断提高，特别是近年来无人值守变电站运行模式在供电单位的普遍推广；上级调度部门对下级调度机构自动化系统智能化的考核指标等，这些都对调度电力系统提出了更高层次智能化自动化要求。电力系统高级应用软件PAS应用模块在调度自动化系统中的建设是一切高级应用软件，如自动电压控制（AVC）等建设的基础，它在满足系统更智能自动化程度中发挥了举足轻重的作用，同时也在其应用维护过程中产生了一些问题。现在我主要结合自身工作经历从以下两方面进行浅谈：一是高级软件PAS应用方面功能，二是高级软件PAS维护方面的注意事项。

一、高级应用软件PAS功能

高级应用软件PAS是一款电力系统分析、计算程序的在线应用软件。它的主要功能是利用调度自动化系统的数据监测与采集功能（SCADA），在实时型和研究型模式下，对电力系统的运行状态进行分析，帮助调度员了解和掌握电力系统的实际运行状态，预测和分析电力系统的运行趋势，对电力系统运行中发生的各种问题进行正确、快速的处理，恢复电力系统正常运行。高级应用软件PAS主要包括几个基本模块：网络建模、状态估计、调度员潮流、负荷预报，几个常见扩展模块：静态安全分析、短路计算、外网等值。下面主要介绍的为基本模块应用。

（一）网络建模

要对整个电网数据结构进行分析，首先要进行电网模型建立，网络建模是PAS子系统网络分析软件的基础。建模首先要设立正方向，我们规定：对于线路潮流、变压器潮流、负荷来说流入母线的功率为负，流出母线的功率为正；对于发电机来说，发电机发出的功率为正，吸收的功率为负。网络建模主要进行几个方面的工作：生成网络拓扑结构，也就是电气岛的划分以及各变电站SCADA画面设备的节点生成、入库；电气设备参数的录入，主要包括线路（交流线段）长度、导线型号的录入，变压器额定电压、电流、容量、短路电压百分比、短路损耗、变压器分接头类型参数录入，发电机额定功率、出力、有功无功上下限录入，电容电抗器类型、额定容量、额定电压录入。网络建模提供了模型生成、转换和验证等辅助工具，建立完整正确的电网模型供PAS计算使用。

（二）状态估计

状态估计主要功能是根据调度自动化系统SCADA实时遥信遥测数据并结合网络建模后得到的一个相对准确的电力网络运行方式和相应的计算后的遥信遥测数据。状态估计有目前有两种计算模式，一是在线运行方式，二是离线运行方式。在线运行方式指实时获取建模参数计算遥信、遥测值，离线运行方式主要指根据上次状态估计所取的断面的基础上进行分析计算。状态估计将这些数据和对应间隔、相应类型的SCADA数据进行比对校验，提出可能不正常的遥测、遥信点。状态估计的结果可以被其他高级应用软件模块作为实时或者截取其历史断面等方式使用。例如调度员潮流软件应用模块可在状态估计计算结果基础上进行遥信、遥测模拟操作等。

（三）调度员潮流

调度员潮流是调度自动化系统中核心的高级应用软件，也是针对调度员使用最方便、简单、灵活的电网潮流分析软件。调度员可以通过将监控画面切换至调度员潮流模式对现有的遥信方式、遥测数据根据自我需要进行设定更改得出一个新的电网潮流分布，从而实现对过去或将来的电网运行方式进行分析预测，校验调度计划的安全性、合理性。方便直观的检查、监视、调整结果的功能使得调度员潮流模块深受调度员、方式人员以及从事电网潮流分析人员的喜爱，它使使用人员在实时环境中得到最真实的培训操作和模拟研究的体验。

（四）负荷预报

调度自动化系统负荷预报是电力建设、电力调度的依据，它对电力系统控制、运行和进行自动发电控制（AGC）发电机组调节都具有十分重要的意义。精准的负荷预报一方面能增强电力系统运行的安全性，另一方面又能改善电力系统运行的经济性。负荷预报按周期可以分为：超短期负荷预报（指未来1小时以内的负荷预测，用于预防性控制和紧急处理），短期负荷预报（指日负荷预报和周负荷预报，用于经济运行计划，机组发电系统管理，安全分析，短期维护等），中期负荷预报（指月至年的负荷预报，用于燃料供应和机组维护的计划，功率共享协调），长期负荷预报（指3-5年甚至更长时间段内的负荷预报，用于电力相关单位规划管理，进行变电站大修、技改、扩建、设备采购、劳动人员招聘等）。调度自动化系统负荷预报功能可以根据法定节假日，防冰，防台风、强降雨等特殊日期、天气以及保供电需要增设负荷预报条件，使得负荷预报出来的结果更贴合电网实际运行情况。

二、高级应用软件PAS的日常维护

高级应用软件PAS在调度自动化系统中发挥其强大功能的同时也伴随着一些其软件与生俱来的特点，总体来说那就是：关心一次设备；关心连接关系；维护工作量大，相互关联强。它的模型并不是一成不变的，而是随着新建间隔、厂站等SCADA图形的变化，电网运行方式的变化而变化，它的这些特点，决定了PAS软件维护是一个长期而持续不断的工作。在PAS软件维护中，我们最最关心的还是“遥测合格率”这个关键指标。提高遥测合格率，一方面满足上级调度部门对我们自动化系统的要求，另一方面使PAS能更好的为网区系统服务尤为重要。在我局PAS高级软件投产至今，总结出了一些常见的维护问题和经验在这里和大家探讨。

（一）状态估计中的可疑数据

状态估计中的可疑数据是指调度自动化系统中通过SCADA采样出来的数据与状态估计软件计算后的数据超出系统设定的误差范围。状态估计中大量的可疑数据是自动化维护员最为头疼的问题。这些误差较大的数据除了少数可能是由于电网系统潮流运行方式突然改变，状态估计软件来不及更新从新采样模型进行计算造成的外，绝大多数可疑数据都是由于网络拓扑结构不正确或遥测数据不正确或设备参数部准确这三大原因造成的。首先，拓扑结构不正确主要表现为设备连接关系不正确，主要是指SCADA图形维护的不及时，设备定义不全。这就要求自动化主站维护人员加强对网区新建的变压器、线路、电容器、发电机等涉及PAS软件建模的图形进行及时更新，节点入库，复制最新模型让PAS软件使用。其次，遥测数据不正确一般受到系统有功、无功、电压、档位、电流数值以及变压器绕组量测极性（量测变反）的影响。再次，是由于参数不正确造成的状态估计可疑数据。这在PAS软件投运不久的系统中是常见的造成可疑数据的原因。一些变电站建设年限已久，站内设备老旧，按照设备铭牌参数录入的数值已不能准确反映出现阶段设备的运行状况，从而造成了参数的不准确；在参数录入过程中我们还要注意主变参数。变压器额定电压、分接头类型错误和分接头位置不正确可能引起无功和电压的不正确。这就要结合变电站现场搞清楚各分头对应的电压，某些变压器有多个额定档，还有的变压器档位排列顺序和通常顺序不同，应该注意这些特殊情况。

（二）状态估计发散

在高级软件PAS维护过程中会出现电气岛不收敛的情况。当出现状态估计发散时候不要慌张，首先因逐一排查不收敛的原因。这里总结了有功发散和无功发散时候的一般常用方法。有功发散的解决方法：1.检查是否有多岛计算的情况发生，如果有多岛，查看是哪个岛发散。 2.检查线路、主变参数，是否存在很小的电抗。3.检查线路、主变参数中是否有电阻远大于电抗的情况4.找到全网最大有功偏移的母线，检查周边的线路 参数、量测。5.确认系统是否出现很大很不合理量测。而无功发散的解决方法有：1.变压器绕组额定电压参数、档位参数、档位量测有错误，尤其是系统中电压最高（最低）的厂站中的主变，其电压等级对应的电压基值与其额定电压是否匹配。2.电容器参数有误，如输入参数单位需按“千乏”输入有误，而网络分析中需要按照“兆乏”单位输入，可以逐一查看电容器周边有无很大的不合理的无功。